【围厂河改造工程中多种基坑支护方式的应用研究】基坑支护围林

　　【摘 要】宝钢股份公司四焦炉区域围厂河拉直工程的实施是为满足四焦炉建设用地需要，而对围绕1号雨排水泵站周边区域进行的围厂河进行改造，要求不影响围厂河及1号雨水排水泵站的正常功能。由于改道河道开挖深度大，且原有建构筑物及长江江堤紧靠施工区域，工程过程中考虑采用基坑支护进行保护。本文重点介绍了四种支护方式的设计、选择和工艺要点，及在本工程不同地段的应用效果分析。四种支护方式成功应用既为四焦炉区域围厂河拉直工程顺利实施创造了条件，又为今后的工程积累了宝贵的经验。
　　【关键词】基坑支护；钢板桩；水泥搅拌桩；连续墙
　　1工程概况
　　本工程主要围绕1号雨排水泵站区域的围厂河进行拉直改造，改造后腾出的土地用于满足四焦炉部分建设用地需求，要求不影响东厂区整个围厂河体系、长江江堤及1号雨水排水泵站的正常运行及功能。改造的主要内容围绕1号雨排水泵站的左右两侧进行，将1号雨排水泵站现有左侧的围厂河拉直后改造为明渠，明渠长度约为560m，宽为7.0m，开挖深度为6.70m；右侧围厂河局部拉直后改造为暗渠，长约150m，宽为7.5m，开挖深度为6.80m。左右两侧河道均采用钢筋混凝土结构。
　　2周邻建构筑物概况
　　1号泵站右侧暗渠靠近1号泵站电气室约4米，靠近泵站蓄水池转角处的十一号桥墩及桥边电缆井；1号泵站左侧明渠靠近1号泵站水泵基础约8米。左侧大部分明渠（约430米）紧邻长江岸边，与长江江堤相依，其最近距离长江大堤的内坡堤脚线约15m。在河道施工期间，1号排水泵站必须正常持续运行。故施工期间对电气室及泵站基础的沉降和位移需要进行观测并进行有效控制。施工期间也必须确保江堤的安全，对长江大堤位移、沉降进行测量观测，设预警值。
　　3水文地质和工程地质
　　根据武汉勘察研究院有限公司提供的岩土工程勘察报告，本场地基坑开挖涉及的地表下20m范围内，拟建场地内的地下水属于潜水～微承压水类型，如表1。
　　表1 土层分布
　　4基坑支护方案的选择
　　具体在方案设计时最主要的要考虑到施工过程中均不能造成电气室位移和倾斜；其次是该区域地下的特点，如：地下水较多、江堤顶标与今后深基坑底标落差较大等特点。所以根据现场各建构筑物需施工保护的特性不同，需要采用多种适宜的支护方式，本项目使用了四种支护方案。第一种为钢板桩支护，第二种是重力式水泥搅拌桩挡土墙支护，第三种为水泥搅拌桩加灌注桩支护，第四种是地下连续墙支护，并对这四种支护方案分别进行基坑支护设计，如图1。
　　图1 围厂河拉直工程基坑支护施工平面布置图
　　5基坑支护方案设计、选择及工艺要点
　　5.1钢板桩支护
　　明渠靠泵站侧约130m，靠江堤侧约150m，距离江堤较远，基础开挖深度为-6.70m，基坑支护可采用双侧拉森钢板桩（LassenSteelSheetPile），桩长12m，设置一道对顶水平支撑，水平支撑设置在-2.00m；对撑采用φ609×14钢管，长度为10.5m，对撑水平间距约为6.0m；一道500×300×11×15水平围檩，围檩中心高度设置在-2.00m处。
　　使用拉森钢板桩支护，对于粉质粘性软土层挡土、挡水的情况特别好。结合多年施工经验，该桩咬口精度高，很适应高含水量的粘土层。
　　5.2重力式水泥搅拌桩挡土墙支护
　　（1）重力式挡土墙指依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙， 1号与排水泵站右侧的暗渠及明河。其中，暗渠靠近1号泵站电气室80.8m长的区域采用重力式水泥搅拌桩挡土墙的基坑支护方式。1号泵站右侧暗渠靠近1号泵站电气室约4米，靠近泵站蓄水池转角处有十一号桥墩及桥边电缆井。水泥土搅拌桩桩长15m，基坑开挖深度：插入深度≈1：1.2，墙宽为4.7m，支护桩墙顶标高设在0.00m，图2。
　　图2 水泥搅拌桩挡
　　（2）主要施工工艺要求如下：
　　1）就位：搅拌桩机组装完毕后，开行到指定桩位，对中，调整机架垂直度。
　　2）预搅下沉：搅拌机运转正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌下沉，下沉速度控制在0.5m/min以内，由电机的电流监测表控制，工作电流不大于10A。
　　3）制备水泥浆：搅拌机预搅下沉到一定深度后，开始制备水泥浆，待压浆时倾入集料斗中。
　　4）提升喷浆搅拌：钻机到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基土中，边喷浆、边旋转、边提升搅拌机，喷浆速度与提升速度相协调，以确保水泥浆沿桩长均匀分布。使钻机提升至桩顶后集料斗中的水泥浆正好排空。
　　5）移位：重复1～4步骤，进行下一根桩的施工。
　　5.3水泥搅拌桩与灌注桩联合支护
　　水泥搅拌桩与灌注桩支护联合支护用于1号排水泵站右侧暗渠段，由于1号排水泵站电气室距暗渠侧壁很近，约2.5m，在泵站电气室位置侧采用混凝土灌注桩支护加水泥搅拌桩止水支护方案，确保电气室的位移值在控制范围内；混凝土灌注桩采用φ600mm，间距@800mm。
　　暗渠电气室侧基础开挖深度为-6.75m，基坑支护采用单侧水泥土搅拌桩加Φ600混凝土灌注桩，灌注桩间隔1米/根。水泥土搅拌桩桩长15m，灌注桩桩长13m。基坑开挖深度：插入深度≈1：1.2，支护墙宽共1.8m，支护桩墙顶标高设在0.00m。另侧开挖后在原河道内适当放坡无需做防护。支护示意图见下图3。
　　图3 暗渠电气室侧基坑支护桩剖面图
　　水泥搅拌桩主要施工工艺要求不再累述，灌注桩要施工工艺要求只是注意下钢筋笼工序，具体如下：
　　钢筋笼不宜太长，每节8～10米左右，钢筋笼长度可根据桩孔深度及其总长度分节绑扎，为了增加钢筋笼的起吊刚度，可采取临时措施，如用直径约15厘米的圆木，长为钢筋笼长度的一半，绑扎于钢筋笼内的中部，钢筋笼竖直以后，即将圆木解除，然后下放。
　　5.4地下连续墙支护
　　围厂河拉直左侧靠长江江堤侧总长度约430m明渠，其中，长度约150m因明渠在硬地开挖，也采用了钢板桩对顶支护；而另与原河道接口或同道段长度约280m，因新修明渠一半（包括一侧墙）在原河道内，一侧墙贴近江堤内坡堤脚线，只能采用单边支护。为保证长江江堤的安全，通过多方案比选及专家讨论，确定此段支护方案采用地下连续墙。考虑到连续墙施工要尽量远离江堤内坡堤脚线并尽可能降低工程投资，通过技术论证与设计优化把连续墙设计为既做支护结构又兼做明渠地下结构的一侧外墙，墙内最后浇注约150mm内衬组成整体复合墙体，墙体既要承受水平荷载，又要承受竖向荷载，同时起防渗作用，即为“两墙合一”。
　　地下连续墙平面布置呈“一”字形，长度共计约280m，墙厚600mm，埋深为-16.50m。地下连续墙接头采用柔性接头形式（圆形锁口管接头），钢筋混凝土量约为2800m3，混凝土强度等级为C35（水下C30），地下连续墙槽段宽度平均按6m原则分段，共计约47幅。入槽时混凝土坍落度为180±20mm，混凝土充盈系数为1.0～1.1，如图4。
　　图4 地下连续墙平面布置
　　6位移及变形监测
　　根据施工的影响范围，对1号泵站电气室、基坑围护墙、江堤进行变形观测。其中，电气室靠暗渠施工侧基础位移、倾斜监测，基坑围护墙结构的位移、沉降监测，江堤的位移检测，如图5。
　　图5 基坑监测布置图
　　8结语
　　在本项目水泥搅拌桩加灌注桩支护开挖过程中，仍出现了支护墙及电气室的位移超警戒值的问题。因此，支护设计参数的准确保险系数的取值等都很重要；另外，对各处支护应急预案的应急措施要到位，应急响应体系要健全。
　　四焦炉区域围厂河拉直同一工程中，结合不同情况采用了不同的支护方案，为工程节约了较为可观的投资；同时，通过对不同支护在开挖后的效果分析，既可找出不同支护方案设计及施工工序中存在的问题，又为在今后工程中甑别不同情况准确采用不同的支护方案提供了有价值的经验。
　　参考文献：
　　[1]熊智彪主编，建筑基坑支护，2008年，中国建筑工业出版社
　　[2]胡明亮、刘刚主编，基坑支护工程设计施工实例图集，2008年，中国建筑出版社
　　[3]中华人民共和国建设部主编，建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012），2012年，中国建筑工业出版社

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