童 里里 ． 富水地区砂土条件下超深基坑工程施工关键技术 李迥 舜元建设（集团）有限公司 上海 ２０００５０ 摘要：从海南三亚某滨海地区砂土条件下超深基坑工程围护选型入手，介绍了砂土条件下超深基坑设计、试验与施工 等相关的过程。着重阐述了富水地区砂土条件下超深基坑工程施工控制关键技术。从实施效果看，该技术安全可靠。 且经济效益显著。有一定的推广前景。 关■调：富水地区；砂土；超深基坑；施工控制关键技术 中圈分类号：ＴＵ７５３ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１４１４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｚｓｇ．２０１７．０８．００５ Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｓｕｐｅｒ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ Ｅｎｇｉ￣ｅｅｍｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｕｎｄｅｒ Ｓａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｉｃｈ＿Ｗａｔｅｒ Ａｒｅａ ＬＩ Ｊｉｏｎｇ Ｓｕｎｙｏｕｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０￣５０，Ｃｈｉｎａ １ 工程概况 我们尝试将用于黏土地区基坑围护方法的水泥土深层搅拌 三亚某水上乐园项目位于海棠湾滨海海岸线中部，濒 桩重力坝设计为本项目基坑侧壁围护，坑底也采用三轴水 临海棠湾南海海域。项目用地面积约１１２ ０００ ｍ ，水上乐 泥土搅拌桩对坑底土体进行加固封底，以增强坑底土体主 园建筑面积约９０ ０００ ｍ ，可同时容纳８ ｏｏｏ多人，设有过山 动土压力。本工程基坑开挖深度很深，侧壁搅拌桩重力坝 车、海豚湾、美食广场、滑梯塔、造浪池、海水处理厂、 深层搅拌桩的设计深度预计要达到４ｏ ｍ，砂土地区深４０ ｍ的 漂流河、急速竞赛塔等。 水泥土深层搅拌桩施工肯定比较难，可以尝试采用放坡＋ 本项目海水处理厂邻近大海，离海岸不￣Ｕ３ｏｏ ｍ，且 深层搅拌桩的方式（图１），这样既可以节约基坑围护成 开挖深度很深，达１８ ｉｎ，自然地坪标高１１ ｍ，地下水位 本，同时也可以减小深层搅拌桩的设计桩长，降低深层搅 ３．２５ ｍ，基础底板处于地下水位线和海平面以下。 拌桩施工的难度ｐ－２］。 ２ 工程地质情况 本工程地质涉及土层有：第①层素填土、第②层中 砂、第③层粗砂、第⑨１层海滩岩、第④层粉砂、第⑤层黏 土、第⑥层强风化花岗岩。 ３ 基坑围护设计方案选择 根据工程地质概况，本项目海水处理厂所处地层均是 砂土，渗透系数大，为了确保开挖安全，必须控制地下水 的影响。对于富水砂土条件下的基坑围护施工，目前大多 图１基坑围护剖面示意 采用钢板桩作围护，大功率抽水机配合抽水的方法以维持 地下室施工期间地下水位在开挖面以下。一方面，该方法 ４施工要点 对抽水设施的数量与抽水能力要求很高；另一方面，大量 ４．１平整场地 的抽水设施布置在基坑内对地下结构施工影响大，造成工 三轴机施工前，必须先进行场地平整，在砂土地区为 期延误。 了减少设计桩长，需要进行放坡，先外运表层砂土，然后 为了避免常规设计方案在地下水控制上存在的不足， 平整待施工的范围。砂土条件下的场地平整相对简单，只 需分层就地压实即可满足桩机行走的要求。 作者简介：李迥（１９７６一），男，本科 高级工程师。 ４．２试桩 通信地址：上海宁区江苏／￣３９８号 Ｉ童３楼（２０００５０）。 试桩是本施工技术的重要环节。试桩就是按照设计图 收稿日期：２０１７—０４—２４ 纸的要求进行三轴水泥土搅拌桩的试沉桩，观测三轴水泥 建筑奠工・第３９誊・１１８１１ ｉ４要 李迥： 富水地区砂土条件下超深基坑工程施工关键技术 土钻机下沉与提升情况，特别是下沉情况，应观测其是否 ４．９移位施工下一根桩 当上幅桩喷浆搅拌完成，三轴搅拌钻机完全提升到地 出现异常、钻机动力是否满足要求、搅拌是否充分、返浆 是否异常等，并根据相关情况确定正式施工时的三轴水泥 土动力头的功率要求，并建议设计单位是否提高水泥和膨 润土、缓凝剂掺量等。经过本次试验，我们拟在正式施工 时将水泥土搅拌桩水泥掺量提高到２０％，同时掺加膨润土 面以上后，即可进行下一幅桩的定位复核，并根据下一幅 桩定位移动桩机到相应位置，桩机底下垫走道板，桩机平 稳后，重新调整桩架的垂直度，进行下一幅桩的施工。 和缓凝剂，以确保水泥土搅拌桩能顺利施工并保证成桩质 量。 ４．３桩位定位测量 桩位放样应严格按照建设单位提供的当地测控坐标基 准点，按照基坑围护桩设计图进行放样定位工作，并按要 求做好桩位标志，经监理复核确认后，方可开挖沟槽段， 沟槽段必须与三轴搅拌桩的中心线保持一致，沟槽宽度 １．０ ｉｎ，深度１．５ ｍ即可。 ４．４桩机选择与拼装 砂土条件下三轴搅拌桩施工时，对桩机的选择除了依 据设计桩长、桩截面尺寸确定桩架式样外，对三轴桩机搅 拌动力头的要求相比较软土条件还要提升一个等级，本工 程选用大功率动力头９０ ｋｗ×２。 根据桩架及动力头厂家说明书对桩架、动力头和钻杆 进行组装，组装场地要满足桩机放倒时的桩架长度，并配 备相应的汽车吊进行安装施工。 ４．５桩机就位 一 、桩机就位需要专门的桩机行走指挥工统一指挥。桩 机司机在移动前应看清上、下、左、右各方面的情况，听 从指挥工的指挥并进行桩机移动，桩机就位后应平稳、平 正，桩机司机可根据桩机自带的仪表进行垂直度校验。校 验前应先用经纬仪对垂直度仪表进行归零校正，桩架２个方 向的垂直度偏差要在１／５００范围内。 ４．６制备水泥浆与浆液输送 水泥浆的制备是在后台采用混凝土仓搅拌系统自动拌 制的，并在掺合料中加试桩确定的膨润土掺量，为防止水 泥浆与砂迅速固结，引发搅拌困难，浆液搅拌料中应掺加 适量的缓凝剂，后台制作浆液完成后通过高压输送泵将泥 浆输送给桩机，供钻机下沉与提升时喷浆用。 ４．７搅拌下钻 在桩机就位并调整桩架垂直度满足要求，且浆液试喷 正常后，即可启动动力头钻进，放松卷扬机使搅拌头自上 而下切土、搅拌、下沉，根据搅拌区域的土质情况和桩机 钻机状态调整钻进速率，直到钻头下钻至设定标高。 ４．８再搅提升 钻杆下沉，待钻孔深度达到设计的深度后，桩机司机 即可切换动力头的转向，钻杆反转，调低提升的速率，同 时喷浆、喷气。当搅拌钻头提升到桩顶设计标高以上５０ ｃｍ 时，即可关闭灰浆泵。 １４曩２０１７・８・ＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ５质量控制措施 － ５．１水泥浆液质量控制 １）原材料的生产厂家应具有《产品质量合格证书》 《全国工业产品生产许可证》等有关证明材料。水泥库应 防雨、防潮，同时按规范对水泥质量进行抽样检测，并将 检测报告上报建设单位及监理单位。严格按设计要求配制 浆液，保证加固土体的水泥用量。 ２）严格监控水泥浆液配比中水的用量，浆液随用随拌 制，当天施工结束，必须清洗相关的管路，严禁使用搁置 ２ ｈ以上的浆液，杜绝将前一天剩余的水泥浆液保留到第２ 天使用。 ５．２桩位质量控制标准 桩位放样应严格按照建设单位提供的坐标基准点，按 照基坑围护桩设计图进行放样定位工作，必须经监理复核 确认后方可进行下一道工序，桩位偏差应小于２０ ｍｍ。 ５．３桩架质量控制标准 桩架垂直度控制除了靠自身垂直度控制系统调节外， 还得依赖场地条件，即场地应平整到位，桩架下方应垫设 走道板，以确保桩架在下沉过程中整个桩身状态不发生异 常变化。 水泥土搅拌桩施工时应保证桩机钻杆及动力头的垂 直度，成桩前应使桩机正确就位，并根据桩机自带的仪表 进行桩机立柱导向架的垂直度校正，确保垂直度偏差小于 １／５００，施工过程中也应随时关注桩架垂直度的变化，并及 时修正。 ５．４水泥土搅拌桩成桩过程质量控制 注浆泵的压力应适时调节，输送压力必须满足设计要 求，额定工作压力宜大于２．８ ＭＰａ，确保浆液流量满足水泥 掺量的要求。 三轴水泥土搅拌机下沉速度与搅拌提升速度应进行 合理控制，下沉速度不大于１ ｍ／ｍｉｎ，提升速度不大于 ２ ｍ／ｍｉｎ，保持匀速下沉或匀速提升。 桩机每次移位时应重新检查桩机立柱导杆的垂直度， 下沉过程中应时刻关注桩机的异常情况，随时检查桩机导 杆的垂直度，桩身垂直度应小于１／２００。 ６ 效益分析 砂土条件下三轴水泥土搅拌桩施工技术，即对三轴水 （下转第ｌ１４８页） 彭泽健 罗光财卢志远 曾小明： 中风化岩层基底涌水综合治理技术研究 上引至基坑外，注浆管用于后期集水井的注水泥浆（水灰 即清孔并安放注浆管，进行上部封孔。采用一定比例的水 泥浆和稀释到一定比例的水玻璃灌注封孔。 比１：１）回填充实（图５）。 注浆方式分为２种，即由外到内注浆和由内到外注浆。 由外到内的注浆顺序是指在堵漏加固注浆过程中，先对离 漏点较远的注浆孔进行注浆，其具有减少漏点的水量以及 压力的效果。因此，本工程选取由外到内的注浆方式。注 浆前一定要进行注水试验，以检查注浆管路是否正常运行 和判断地层的吸浆能力等。 图４集水井平面布置示意 ４．３．４二次垫层浇筑 待上述工序施工完成且满足强度要求后，再采用Ｃ２０ 混凝土施工第２层垫层，浇筑厚度为２０ ｃｍ。垫层混凝土浇 筑时须采用平板振动器振实，表面用人工压实、抹光，垫 层顶适当降低２～３ ｃｍ以便于防水卷材层施工。二次浇筑对 之前施工的双液注浆及铺设的盲沟起到了很好的隔离保护 作用；由于混凝土的自防水性能，故第２次的垫层浇筑给基 底涌水防治又加设了一层隔水屏障。同时，涌水导致基底 软化，垫层分２次浇筑有利于基底硬化，增加地基承载力。 Ａ—Ａ剖面 图５集水井剖面示意 ５ 结语 中风化岩层基底涌水时，通过布置集水井、垫层分２次 浇筑、双液注浆、铺设盲沟等施工方法的处理，有效地控 制了基底涌水，与传统的基坑外降水方法相比，本法不需 要过多地降低地下水位，减小了对周边建筑物的影响，适 ４．３．２首次垫层浇筑 由于基底处于中风化岩泥质粉砂层，岩体存在较多裂 隙且遇水易软化，承压水经过裂隙进入基底，导致基底涌 水及基底软化，不适宜一次浇筑垫层，所以基底垫层采用 Ｃ２０混凝土分２次浇筑。在基坑开挖至基底设计标高后，继 续向下开挖４０ ｃｍ，第１层垫层厚度为３５ ｃｍ，在基底四周和 渗水量较大处设置盲沟，盲沟高×宽＝２００ ｍｍ Ｘ ２００ ｍｍ， 纵横间距均为１０ ｍ，内埋设 １００ ｍｍ盲管，并回填砂砾， 合在高楼密集的繁华地段使用。同时，本法遵循了“以防 为主、刚柔结合、多道设防、因地制宜、综合治理”的地 下结构防水设计原则，具有施工安全可靠、设备简单易操 作、工期短、综合成本相对较低、经济效益明显等特点， 对类似工程有较大的参考和借鉴价值。 ☆☆参考文献☆☆ 通过盲沟将渗水引入集水井再抽排至基坑外侧。 ４．３．３双液注浆 对于涌水较大的水眼，采用化学双液浆注浆（注浆深 度５ｍ，水泥浆：水玻璃为１：１）堵水，以尽量减少涌出的 水量。采用ＸＹ—ｌＯ０型等工程地质钻机按标出的孔位进行钻 孔，钻孔过程中一般采用泥浆循环护壁成孔，成孔后须立 ［１】李雨源．刘向『周云杰，等．大型深基坑管井降水施工技术措施【Ｊ】．建 筑施工，２００８，３０（３）：１ ７２—１ ７４． 【２】何小辉，张荣锋．富水砂层基坑涌水涌砂原因分析及对策【Ｊ】．工程技 术ｌ全文版），２０１ ６．１ ９（８）：３２０． （上接第ｌ１４２页） ☆☆参考文献☆☆ 泥土搅拌钻机的动力头进行改进，提高水泥掺量，并在水 泥浆料中添加膨润土，确保砂土与水泥浆之间搅拌均匀， 从而形成稳固均质的水泥土搅拌体［３卅。 该技术有效阻隔了地下水的影响，确保了本项目海水 处理厂分部工程施工的顺利推进，相较于常规钢板桩＋降 水施工措施，节约土方与地下结构施工工期２０ ｄ，共节约 劳动力成本１００ ０００元，经济效益明显，具有广泛的推广应 用价值。 【１】周勇．沿海富水地区铁路地下隧道深基坑施工技术【Ｊ】．铁道工程学 报，２０１ ４（３）：８２—８６． 【２】李大华，杨勤群．富水地区深基支护方案设计与施工【Ｊ】．安徽建筑． ２０００（３）：５１—５２． 【３ｌ郑建荣，王永敏，林王剑．冻结法在富水地区改建工程新增电梯基坑 中的应用【Ｊ】．浙江建筑．２０１４（７）：４２—４５． 【４】李乐，崔爱珍．张一呜．等．富水软土地区深基坑突遇渗流的分析与 处置【Ｊ】．天津建设科技，２０１４（３）：１６—１８． １ ４曩２０１７・８・Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｓｌｒｕｃｔｌｏｎ
