探究深基坑降水和支护技术

摘要：近几十年来，支护工艺被广泛应用于工程建设项目中。本文以宿迁市生活垃圾焚烧发电厂项目主厂房垃圾贮坑为例，在对深基坑支护技术常见类型作简单介绍的基础上，探究具体的深基坑的降水和支护措施，供相关工程人员参考。

关键词：深基坑；降水；支护

中图分类号：P426.6 文献标识码：A

1.工程概况

宿迁市生活垃圾焚烧发电厂项目占地约100亩，建设总规模为2×300t/d垃圾焚烧锅炉＋1×12MW汽轮发电机组。其中主厂房工程建筑总长为121.30米，总宽为98.05米，屋顶标高约48.15米，占地面积9114.9㎡，建筑面积18047.33㎡，框架结构。主厂房包括垃圾卸料大厅、垃圾贮坑、锅炉间、烟气净化间、主厂房附屋等。本文着重对垃圾贮坑的土方开挖过程中降水及支护问题进行探讨，垃圾贮坑由垃圾坑、检修通道、渗滤液池三部分组成，垃圾坑、检修通道坑底标高为－5.00～-5.30米，渗滤液池池底标高为-7.50米。

1.1工程地质情况

根据本工程岩土工程勘察报告，厂区场地为黄淮冲积平原地貌单元，经人工改造原始地貌形态已改变，现地形平坦，多为树苗田、农田。场地地层自上而下分述如下：

①层素填土：灰黄色，松散，以粉质粘土为主，含植物根茎，非均质。

②1层粉土夹粉质粘土：黄灰～灰色，中密为主。湿～很湿，含铁锰质斑点及云母片，见水平层理。刀切面欠光滑，摇振反应中等，干强度低，韧性中低，中等压缩性，普遍分布。

③2层粘土：灰色，软塑，局部流塑。刀切面光滑，干强度高，韧性中等，高压缩性，无摇振反应，普遍分布。

④3层粘土：灰色，可塑。含铁锰质斑点，刀切面光滑，韧性好，干强度高，中高压缩性，无摇振反应，普遍分布。

⑤4层粉土夹粉质粘土：灰黄，密实。湿，局部粘粒含量高。刀切面欠光滑，干强度低，韧性低，中低压缩性，摇振反应中等，普遍分布。

⑥层粘土：黄褐色，硬塑，局部可塑，含铁锰质斑点。刀切面光滑，韧性高，干强度高，中等压缩性，无摇振反应，普遍分布。

⑦层含砾中粗砂：灰黄，密实。饱和，局部混粘性土，砾石含量10～20%，砾径1～2cm，偶见姜石。砂分选性一般，中低压缩性，普遍分布。

⑧层粘土：黄褐色，硬塑。局部可塑，含铁锰质斑点及结核。刀切面光滑，韧性高，干强度高，中等压缩性，无摇振反应，普遍分布。

1.2工程水文条件

勘察期间，间有阴雨，勘探实测潜水稳定水位埋深0.50m～0.90m，水位标高21.75～21.83m；根据区域水文地质资料，孔隙潜水年变幅1.00m左右，场地丰水期潜水最高水位一般埋深0.5m。

2．施工措施

根据本工程场地地层分布、地下水埋深、地下水季节性变化幅度等水文地质情况，结合主厂房垃圾贮坑基坑开挖深度及基坑平面形状尺寸，最终确定本工程基坑开挖过程中采用大口径管井井点降水+土钉墙支护的施工方案。

2.1基坑降水施工

沿垃圾坑基坑周边采用管井井点降水，管井间距约为12-15m，管井深度为18m，管井成孔直径600mm井管采用φ400mm无砂水泥管，管井在基坑开挖前七天进行不间断抽水。

2.1.1管井施工

(1)成井工艺

成孔成井 洗井与试抽降水

(2)成孔：用100型的钻探设备打孔。

(3)成井：成井质量是降水方案成败的关键，施工前项目部要制定统一的成井质量标准，技术人员现场指导把关。 

(4)滤料：按设计本管井采用4#加工砂做为滤料，填充滤料时，要保证充盈系数≥1。滤料填充后，采用粘土封口。

(5)洗井：洗井是成井工艺中重要的道工序，是管井能否发挥作用的关键。洗井采用活塞一水泵相结合方法，反复进行，直到满足洗井前后两次涌水量差值﹤10%，水中含砂量﹤0.5%方，平均单井洗井达6h。

(6)试抽：坚持单井验收签证，没有技术负责人签证，机组不得移新井位。验收时特别应满足抽水﹥4h，基本稳定出水量﹥150m3/d，井内沉渣﹤0.1m。管井抽水系统安装简便，当井点安装完毕后，应进行整体试抽水，以检查水、电管网系统是否达到要求。

2.1.2由于含水层渗透系数不一、水量分布不均，加上抽降周期短的原因，在开挖基坑下半部时，地下水不会完全疏干，坑壁局部土层有渗水。在该处土钉墙喷射面层混凝土的同时，在其坡面水平插入土中长度为0.4～0.6m，间距3m左右，直径≥40mm的塑料排水导管。上半部管壁钻一些透气孔，外包滤网，外端伸出混凝土面层，以便将坡内滞水导出排走。

2.1.3基坑坡脚挖设排水明沟，将基坑内和侧壁局部渗水和雨水排走。排水沟和集水井布置的基础轮廓为0.4m，排水沟边缘离开边坡脚0.3m，沟底比基坑底面低0.4m，排水坡度0.1%，沟底填碎石。基坑四角及四边每隔30m左右设置1个集水井，井径0.8m，井壁用红机砖砂浆砌筑，底面比排水沟底面低0.8m。集水井中积水应及时排至基坑外地面排水系统。

2.2基坑边坡支护施工

本工程垃圾仓基坑支护侧壁安全等级为二级，基坑开挖逐层放坡，边坡采用土钉墙支护，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-1999）进行基坑支护设计,如下图:

2.2.1施工顺序

场地相对标高-2m以上的第一层土体分两层开挖支护准备修整边坡，分段开挖第二层土方（每层深度不超过1.5m，每段长不大于20m）锚杆和面层支护施工上层支护达到设计强度要求后，分段开挖第三层土方修整边坡，进行支护施工。依此顺序，分层分段开挖、分段支护至基坑底面。

2.2.2锚喷支护施工方法

⑴面层的构造要求

喷射混凝土面层配置φ6.5@250x250双向钢筋网，混凝土强度等级为C20，面层厚度80mm，钢筋网片搭接长度300mm；坡顶混凝土护面宽度为2000mm，并高于地面，以防止地表水灌入基坑，坡脚设排水沟和集水坑，坡面根据具体情况设置泄水管。

⑵锚杆的构造要求

锚杆采用直径20的钢筋，锚杆水平间距1.5m，竖向间距1.5m，锚杆倾角为向下15°，锚杆锚固体采用压力注水泥浆，其强度等级不低于M10，注浆压力0.4～0.6Mpa。

⑶施工工艺

开挖清理边坡孔位布点成孔安设锚杆钢筋注浆铺设钢筋网喷射混凝土面层开挖下一步

施工方法

①准备工作。按照施工方案选择施工机具与工艺，井检查设备运转情况，安排现场水、电、照明及施工工作面，材料进场后做好原材料的检验与混凝土、水泥浆的试配。

②锚喷支护应按施工方案规定的分层开挖深度按作业顺序施工。

③清理边坡。基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡，以达到设计规定的坡度。

④孔位布点。锚杆成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记编号。孔位的允许偏差不大于150mm。

⑤成孔。根据经验及现场试验，一般采用人工洛阳铲成孔或高压射流成孔，孔深、孔距、倾角必须满足设计标准。成孔过程中如遇障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全，成孔后要进行清孔检查，对塌孔处应及时处理。

⑥锚杆及注浆

a锚杆置钉：锚杆应由专人制作，采用直径20mm钢筋，长3米，钢筋端部每隔1.5m加增加钢筋支架，接长应采用对焊和帮条焊，钻孔完毕后应立即安插锚杆。

b注浆：灌浆材料采用水泥浆，强度等级不低于M10；水灰比为0.4～0.5 左右，如需早强，可掺加水泥用量3％～5％的混凝土早强剂；水泥浆液试块的抗压强度应大于20MPa，塑性流动时间应在22s 以下，可用时间应为30～60min，整个灌浆过程应在5min 内结束。

成孔后应及时将锚筋置入孔中，采用压力0.4-0.6Mpa的注浆方法按配比将水泥浆注入孔内。孔的实际注浆量要大于孔的体积，孔内注入浆体的充盈系数要大于1.0；压力注浆可有效提高锚杆抗拔力(20％左右)。

⑦铺设钢筋网片。钢筋网片可用直径6.5mm 盘条钢筋绑扎而成，网格尺寸250x250mm。在喷射混凝土之前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。钢筋网片可用插人土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现振动。

⑧喷射混凝土面层

a干料拌和：按设计要求配合比拌合喷射料，干法喷射砼一般要求骨料平均含水率为5%，不低于3%，且不高于7%。粗骨料的最大粒径不易大于12mm。

b喷射混凝土时喷射顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8-1.5m 范围内，射流方向垂直指向喷射面，在钢筋部位应先喷钢筋后方，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。也可在铺设钢筋网片之前初喷一次，铺设网片之后再进行复喷，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射混凝土前应先向边壁土层喷水润湿；喷射时应加入速凝剂以提高混凝土的凝结速度，防止混凝土塌落。

c为保证喷射混凝土的厚度，可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制。继续进行下步喷射混凝土作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿，为使施工缝搭接方便，每层下部300mm 可喷成45°的斜面形状。

d喷射混凝土终凝后2h，应根据当地条件，采取连续喷水养护5-7d。

e锚喷支护最下一步的喷混凝土面层宜插入基坑底部以下，深度不小于0.2m，在基坑顶部设置宽度为3.0m 的喷混凝土护顶。

f邻近边坡的预制桩上端周围土方挖除后，为了防止预制桩的位移，外露的部分采取上部拉接的措施。

3.结语

在进行深基坑开挖的过程中，支护结构、降水工作对于整个工程的安全生产、施工进度、建设质量有着直接影响。因此，降水的设计、支护结构的选择应综合考虑施工场地的条件、工序操作的需要，针对施工现场进行初步规划后，合理选择具体的设备、方法、工艺，并加强对各道工序的监督、管控，及时作出调整，以此保证项目的施工安全、造价合理。