深基坑开挖、降水和桩基础组合方案分析

深基坑开挖、降水和桩基础组合方案分析

丛,健

中国电建市政建设集团有限公司

摘要：对于大多数工程，都会涉及到基坑的开挖与降水方案的选择，对于整个工程的施工成本控制，也是至关重要的一步，基坑开挖与降水方案的优选，应该是从工程地质和工程特点角度出发，选择最适宜的开挖与降水方案，以达到最佳的技术经济效益，本文将结合安哥拉万博供水二期项目中净水泵房和清水池的深基坑工程特点，从技术经济角度分析最适宜的基坑开挖与降水组合方案。

关键词：深基坑开挖、基坑支护、基坑降水

1、工程概况

安哥拉万博供水二期第一标段项目，主要工作内容为完成一个产量46,000.00m3/d的水厂，为安哥拉万博省的25万居民提供饮用水，其中净水泵房和清水池两个单位工程基坑深度超过8米，属于深基坑工程，地表绝对高程为1639.00m， 地下水位约为1635.00m，开挖深度底高程达1631.00m，长期处于地下水位以下。因此在桩基础工程的施工中，基坑开挖与降水的方案优选，对于本工程的经济效益产生巨大影响。

2、深基坑开挖方案浅析

众所周知，深基坑工程开挖的方案，主要有：放坡挖土、中心岛式（也称墩式）挖土、盆式挖土、逆作法挖土，前者无支护机构，后者三种均应有支护结构。从工程成本考虑，放坡挖土是最经济的开挖方式，但适用条件有限，需满足放坡需求，本工程最大优势就是地处荒地，施工面开阔，可适宜使用放坡开挖。

根据地质勘探分析报告，开挖地段土质为粉质黏土，全场分布，砖红色，局部夹黄色团块，可塑，主要由粉黏粒及石英、长石等颗粒组成，手捏有砂感，手搓可成条，切面稍有光泽，局部含砾砂，含量约8~12%左右，干强度较高，韧性一般，压缩性中等偏高，放坡开挖，建议坡比为1:1.5-1:2。

表1：开挖位置岩土物理力学性质指标

分层开挖的厚度控制在3m内，多级放坡时，破间平台宽度不宜小于3m，边坡防护采用挂网砂浆喷混凝土。

3、基坑排降水方案浅析

基坑排降水常用的有轻型井点、多级轻型井点、喷射井点、电渗井点、真空降水管井、管井降水等方法，大多适用于填土、粘性土、粉土和沙土，其中结构简单、排水量大、降水较深的一种方式--管井井点降水。

管井井点就是沿基坑每隔20--50m设置一个管井，每个管井单独用一台水泵（潜水泵、离心泵）不断抽水来降低地下水位。用此法可降低地下水位5--10m，适用于土的渗透系数较大（K=20--200m/d)且地下水含量大的砂类土层中。

管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。

管井可用钢管管井和混凝土管管井等。钢管管井的管身采用直径150--250mm的钢管，其过滤部分采用钢筋焊接骨架外包孔眼为1～2mm的滤网，长度2～3m。混凝土管管井的内径宜为400mm，分实管与过滤管两种，过滤管的孔隙率为20～25%，吸水管可采用直径为50～100mm的钢管或胶皮管，其下端应沉入管井抽吸时的最低水位以下。水泵可采用潜水泵或单级离心泵。管井的间距，一般为20～50m，管井的深度为8～15m。井内水位降低，可达6～10m。

4、钢筋混凝土灌注桩方案浅析

钢筋混凝土灌注桩按照其施工方法不同，可分为泥浆护壁灌注桩、沉管灌注桩、长螺旋钻孔灌注桩、干作业（机械、人工）成孔灌注桩等，其中泥浆护壁钻孔灌注桩是一种及其普通的成桩形式，比较适宜在安哥拉地区使用；然而根据成孔方式的不同，分为正（反）循环钻机、冲击钻机、旋挖钻机、多支盘灌注桩机、扩底机械钻具等桩基设备。重点解析使用冲击钻机的泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺。

泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺流程：

场地平整     桩基放线     开挖浆池、浆沟     护筒埋设

     钻机就位、孔位矫正     成孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣

     清孔换浆     终孔验收     下钢筋笼和钢导管     二次清孔     浇筑水下混凝土    成桩。

施工要求：

应进行工艺性试成孔，数量不宜少于两根；护壁泥浆可采用原土造浆，不宜试用的土层应制备泥浆。施工时，钻孔内泥浆液面高出地下水位0.5米为宜；冲击钻机成孔遇到岩石表面不平或者孤石时，应向孔内投入黏土、块石，将孔底表面填平后，低锤快击，形成挤密平台，再进行正常冲击；清孔可以采用正循环清孔、泵吸式反循环清孔、气举式反循环清孔等方法；清孔后孔底沉渣厚度要求:端承桩不应大于50mm，摩擦型桩不宜大于100mm，抗拔、抗水平荷载桩不宜大于200mm；钢筋笼应分段制作，接头宜采用焊接或者机械连接、接头相互错开；水下混凝土强度应该比设计强度提高等级配置，坍落度宜为180—220mm，水下混凝土灌注桩应采用导管发连续灌注，水下混凝土超灌高度应高于设计桩顶标高1m以上，充盈系数不小于1；桩底注浆导管应采用钢导管，单根桩上数量不少于两根，注浆终止的条件应控制注浆量和注浆压力两个因素，以前者为主。满足注浆总量达到要求或者注浆量高于80%且压力大于设计值，两种条件之一的，即可终止注浆。

5、本工程中组合方案分析

针对以上关于基坑开挖、施工排降水、桩基础施工等的分析，针对本案采取了分层放坡的深基坑开挖方案、管井井点降水方案和冲击钻泥浆护壁灌注桩。首先基坑开挖分三层放坡进行，首次开挖上两层，开挖深度1639.00到1636.00为第一层放坡开挖，此层开挖深度3米，且在地下水以上，施工方法简单；第二层放坡开挖，开挖深度为3米，开挖到标高由1636.00到1633.00，与第一层的坡间平台距离预留约4m，并在此平台靠外侧四周设置管井井点，深度达6--8米，井底标高约为1629.00。较基础底标高1631.00低2米，满足基础工程的施工要求，在进行施工降水的同时，进行第二层放坡开挖工程；第二层放坡开挖完成时，便在此工作面：标高1633.00开始泥浆护壁成孔灌注桩的施工，待桩基施工完成后，进行第三层放坡开挖，与第二层坡间平台距离为3m；每一层开挖的边坡防护均采用挂网砂浆的形式，直到开挖的设计基础标高1631.00，之后进行凿除桩头到设计标高、单桩抗压静载实验、单桩抗拔静载实验、单桩水平静载实验、低应变实验。检测合格后，进行下一道基础工程的施工。

基坑方案示意图：

本文对安哥拉万博供水二期一标段工程施工过程中涉及的深基坑工程和桩基础工程进行了分析，施工方案虽达不到先进性要求，但适用于工作面足够、安哥拉当地雇员施工技术平庸、施工机械设备简单、资金有限、进度要求宽松的工程施工。

参考文献：

[1]曹圣杰。土方开挖施工技术浅析，建筑发展，2020,4（7）:74-75

[2]GB 50201-2012,土方与爆破工程施工及验收规范

[3]朱绍鑫。关于旋挖成孔灌注桩的施工技术和质量控制的要点[J]。四川水泥,2018(02):183.

[4]王银。浅谈基础工程轻型井点降水施工中应注意的几个问题[J].农村经济与科技，2012（05）.

[5]高文武。浅析井点降水施工技术在南水北调工程天津干线中的应用[J].中国城市经济，2011（08）.