摘要：在冶炼、化工等建设项目的水处理工程中，连铸旋流池是钢厂炼钢连铸生产工艺必不可少的工程组成部分，易受到现场场地及临近建（构）筑物不同程度的限制和影响。采用科学合理的施工方法，可最小化施工对临近建（构）筑物的影响，既节约投资，又缩短工期，同时可保证工程质量和施工安全。
关键词：进入；中风化岩层；旋流池；施工；方法
1 工程概况
山钢日照精品基地炼钢主车间工程分为两步建设，包含五台连铸机、两座旋流池。连铸旋流池基坑均为圆形基坑，一步连铸旋流池深24.7m，二步连铸旋流池开挖深度31.5m，基坑周长62.8m，基坑总面积约为314m2。
2 工程地质条件
山钢日照精品基地炼钢主车间场区勘察深度范围内，地基土自上而下分为10层。主要土层包含素填土、杂填土、砂层、粘土及全风化花岗片麻岩层、强风化花岗片麻岩层和中风化花岗片麻岩层，中风化岩层顶标高约为-29m。场区地下水位标高最小值0.63m，最大值1.58m，年变化幅度为1.00m～2.00m。
场区存在液化等级轻微～中等的砂层，无陡崖、暗浜、暗塘、深沟等，无发生滑坡、危岩和崩塌、泥石流、岩溶等自然灾害的可能性。场区内未发现采空区、地面沉降等不良地质作用。
3 施工方法比选
3.1 深基坑常用施工方法
深基坑常用施工方法有放坡开挖、排桩、地下连续墙、水泥土桩墙、逆作拱墙、沉井，以及上述支护形式的组合等[1]。
3.2 一步连铸旋流池施工方法选择
一步连铸旋流池设计底标高-24.7m，下部土体包含土层、砂层、全风化及强风化岩层，结合池内部结构施工复杂性，选择沉井施工方法，即采用井内挖土下沉和干封底的施工方法。在外筒池壁结构施工同时选择合理可行的降水方法，使降水效果满足排水下沉的技术要求。
采用该施工方法可以缩短施工工期，即沉井施工时只需先施工外筒池壁，待下沉及封底完成后即可停止外围深井降水，内部结构与池壁外围可以同步施工，大大降低了旋流池施工对外围结构施工工期的影响。采用沉井施工方法的成本较其他支护方式更低。
一步连铸旋流池采用沉井方法可保证施工安全、质量、进度，得到了业主、监理等单位的认可。
3.3 二步连铸旋流池施工方法选择
炼钢主车间二步有三台连铸机（比一步多一台），连铸旋流池选址与一步有较大差别。二步连铸旋流池距3#连铸机水平距离大大增加，导致二步旋流池比一步旋流池深8m。
因场区下部岩层中有中风化花岗片麻岩，如若按照沉井方法施工，刃角底标高约为-33.5m，沉井需要穿越8层全风化花岗片麻岩、9层强风化花岗片麻岩和10层中风化花岗片麻岩共计3种岩层，其中9层厚度2.7m，进入10层4.4m。由于要穿越岩石，尤其是较硬的9层与非常硬的10层，如按照常规的沉井下沉会出现如下问题：
1）容易倾斜，纠偏困难；
2）容易挂壁，下沉困难；
3）下沉缓慢，控制困难；
4）工期增加导致周边土体变形、影响范围扩大、管涌风险增加等，地下工程不稳定因素增加；
鉴于以上原因，二步旋流池采用沉井方法施工可控性低。
根据施工现场土层情况，结合基坑安全及成本要求，经项目人员讨论并由专业设计人员确认，选用“逆作法+岩石破除”方案，主要施工步骤如下：
1）施工止水帷幕及灌注桩；
2）从上向下分层开挖土方，分层浇筑混凝土，分层浇筑最大高度为4m；
3）进入强风化土层后采用分层爆破到底，顺作法浇筑。
4 逆作法+岩石破除施工方法
4.1 止水帷幕
由于地下水埋深较浅，需在灌注桩围护体系的外侧打设一周止水帷幕。综合考虑各方面因素，确定本基坑止水帷幕形式为双排Φ850@600三轴搅拌桩，水泥掺量为20%，桩与桩之间的搭接长度为250mm。施工至岩石层上部。
水泥采用P042.5级普通硅酸盐水泥，根据设计要求并结合工程实际情况确定水灰比初步按1.2～1.5考虑。
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根据基坑围护内边控制线，采用挖掘机开挖1.00m×1.20m的沟槽。开挖沟槽余土应及时处理，以保证正常施工。每一块加固区域沟槽分段开挖。
双排三轴搅拌桩先施工外圈，再施工内圈。“套接一孔法”施工，桩间间距为1200mm。施工时沿基坑围护轴线移动，施工采用跳孔法套钻施工。
4.2 基坑降水
因地下水丰富，地下水位较高，故有必要采取一定的降水措施来保证基坑开挖的顺利进行及开挖过程中的安全性。根据该地区的施工经验，综合开挖深度和降深要求确定基坑采用管井降水。井管采用Φ273mm钢管，壁厚4mm，成孔直径Φ700mm，井管成孔深度28.5m，已进入风化岩层。
疏干作用的降水井应提前10天进行降水，应施工一口、投入运行一口。同时加载真空负压，每台真空泵可同时对3口井进行真空加载，降水后应满足基坑分层开挖需求。
4.3 旋挖钻孔灌注桩
围护桩采用旋挖钻孔灌注桩，灌注桩Φ1000@1325，总计50根，桩长25.5m，桩身进入花岗片麻岩，混凝土强度为水下C30。
根据基坑工程施工先后顺序，先施工三轴搅拌桩止水帷幕，围护灌注桩施工安排在三轴搅拌桩止水帷幕施工后进行。
4.4 土方开挖
旋流池基坑呈圆形，基坑总深度为31.5m，基坑安全等级为一级。基坑顶部3m为倒圆台，圈梁以下部分为圆柱形。
按照围护设计工况，本基坑开挖分为三个阶段：
（1）第一阶段：±0.000至-5.000m
结合顶部护坡施工，顶部5m土方分为2层进行岛式开挖。基坑开挖至-5.000m后，破除旋挖灌注桩桩顶至设计标高，浇筑钢筋混凝土环梁（预留结构插筋）。
（2）第二阶段：-5.000m至-25.000m
中部20m基坑开挖依照预留施工缝分6次进行开挖，每次开挖完成后立即施工对应的结构外墙。每次结构外墙养护期间提前降低基坑内地下水位至下次开挖面以下至少1m。结构养护强度达到设计要求（养护天数至少7天）后进行下一层开挖。在此期间需进行坑外降水，防止坑外地下水倒灌至坑内。
（3）第三阶段：-25.000m至-31.100m
底部岩石层采用静力爆破分层进行破碎，用风镐人工凿除修整外运。在此期间需进行坑外降水，防止坑外地下水倒灌至坑内。
4.5 护坡施工
基坑顶部5m采用放坡围护形式。护坡采用80mm厚混凝土护坡，喷射混凝土强度等级为C20，内置Φ8@200×200钢筋网片，以提高边坡稳定性。护坡施工在基坑开挖阶段进行，土方开挖必须和护坡施工密切配合，最后一次护坡完成养护2天后方可挖土。
护坡施工与放坡开挖相结合，基坑放线后施工条件具备即可进行。土方开挖分层、分段的原则是每施工一层开挖一层，每层土方开挖深度不超过3m，放坡开挖采取分段间隔施工的方法，分段长度不大于20m。边开挖边支护、分层开挖、分层支护，挖完亦支护完。土方开挖必须和护坡施工密切配合，面层混凝土喷射完毕12小时以上方可进行下一层边坡的开挖。
4.6 坑底岩石静力爆破施工
考虑到现场实际爆破作业环境条件，本施工爆破作业点采用无震动、无飞石、无噪声、无毒、无污染的静力爆破处理坑底岩石。
5 总结
深基坑施工方法多样，现如今各种施工工艺已较为成熟。施工方法选择的重点在于根据自身工程特点，选择合适的施工方法或不同方法的组合，在确保基坑安全施工的同时考虑可操作性和经济性。这就要求工程技术人员针对不同深基坑施工根据实际情况对施工方法进行选择。
参考文献：
[1] 韩光明，胡传富. 谈深基坑支护中的排桩结构技术[J]. 科技创新导报，2008（5）：32-33.
作者简介：
倪春晓，上海二十冶建设有限公司华东分公司，高级工程师；
梁红兵，上海二十冶建设有限公司华东分公司，工程师；
宋文智（通讯作者），上海二十冶建设有限公司华东分公司，高级工程师.
论文作者:倪春晓,梁红兵,宋文智
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/19
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