肖強(qiáng)

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇揚(yáng)州225000）

長江下游北岸深基坑施工方案比較

肖強(qiáng)

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇揚(yáng)州225000）

深基坑施工是工程施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)，直接決定著整個工程施工的成敗。長江下游北岸土質(zhì)是非常特別的夾心狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，對深基坑施工提出了更高的要求。就目前常用的放坡開挖、混凝土灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)、沉井3種施工工藝的適用性進(jìn)行了比較。

深基坑；長江下游北岸；施工工藝；比較

長江下游地區(qū)北岸為長江常年淤積層，土質(zhì)非常特別，是夾心狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。除去1～2m地表土，向下開挖十幾米，土方斷面顯示淤泥質(zhì)黏土和粉土間隔分層分布。由于淤泥質(zhì)黏土基本不透水，勘探結(jié)果往往滲透系數(shù)非常低；粉土層含水率非常高，但上下均為淤泥質(zhì)黏土，水分不能縱向排出，只能橫向排出，大大降低了降水效率，從而形成了整個土壤含水率高但又不易降水。另外，長江邊地下水十分豐富，在該地區(qū)進(jìn)行深基坑施工難度非常大。近年來，筆者一直從事長江邊工程施工，經(jīng)歷了各種深基坑的施工工藝?，F(xiàn)選出放坡開挖、混凝土灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)和沉井3種比較常用的施工工藝，對其優(yōu)點(diǎn)及局限性進(jìn)行說明。

1 放坡開挖

放坡開挖即大開挖。在土質(zhì)較好的內(nèi)陸地區(qū)，放坡開挖是最經(jīng)濟(jì)最便捷的深基坑施工工藝，但長江下游北岸的土質(zhì)以及豐富的地下水給這種施工工藝帶來了巨大的挑戰(zhàn)。江蘇東方重工海洋鋼結(jié)構(gòu)平臺工程塢首部位，基坑底部尺寸230m×50 m、深15 m，采用放坡開挖方案，成功地進(jìn)行了塢首位置基礎(chǔ)和建筑物施工。

1.1 放坡開挖的優(yōu)點(diǎn)

放坡開挖的優(yōu)點(diǎn)是對建筑物的質(zhì)量有保證。首先，長江邊建筑物一般都要對長江水進(jìn)行圍封設(shè)計(jì)，挖至基坑底部或者接近底部進(jìn)行圍封施工，圍封施工都是在可見的情況下進(jìn)行的，質(zhì)量有保證，消除了將來運(yùn)行中可能會發(fā)生透水事故的隱患。另外，放坡開挖可以對護(hù)坦進(jìn)行干法施工，避免了水下施工護(hù)坦的弊端，護(hù)坦可以優(yōu)質(zhì)完成，達(dá)到良好的防沖防滲效果。特別是施工的建筑物若需精確定位，則放坡開挖避免了沉井等其他方案不精確的缺陷。

放坡開挖進(jìn)行深基坑施工，工程完成后只需要拆除臨時圍堰，施工簡單，進(jìn)度可控，避免了潛水員水下作業(yè)。

1.2 放坡開挖的局限性

長江邊放坡開挖有著很大的自身局限性。首先必須要有足夠的開挖放坡的位置，長江下游地區(qū)岸線上的建筑物緊緊相連，具備放坡開挖的條件很少。另外放坡開挖要進(jìn)行大范圍的降水，降水影響半徑內(nèi)最好沒有重要建筑物，否則容易造成建筑物的下沉或傾斜。由于緊鄰長江，開挖深度大，臨江側(cè)圍堰等級必須要提高，從而帶來了圍堰成本的加大，一般都要采用鋼板樁圍堰，且要求盡量安排枯水季節(jié)施工。放坡開挖對降水的要求非常高，但本區(qū)土質(zhì)給降水帶來了很大的難度，往往降水井抽不到水，但開挖后整個坡面上不斷地有細(xì)小的流沙流出，邊坡非常不穩(wěn)定，需要用草包或者土工布對坡面進(jìn)行處理，以提高坡面的穩(wěn)定性。

放坡開挖施工方法土方回填工作量巨大，由于挖方的含水率非常高，所以用于回填的土方必須有足夠場地進(jìn)行降低含水率的處理，加大了土方調(diào)配的難度。對于不適合回填的土壤，還必須用符合要求的黏性土代替，可能需要外購?fù)练?，?dǎo)致施工成本增加。

采用放坡開挖的方法進(jìn)行施工，一旦基坑形成，必須集中優(yōu)勢力量進(jìn)行搶工，讓建筑物迅速上升，從而減少深基坑裸露風(fēng)險(xiǎn)；加快施工進(jìn)度也可以減少圍堰使用周期，縮短鋼板樁租賃時間。

2 混凝土灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)

灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)工藝是長江沿線深基坑施工使用比較多的工藝之一。主要做法是：先在深基坑內(nèi)側(cè)設(shè)置直徑0.6～1.0m的混凝土灌注樁，間距1.2～1.5m；然后在緊靠混凝土灌注樁的外側(cè)，與外徑相切設(shè)置0.8～1.5m的高壓噴射注漿樁，組成防滲帷幕，開挖時進(jìn)行逐層內(nèi)支撐，直至基坑底部高層。該支護(hù)既可起抵抗土壓力、水壓力作用，又起擋水抗?jié)B作用，使基坑處于無水施工狀態(tài)。根據(jù)技術(shù)發(fā)展，也可用鋼板樁或地連墻代替混凝土灌注樁加旋噴樁組合。

2.1 灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

在長江邊使用灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)進(jìn)行深基坑施工的優(yōu)點(diǎn)很多。此方案可以在比較狹小的空間進(jìn)行施工，克服了施工場地小的困難，且基坑外可不進(jìn)行降水或只進(jìn)行淺表降水，對周邊建筑物影響甚微。

由于施工時灌注樁和旋噴樁頂高程一般都是在地表左右或地表向下不深處，則沿江側(cè)的圍堰等級不需要太高，一般只需要沙袋圍堰覆蓋防滲土工膜即可，相比較放坡開挖采用鋼板樁圍堰，若施工周期長，則本方案的綜合效益就能有所體現(xiàn)。

2.2 灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)的局限性

采用該方案，基坑開挖時必須要撐一層開挖一層，直至基坑底部，超過15m深的基坑一般都要支撐4層以上，支撐施工和等強(qiáng)占用了大量的時間；建筑物上升的同時又需要相應(yīng)地進(jìn)行支撐拆除，同樣需要占用時間，這樣可以看出此方案的工期比其他方案要長。

長江下游地區(qū)特有的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土對灌注樁和旋噴樁的施工質(zhì)量提出了很高的要求，施工往往達(dá)不到設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，筆者考察過周邊地區(qū)采用該方案的幾個深基坑工程，發(fā)現(xiàn)開挖后有的灌注樁和旋噴樁施工質(zhì)量不盡理想。長江邊地下水十分豐富，由于灌注樁和旋噴樁之間是剛性連接，開挖時若內(nèi)支撐稍不到位，導(dǎo)致灌注樁產(chǎn)生位移，則灌注樁和旋噴樁之間肯定會產(chǎn)生縫隙，進(jìn)而形成滲漏，影響到整個建筑物施工?？紤]到經(jīng)濟(jì)成本，一般情況下建筑物長江圍封部分包含支護(hù)用的灌注樁加旋噴樁組合，則建筑物跟灌注樁之間需要進(jìn)行止水施工，由于灌注樁之間間隔部分只是旋噴樁填充，建筑物跟支護(hù)組合之間的止水十分難處理，加上灌注樁與旋噴樁在開挖過程中可能產(chǎn)生的縫隙，往往該段的圍封效果不是很好，甚至?xí)l(fā)生穿孔現(xiàn)象。2006年，江陰靖江園區(qū)內(nèi)某企業(yè)新建的干船塢工程就是由于圍封不理想產(chǎn)生了穿孔現(xiàn)象，江水直接填滿了整個船塢，造成生產(chǎn)無法進(jìn)行，最后耗費(fèi)大量的人力物力才得以處理完成?，F(xiàn)在很多灌注樁加旋噴樁的方案被鋼筋混凝土地連墻所代替，有效地降低了滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，但同時增加了成本。

由于長江邊建筑物一般都有利用長江水的功能，建成后長江側(cè)的支護(hù)必須要拆除，且以水下拆除為主。由于混凝土灌注樁和旋噴樁的剛度不一樣，必須先拆除旋噴樁后再拆除灌注樁。由于土質(zhì)的特定性，旋噴樁成樁形狀極不規(guī)整，支護(hù)是圍封的一部分，為了保證圍封的效果，不能采取大功率的破碎機(jī)械，且旋噴樁成分偏軟，繩鋸等水下拆除施工效率比較高的施工工藝往往不適用，水下拆除增加了施工的難度和進(jìn)度。另外，水下拆除需要使用大量的潛水員，有很高的危險(xiǎn)性和不可預(yù)見性，拆除高程不易控制，這是施工中的一大難點(diǎn)。

3 沉井工藝

沉井是長江沿線修建深基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物常用的施工方法。施工時先在地面或地坑內(nèi)制作開口鋼筋混凝土井身，待其達(dá)到要求的強(qiáng)度后在井身內(nèi)分層挖土運(yùn)出，井身克服與土壁之間的摩阻力和刀刃反力不斷下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高就位、封底。若建筑物為獨(dú)立建筑物（如電廠取水泵房、橋墩、頂管基坑等），不需要對江水形成圍封，則采用沉井作為深基坑的施工方案比較合理、經(jīng)濟(jì)。

3.1 沉井工藝的優(yōu)點(diǎn)

沉井施工適用于超深基礎(chǔ)的施工，深度可以超過50m以上。如，江陰長江大橋北錨錠基礎(chǔ)特大沉井，下沉深度為58m。

長江邊由于特有的土質(zhì)和位置，地下水難以排干，地下經(jīng)常會有流沙出現(xiàn)。沉井在排水和不排水的情況下均能施工，可以很好地應(yīng)對長江邊復(fù)雜的土層。沉井對鄰近建筑物、構(gòu)筑物影響甚微，可以用于各種復(fù)雜地形、地質(zhì)和場地狹窄條件下施工。

沉井施工不需要使用如灌注樁、旋噴樁復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備，在地面以上制作，相比較灌注樁加旋噴樁組合，對剛度、承載力、抗?jié)B性及耐久性有保證。

3.2 長江邊使用沉井工藝的局限性

由于沉井下沉過程中難免會產(chǎn)生偏位等現(xiàn)象，則對建筑物的精度有高要求的工程盡量不要采用沉井工藝。長江邊淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土土質(zhì)，在井身施工前需要對地基進(jìn)行置換或打砂樁處理，使刃角地基承載力達(dá)到要求。

沉井一般只使用于獨(dú)立的建筑物施工的深基坑，若是復(fù)雜結(jié)構(gòu)相互連接的建筑物，則沉井并不適用。另外，長江邊工程大多數(shù)需要對江水進(jìn)行圍封，一般采用防滲墻結(jié)構(gòu)，則沉井與圍封結(jié)構(gòu)之間的連接相對來說也比較困難。

另外，沉井施工工序較多，施工工藝較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，質(zhì)量控制要求嚴(yán)。特別在井身下沉的過程中，經(jīng)常會遇到如下沉困難、下沉過快、突沉、沉井傾斜或偏移以及遇障礙物等問題，處理起來相對比較麻煩。

4 結(jié)語

長江下游地區(qū)臨江深基坑施工的工藝還很多，以上3種只是其中的代表?？偟目磥?，長江下游地區(qū)臨江進(jìn)行深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)非常大，任何一種施工工藝都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)和施工人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行對比分析，尋找最合理的方案，或者可以兩種或兩種以上的方案同時采用，比如開挖一定的深度再采用灌注樁或地連墻支護(hù)，既縮小了開挖范圍又減少了內(nèi)支撐次數(shù)。隨著科學(xué)的發(fā)展和施工工藝水平的不斷提高，定會產(chǎn)生更經(jīng)濟(jì)更安全更便捷的深基坑施工方法。

[1]汪正榮.建筑地基與基礎(chǔ)施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]徐偉，郭曉明.建筑地基基礎(chǔ)工程施工與驗(yàn)收手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

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1004-7328（2014）03-0035-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.03.013

2014-01-10

肖強(qiáng)（1981-），男，工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理工作。