張 朋

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司，廣東 廣州 5100000）

1 概況

我國南方地區(qū)氣候濕潤，地下水普遍發(fā)育，砂層分布較為普遍，基坑工程設計在止水帷幕的設計選型環(huán)節(jié)，通常使用攪拌樁、旋噴樁。受各項目施工技術水平所限，成樁質量參差不齊，需要設計人員詳細研究地質情況，給出適合的工藝參數(shù)，以保證施工順利進行。筆者有幸參與蘿崗新城外環(huán)路（11#路-開創(chuàng)大道）道路及市政工程某處下穿隧道基坑工程的設計工作，文章以此為背景，簡述深厚砂層且地下水豐富條件下止水帷幕的選型和設計要點。工程地質如圖1所示。

圖1 地質柱狀圖

2 深厚砂層且地下水豐富條件下止水帷幕的設計難點

廣東地區(qū)地表水系發(fā)達，沿水系周邊常因水系改道、沖積等原因，形成厚度達30m的透水層。該項目根據(jù)地質勘察條件可見，場地范圍內(nèi)普遍存在厚度達20～30m細砂、中砂層，屬弱、中等透水層，其具有如下工程性質。

（1）穩(wěn)性極差：當原狀土受到擾動后，因土體結構連接較弱，土體強度將迅速降低，極易產(chǎn)生管涌變形破壞等現(xiàn)象。

（2）液化：砂層存在液化指標，場地內(nèi)飽和砂土細砂2-3、粗砂2-4都不會產(chǎn)生液化。但作為設計人員，遇有砂層時應首先注意本項指標。砂層液化時，由于孔隙水壓力上升，有效應力減小，導致砂土特性從固態(tài)轉化至液態(tài)，對地震、爆炸、機械振動等抵抗能力嚴重下降，極易產(chǎn)生噴水冒砂現(xiàn)象。

（3）透水性：砂層均為透水層。該項目場地南側緊鄰南崗河，整個地下砂層與南崗河水連通，坑外降水不易實現(xiàn)，應采用止水帷幕，對下地下水進行阻隔，保護基坑工程安全施工。

（4）承載力高：隨著密實度相應加大，砂層地基承載能力也普遍較高。

綜上所述，由于場地透內(nèi)水砂層較厚，易引起基坑工程透水、管涌變形、支護結構失穩(wěn)及整體圓弧滑動等問題，項目設計需著重對止水帷幕進行選型，使之形成有效阻水墻，保證基坑安全?；又ёo斷面圖如圖2所示。

圖2 基坑支護斷面圖

實際工程中遇有砂層很厚時，普通止水帷幕往往無法完全穿透，成樁質量較差。加之，在工程實踐中，由于設計方面或施工方面的原因，致使止水帷幕未能根據(jù)地勘資料做到精細化設計，或未能嚴格執(zhí)行技術交底，輕者基坑工程發(fā)生漏水影響施工，需要進行注漿堵漏，重者甚至發(fā)生管涌，釀成重大事故。因此，止水帷幕的正確選型與設計是基坑設計需要注意的重點問題。

3 止水帷幕的適用性

常用止水帷幕類型主要由單軸攪拌樁、三軸攪拌樁、旋噴樁、鋼板樁自止水等。

（1）單軸攪拌樁：常用直徑為500～700mm，基坑工程常用來作為止水帷幕，阻隔地下水進入基坑內(nèi)，也可用于基坑被動區(qū)加固，改善基坑底部土體參數(shù)，提高土反力，樁長一般不超過15m。

（2）三軸攪拌樁：常用直徑為650～850mm，采用一幅三根鉆桿同時切割土體，進行攪拌、噴漿，成樁質量較單軸攪拌樁好，止水效果顯著，樁長最長可達30m。但三軸攪拌樁機占地較大，需要留有足夠的操作空間。

（3）旋噴樁：常用直徑為500～800mm，有單管、雙管及三管之分，適用地質復雜、凈空受限等特殊情況，成本較攪拌樁高。樁長在保證垂直度的情況下，長度超過40m仍可以咬合成樁。

（4）鋼板樁自止水：拉森鋼板樁為U型剖面“鉚凸”互鎖的鋼制板樁，具有高質量、高強度、施工簡單、建設費用低、綠色環(huán)保等多種優(yōu)點，除了可以作為支護結構，因其本身采用互鎖結構，還可以形成一個水密結構，達到隔水作用，無需附加其他的止水帷幕，樁長按規(guī)格常有6m、9m、12m、15m等。

4 止水帷幕設計要點

該項目臨近地表水系（南崗河），根據(jù)基坑深度與地質情況不同，分別采用了單軸攪拌樁、旋噴樁、鋼板樁自止水3種型式作為止水帷幕。結合項目特點，對基坑工程止水帷幕的設計要點歸結如下。

（1）當?shù)刭|為普通粉質黏土、砂層、淤泥層地質，且樁長≤15m時，宜優(yōu)先選擇單軸攪拌樁作為止水帷幕，在保證止水效果的同時，成本也較低。具體試樁工藝參數(shù)可在如下范圍內(nèi)調(diào)整：水泥摻入量13%～18%，水灰比0.4～0.5。

（2）當?shù)刭|為不液化的砂層，地下水豐富且流速過快時，單純采用水泥漿容易被高速水流沖走，可考慮采用雙管旋噴樁，加入水玻璃，加快水泥漿固化。具體試樁工藝參數(shù)可在如下范圍內(nèi)調(diào)整：噴漿壓力＜20MPa，水泥摻入量為250～300kg/m，水灰比1∶1～1.5，水玻璃摻入量為水泥漿體積的50%～60%。

（3）當?shù)刭|為標準貫入度錘擊數(shù)＜20的地層時，可采用鋼板樁作為止水帷幕，錘擊數(shù)＞20時，鋼板樁不能順利擊入，需要引孔或采用特制鋼板樁。

5 結語

文章通過對項目止水帷幕設計過程的跟蹤，提出了基坑工程止水帷幕設計選型的依據(jù)，總結了止水帷幕的設計要點，對深厚砂層遇地下水豐富條件下的基坑工程止水帷幕設計提供參考。地下止水是基坑設計的重中之重，通過以上的止水帷幕選型實例可以看出，工程師應在以后的工作中，努力提高自身專業(yè)技能，深刻了解場地的工程地質資料，對基坑工程止水帷幕設計的各個要點進行合理選型，精益求精。只有這樣，基坑工程建設才能在滿足規(guī)范的前提下更加合理，更加安全。