摘要：富水卵石層是當(dāng)前地下工程建設(shè)過程中普遍面臨的問題，受制于富水卵石層實際特點，在相關(guān)地區(qū)進行基坑開挖作業(yè)過程中極易出現(xiàn)較大程度的底層變形，這種情況會大幅降低基坑安全性，本文所提及的工程在富水卵石層進行基坑挖掘作業(yè)中出現(xiàn)了涌砂和涌水現(xiàn)象，其對富水卵石層深基坑支護技術(shù)提出明確要求。因此本文以該工程為例，結(jié)合對富水卵石層深基坑施工特點研究與分析，提出其在實際工程中的應(yīng)用，如基坑的止水和降水設(shè)計、基坑開挖過程中的降水設(shè)計和富水砂土層和隔水層降止水有效措施等內(nèi)容，以供進而為保障深基坑支護技術(shù)的施工質(zhì)量提升做出技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：富水卵石層;深基坑挖掘;支護技術(shù)

中圖分類號：U415.6

0引言

在當(dāng)前我國城市化發(fā)展進程不斷深化背景下，各類地下工程數(shù)量逐年提升，各類基坑工程數(shù)量也隨之提升。其中最具代表性的工程為地下過街通道明挖深基坑工程，此類工程在實際作業(yè)過程中對周邊建筑、管線具有直接影響，一旦挖掘作業(yè)過程中出現(xiàn)事故極易導(dǎo)致施工地區(qū)出現(xiàn)大面積地面位移或沉降，不僅對深基坑安全性造成嚴重威脅，同時也會威脅周邊建筑安全性。這種威脅會在面對富水卵石層等特殊地層時愈發(fā)嚴重。考慮到富水卵石層存在結(jié)構(gòu)松散、滲透性較強、粘聚力較低等特點，實際作業(yè)過程中受地下水滲的幾率較大，進而引發(fā)突涌及地層坍塌問題，同時此類事故還會導(dǎo)致基坑邊緣出現(xiàn)地基下沉情況，可能導(dǎo)致周邊建筑坍塌或傾斜，威脅群眾生命財產(chǎn)安全。因此，加強對富水卵石層深基坑支護技術(shù)的研究具有重要現(xiàn)實意義。

1富水卵石層深基坑施工特點概述

1.1施工引發(fā)地表沉降

通過對當(dāng)前深基坑挖掘作業(yè)進行分析可知，隨著基坑降水作業(yè)及開挖作業(yè)逐步開展，施工地點周邊地表逐漸出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。根據(jù)施工地周邊設(shè)置的監(jiān)測點所收集數(shù)據(jù)，可以總結(jié)出施工各階段結(jié)束后地表沉降結(jié)果。受富水砂卵石層低黏聚力、高滲透性等特點影響，在相關(guān)區(qū)域進行作業(yè)引發(fā)的地表沉降值與影響范圍相對較大[1]。從實際情況分析沉降位置與圍護結(jié)構(gòu)距離呈正比關(guān)系，距離越近沉降范圍越大，沉降曲線越陡，導(dǎo)致這種情況的主要原因在于砂卵石層黏聚力較低，與圍護結(jié)構(gòu)之間的摩擦力較小，直接導(dǎo)致制約土體下沉能力直線下降，因此可得出結(jié)論，與基坑圍護結(jié)構(gòu)距離越近，土體沉降量越大。

1.2施工地區(qū)滲流場分布情況

隨著工程深基坑開挖作業(yè)與降水程序逐漸深入，坑外地下水位也隨之下降，進而在施工地點周邊形成運動滲流場，土體中的孔隙水壓力不斷降低，孔壓分布不均勻。地下水流動趨向可以通過滲流速度矢量分布顯示，考慮到坑內(nèi)外水頭差因素，基坑外速度矢量直線基坑內(nèi)部，在富水砂卵石層深基坑連續(xù)降水作業(yè)過程中，深基坑內(nèi)部土體會在滲透水流作用下出現(xiàn)沙粒在孔隙中移動情況，并在此過程中不斷被水流帶走，土體孔隙不斷擴大，水流速度不斷提升，在滲透水流作用下土體中細顆粒在粗顆粒形成的突襲中不斷移動，最終導(dǎo)致基坑土體內(nèi)部形成空洞，該空洞的面積會不斷提升或流失，引發(fā)流土、管涌等滲透破壞，最終導(dǎo)致深基坑作業(yè)過程中出現(xiàn)地層坍塌、基坑坍塌等安全事故[2]。

1.3滲流壓力分析

根據(jù)實際工程建設(shè)情況分析，滲流壓力與水力坡度成正比關(guān)系，基坑圍護結(jié)構(gòu)在不同開發(fā)深度會處于不同情況?？紤]到季節(jié)性降水對地下水的影響，微承壓性會存在一定差異，而此變化會導(dǎo)致深基坑建設(shè)過程中出現(xiàn)滲透破壞的可能性大幅提升。隨著降水作業(yè)及開挖進程不斷推進，基坑圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水力坡降增大，滲流力最大值分布在連續(xù)墻嵌固深度范圍內(nèi)偏下處，基坑開挖深度愈大，滲流力越大，這也與流速矢量分布一致。除此以外，隨著基坑圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度不斷提升，地下水滲流路徑也隨之提升，水頭損失也不斷增大，滲流速度不斷減少，滲流壓力也隨之減小[3]。

2富水卵石層深基坑支護技術(shù)在工程中的具體應(yīng)用

2.1工程概況

本工程為某下過街通道工程，整個通道呈現(xiàn)反“丁”字型布置，南北兩側(cè)共設(shè)置3處出入口，其中北側(cè)有兩處出入口，南側(cè)有一處出入口。過街通道總長約204.1m，其中主通道長約67.4m，北側(cè)出入口總長（含部分工作井）82.6m，南側(cè)出入口總長（含部分工作井）54.1m。而過主街道全長為58.5m，采取矩形的頂管施工作業(yè)，埋深一般在9.08m。其圍護結(jié)構(gòu)主要以土體加固法為主，以鉆孔灌注樁為輔。

在本工程內(nèi)部設(shè)計的土層包含①-1、①-2、②-1b2-3、②-1d3-4、②-2b4、②-2d3-4。其中在工程場地內(nèi)部的地下水分布情況為：孔隙潛水部分主要分布在①層和②-2b4層，而僅3-5年的最高地下水位埋深大約在0.5m，微承壓水主要在②-2b41-2和②-5d1層的粉細砂中，水體排泄的方式主要是以側(cè)向滲流為主。結(jié)合道路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)要求，水文地址資料所標(biāo)注該工程微承壓水位埋深2-3m，標(biāo)高為+4m-+5m之間。其具體的地層情況如表1所示。

2.2基坑降水止水設(shè)計

在本工程的通道基坑中，1#、2#位置采取SMW、 850@600mm的工法樁作為主要的支護樁，并且其兼具止水帷幕的作用，整體樁體長度為6-21m，坑內(nèi)采取該型號的三軸泥攪拌樁為主要的加固部件，整體樁體長度為3m，另外設(shè)計端封墻措施，采取該型號的三軸深攪樁，樁體長度為6m。

3#通道的圍護采取 1000@1200mm的鉆孔灌注樁體加上SMW、 850@600mm的工法樁進行支護設(shè)計，在坑體內(nèi)部采取三軸水泥土攪拌樁滿堂地基加固形式，在鉆孔的樁體外部采取三軸水泥土攪拌樁進行止水作業(yè)。同時下井管采用鉆機的卷揚裝置，采用井托法逐節(jié)吊放，井管的連接采取竹片，利用8號鉛絲綁緊，綁扎間距為1m。需要保障井管的順直，在井孔內(nèi)部居中。濾料需要從管井的周圍均勻填入，避免將井管擠扁。利用鋼絲網(wǎng)將井管包好，包扎至-2.0m為宜。

2.3基坑開挖過程中的降水設(shè)計

本工程在1#、2#通道設(shè)置降水井和回灌井，在3#通道處設(shè)置接收井和降水將，并且井深均為原來地面到基底以下6m。同時為了滿足施工工期要求，需要先采用規(guī)格為20-80T揚程的30m深井潛水泵，其布置方式需要結(jié)合現(xiàn)場實際地下水位進行調(diào)整。隨后結(jié)合降水井的設(shè)計要求，擬選擇YQ型潛水泵，流量為60-80t/h，揚程高于30m，降水泵功率前4個月采取5.0kW型號，在后8個月采取3.5kW型號。如果在施工期間遇到降水，則需要24小時值班作業(yè)，分布情況為每天3臺班或者每天6人。

2.4富水砂土層和隔水層降止水有效措施分析

（1）1#通道墊層管涌降水措施。在基坑的北側(cè)設(shè)置3口30m深度的降水井，并以涌砂和涌水點進行中心布置，將降水井下降到地面②-4d1-2層中11m。其中降水井孔徑為1m，管徑為60cm。隨后將3口降水井一同啟動，將地下水位降到基坑下部的1m左右位置。

（2）2#通道涌砂涌水止水措施。沿著2#通道的12m長度SMW工法樁內(nèi)側(cè)向東1m位置，南北橫向打出一排拉森鋼板樁，并且其與工法樁體的間隙位置各施打3根高壓旋噴樁，進行搭接位置的要和，將通道進行閉水封閉設(shè)置。當(dāng)2#通道的基坑被再次開挖后，可以有效的控制涌砂涌水問題，并注意開挖期間需要利用注漿方式來對其輕微的漏點進行封堵，避免高壓旋噴樁出現(xiàn)事故和問題。

2.5富水卵石層支護技術(shù)分析

基于本工程實際需求，選擇土體加固法作為其支護技術(shù)進行施工圍護，保障施工安全。首先在地下工程建設(shè)過程中需要對基坑進行加固，尤其是在富水卵石層基坑開挖作業(yè)中，如果缺失相應(yīng)的加固措施，施工過程中基坑外部地下水會向基坑內(nèi)部滲透，并在基坑底部形成降水漏斗，尤其是在坑角位置相關(guān)表現(xiàn)更為明顯。在此情況下，基坑坑壁穩(wěn)定性會大幅下降，同時也會引發(fā)基坑周邊區(qū)域出現(xiàn)地基沉降問題[4]。因此，通常情況下施工團隊在實際作業(yè)過程中需要采用注漿工藝對土體進行加固，通過將以水泥基為主體的漿液材料注入施工區(qū)域地層中，利用漿液凝固硬化形成的加固層及止水層形成支護效果。

在相關(guān)試驗結(jié)果分析中指出，加固后基坑坑壁土體滲透系數(shù)會隨著注漿孔距的增加而增加，加固效果也會隨之下降，根據(jù)實際研究發(fā)現(xiàn)，采用單液漿與雙液漿進行加固同樣受此效果影響。同時，在試驗研究過程中還對注漿作業(yè)過程中的各種參數(shù)對最終加固效果的影響進行研究，并得出結(jié)論，超細水泥漿與砂卵石層的結(jié)合性較好，可以有效提升夾力注漿效果，同時注漿半徑也得到有效提升[5]。當(dāng)前階段，應(yīng)用最為廣泛的基坑支護方式為注漿加固，并衍生出wss工藝、tss管注漿工藝等多種工藝種類，并通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進行科學(xué)計算分析，對注漿壓力、半徑等方面進行深入研究，并得出支護技術(shù)實際效果受工藝影響。

3結(jié)語

綜上所述，在富水卵石層進行基坑開挖作業(yè)過程中，受富水卵石層結(jié)構(gòu)松散、滲透性較強、粘聚力較低等特殊的物理特性影響，如果在是實際施工過程中未能做好相應(yīng)支護措施，會大幅降低基坑施工安全性。通過對當(dāng)前常見的支護措施可以得出以下結(jié)論：第一，土體加固及設(shè)置止水帷幔法是當(dāng)前比較常見的支護輔助措施，多數(shù)富水砂卵石深基坑施工作業(yè)主要采用上述兩種技術(shù)實現(xiàn)止水、加固目的，提升施工安全性;第二，考慮到施工區(qū)域的差異性，難以形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此施工單位在實際開始作業(yè)之前需要針對實際情況進行數(shù)值模擬計算于分析，由于數(shù)值具有針對性，因此施工單位在實際采用土體加固的注漿工藝過程中尚需要進行探索;第三，當(dāng)前階段，我國在富水砂卵石層基坑支護技術(shù)及相關(guān)施工工藝尚存在較大優(yōu)化空間，從實際發(fā)展情況分析施工單位在施工前期進行數(shù)值模擬計算時所取數(shù)據(jù)往往與實際情況存在一定差異性，因此施工單位應(yīng)注意模擬計算中存在的誤差。

參考文獻：

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[6]龐建勇，姚韋靖.松散富水砂卵石層注漿模擬試驗及其工程應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報，2019，15（4）：1156-1163.

作者簡介：賀誠（1990-），男，甘肅定西人，漢族，工程師，本科學(xué)歷，土木工程專業(yè)，主要從事結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計工作。