初探基坑工程支护及阻水技术
——以厦门某工程为例

林松峰

东山县梧龙硅砂矿（363400）

初探基坑工程支护及阻水技术
——以厦门某工程为例

林松峰

东山县梧龙硅砂矿（363400）

结合厦门沿海地区较为复杂的工程地质条件及海水影响，根据某工程实践经验，阐述了基坑支护、阻水和开挖设计。希望能给同行参考借鉴。

基坑；沿海地区；支护；阻水；施工技术

1 工程和地质概况

某厂房工程项目临近于海边，基坑长46 m、宽12.8 m、开挖深度12 m左右。

1）素填土主要由灰岩碎石、角砾、块石、黏性土组成。多以碎石为主，含量40%～60%，粒径一般在20～200 mm；块石含量5%～10%，最大直径可达1 500 mm以上，厚度4～9.6 m。均为近期回填，空隙较大，渗透性较好，极易掉块和坍孔。

2）淤泥质粉质黏土软塑～流塑状态，含有机质及生物贝壳，厚度0.3～4.5 m。

3）石灰岩岩溶较发育，主要发育形态为溶洞、溶蚀裂隙、溶槽等，溶洞多充填红黏土，软塑～可塑状态，局部含少量碎石和角砾，少数溶洞无充填物，溶槽内多由红黏土充填。场地岩性软硬程度变化较大。

4）地下水位埋深约为2.5 m，与海水水位基本一致，连通性好，主要赋存于人工填土、石灰岩裂隙及溶洞中，由海水侧向及大气降水补给，海水最大潮差约3.5 m，水位变幅主要受潮汐制约。基坑距海水边线15 m左右，无法进行降水施工。

5）基坑周边区域较小，地层中含有软塑～流塑淤泥，环境因素不利，不具备大面积放坡条件。

6）基坑开挖深度11 m，平面呈规则的长方形，有利于内支撑体系。

2 基坑支护、阻水及开挖方案

2.1 方案比选

基坑支护设计方案的主要目的是控制因基坑开挖引起的边坡竖向及侧向位移，阻止海水入侵。根据厂房的建筑布局、基础埋深、场地岩土的物理力学性质、周围建筑基础类型、与周围建筑基础之间的水平距离、基底标高等特点分析研究，确定基坑支护方案的形式。其设计原则:本基坑支护为临时性支护工程，在安全可靠、技术可行的前提下，做到经济合理、施工方便快捷。

1）地下连续墙基坑支护方案采用机械挖槽或冲击钻成槽，泥浆护壁，下设钢筋网，浇灌混凝土成墙的方法。在施工过程中，下部淤泥的流动性较强，造成上部大空隙素填碎石、块石的塌陷，很难成槽，且底部为中、微风化灰岩，其顶面起伏大，很难形成统一的平面，钢筋网无法下入槽底，成墙特别困难。

2）SMW工法利用专门的多轴搅拌机就地钻机切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢插入搅拌桩体内形成墙体直接作为挡土和止水结构。本方法只适用于黏性土和砂性土地层。

3）搭接柱列式挡土墙和注浆相结合的方案在钢筋混凝土钻孔灌注桩之间加素混凝土桩形成一道挡土墙，其外部采用水泥浆注浆，阻挡海水的渗入。钻孔灌注桩施工方法在厂房基础施工中已成功得到证明，可以利用部分厂房基础的钻孔灌注桩作为支护结构，基础施工结束后，支撑钢管可以回收，节约部分资金。其方案经济、合理、可行。

2.2 基坑支护设计计算参数及方法

1）注浆前后岩土物理力学参数如表1所示。

2）地面附加荷载取20 kPa。

3）基坑设计安全等级为一级，侧壁重要性系数为1.1，整体稳定安全系数1.4。

4）计算方法采用深基坑支护软件进行计算分析。结合《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99的要求进行设计计算。计算采用注浆后岩土物理力学参数。

2.3 搭接柱列式挡土墙和注浆的方案设计

1）采用直径1.2 m钢筋混凝土钻孔灌注桩(间距1.5 m)，桩长14.3 m，超深底板厚3.3 m，支护桩间设直径0.8 m素混凝土封堵帷幕桩，桩长12 m。基坑内壁挂钢板网，喷50～80 mm厚的C20混凝土。桩计算结果如图1所示。

表1 注浆前后岩土物理力学参数

2）支护桩桩身混凝土强度C30，钢筋笼主筋28Φ28，加强筋Φ18@2 000，箍筋Φ10@100，素混凝土封堵帷幕桩强度C20，冠梁混凝土强度C30。

3）设立顶圈梁及内支撑，顶圈梁宽1.0 m，高度0.8 m。内支撑共设置10根，采用外径273 mm钢管，壁厚28 mm。

4）为改善基坑岩土物理力学参数,减少或截断。

图1 桩的计算结果

海水与基坑的通道，在支护桩中心轴线外侧四周2.5 m处设置96个注浆孔，孔距1.5 m，孔深12.0 m，采用套管护壁全封闭注浆方法注浆，形成帷幕止水墙。

2.4 降水方案

基坑边开挖边排出坑内地下水,挖至基底后，在环基坑四周设置1道排水盲沟，盲沟的规格为400 mm×500 mm,内填20～40 mm碎石，坡度1%～2%，在盲沟内间隔20～30 m设置集水井,集水井深度1 m，井径400 mm，以排泄基坑底部及侧壁流入少量水。

2.5 土方开挖方案

1）土方开挖分二层进行，第一层挖深4 m时进行冠梁施工，混凝土达到设计强度后进行内支撑施工，最后第二层开挖到设计坑底。

2）岩石采用浅眼松动爆破，超挖部分用C25混凝土找平。

3 施工监测

根据理论计算及工程经验，基坑边坡是安全稳定的，但在基坑施工过程中，人为和自然因素对基坑边坡稳定性影响较大，因此必须对基坑边坡稳定性进行监测。

1）在支护冠梁上设置8个观测点(主要设置在各区段中部)，监测基坑边坡和竖向、侧向位移。

2）基坑开挖至坑底、工程交付使用前每天观测1次;交付使用后两个月内每3 d观测1次。

4 关键技术质量控制及防治措施

4.1 帷幕注浆

1）注浆原则当注入的浆液为有效注浆时，可不限制注浆量大小;当注入的浆液为无效注浆时，则应通过调整压力、浆液浓度及其他措施来限流。

2）当注浆压力保持不变，注浆量持续减少时，或注浆量不变而压力持续升高时，不得改变浆液浓度。当某一级浆液的注浆量已达300 L以上或灌注时间已达1 h，而注浆压力和注浆量均无改变或改变不显著时，应改浓一级浆液。

3）注浆及加压过程中，严密观察注浆孔周围情况及注浆压力。若注浆压力出现突然下降现象或漏浆异常严重，立即停注，查明原因后恢复注浆。

4）注浆过程中地面出现冒浆或地鼓时，采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法。

5）注浆参数:①注浆最高压力为3 MPa，注浆时应在确定无跑浆和地鼓的情况下，缓慢加压，达到最大压力后，保持稳定;②注浆材料采用P·O32.5水泥加水玻璃双液浆，最后浆液水灰比为1∶1；③注浆泵采用50 L/min，水泥用量按平均500 kg/m。

4.2 钻孔灌注桩

4.2.1 塌陷

1）护筒周围用黏土捣实，防止成孔时护筒外侧窜水坍塌，孔内保持一定的静水压力，护筒内水位始终高于海水水位2.0 m以上。

2）合理的泥浆配制是保证成孔质量、防止塌孔和桩身径缩的关键，在松散易坍塌素填土地层中，钻进时泥浆的相对密度为1.3～1.5，在淤泥、粉质黏土混碎石地层钻进时相对密度应控制在1.1～1.25。

3）钻进中遇到大孤石、探头石时，会出现弯孔，在弯孔以上1.0～1.5 m范围内回填块石、片石，低冲程纠偏。

4）采取“跳打法”，以避免相互干扰造成塌孔、径缩、位移或混凝土离析。

5）当孔壁坍塌十分严重时，下袋装水泥固孔，必要时跟管钻进。

4.2.2 颈缩

颈缩主要由于孔周围土体膨胀造成的。解决措施:①采用优质泥浆，降低失水量，加快成孔速度，孔壁迅速形成泥皮，则孔壁不易渗水、膨胀；②在钻进淤泥地层时加入少量碎石；③可采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。

4.2.3 漏浆

受填土地层、潮汐、溶洞影响发生漏浆时，应采取下列防治措施:①及时加入黏土造浆，或回灌已排出孔外的泥浆加大泥浆比重，或回填片石和碎石反复冲击增强护壁；②采取压入水泥浆方法,水泥浆从铁管中灌入，在静压作用下会流入漏浆处，硬化后可堵漏，压入水泥浆24 h后方可重新钻进；③如仍达不到要求，下入袋装水泥固孔，必要时下护壁管。

4.2.4 偏岩

发现偏岩后，应回填碎石、块石，再次冲击成孔。如果仍达不到要求，向孔底投入早强水泥的混凝土，达到设计强度后，重新成孔。

4.2.5 溶洞

1）遇有溶洞时增加桩长穿过溶洞。成孔时采用筒式钻头与实心钻头相结合的方法，实心钻头质量在4.0 t以上。

2）已经勘察有溶洞的孔，钻至溶洞顶板时，应轻打并加大泥浆比重，要特别注意钻头突然下落造成钢丝断裂，发生掉钻事故，并经常窜动钻头防止卡钻。

3）如遇有厚度＜3.0 m溶洞时，采取加入黏土、块石及袋装水泥固孔方法处理，如遇有厚度＞3.0 m空溶洞时，成孔下入全护筒。

4）浇灌混凝土时,一般混凝土埋管量＞8.0 m时,最小埋管量≥4.0 m，以防止混凝土突然下沉、流失，灌注结束后，导管停置孔内30 min后才可拔出，拔出导管后每间隔10 min观测一次混凝土面，观测时间为2 h，防止混凝土面突然下沉。

4.2.6 沉渣

1）清孔采用抽筒掏渣法，清孔时用新泥浆不断置换孔内泥浆以降低孔内泥浆比重,清除孔底沉渣，成孔后及时浇筑混凝土。

2）下钢筋笼防止碰撞孔壁，造成孔壁的泥土坍落;利用导管进行二次清孔，利用空吸泵、空压机与导管连接进行空气升液排渣法或空吸泵反循环法排渣。

3）灌注桩后注浆在钢筋笼上预埋注浆管和注浆阀，成桩后一定时间内实施桩底后注浆，清除沉渣，提高单桩承载力，减小沉降。

5 基坑支护施工质量评述

1）由于海水面与地下水位基本一致，无法进行大面积降水，柱列式挡土墙支护和混凝土注浆方案不需要大面积降水及放坡，达到了预期的设想及质量要求。

2）搭接柱列式挡土墙支护工程施工基本上成功，支护设计、计算均正确无误。

3）基坑底板进行人工清理，并对岩溶溶洞进行水泥浆注浆，基坑内设置排水盲沟及集水井，采用泵抽明排，基坑底板平整、干燥无水。

4）按照设计监测方案进行监测，挡土墙垂向和侧向位移均满足设计和规范要求。图2为基坑东岸中心点侧向及竖向沉降监测资料。

图2 检测结果

5）在注浆止水帷幕及钻孔灌注桩施工中，由于上部地层中含有大量碎石、块石，造成水泥浆连接不好，部分地段有渗水现象。在软土与碎石接触带钻孔孔径局部扩大，钢筋混凝土钻孔灌注桩与素混凝土桩之间夹泥，产生竖向施工缝，造成局部挡土墙渗水。基坑开挖以后，采用水灰比0.70，水泥加水玻璃双液注浆，最后挂网喷射混凝土后，均无渗水现象。

6 结语

该基坑深度较大,地质条件和周边环境复杂，采用了柱列式挡土墙、注浆及内支撑联合支护方法,保证了周边环境无不良影响,位移在允许范围内。因此采用多种支护结构形式及全方位监测，实行信息化施工，是基坑工程安全、经济、可靠的保证。