高富水砂层超深基坑综合施工技术研究

赵建彪 苗龙

济南交通发展投资有限公司 山东省济南市 250000

摘要：以某城市地铁车站超深基坑支护工程实例为背景，通过分析地质条件、开挖深度、周边环境，在保证安全的前提下，选用合适的施工方法，充分降低基坑支护造价。基坑支护采用组合支护结构，在不同部位分别采用地连墙支护、内支撑支护的支护形式。在支护结构上，下部采用不同结构类型的组合。在地下水控制上，合理确定地下水控制标高，采用截水、降水的组合形式。通过设计方案比较与优化，做到安全使用且经济。

关键词：超深基坑；支护技术；隔水墙；内支撑；地下水控制

中图分类号：TU473.2文献标识码：B文章编号：1000–6915(2006)01–0001–03

第XX卷 第X期 宋洋 高富水砂层超深基坑综合施工技术研究 • 1 •

1 工程概况

某城市地铁车站主体基坑总长182m，标准段外包总宽23.9m,平面呈长条形，基坑总开挖面积4643m²，标准段深度约30.1m，端头井处深度31.7m。

2 场地工程地质及水文地质条件

勘察场地沿线地下水主要类型有上层滞水、孔隙承压水两种类型。

上层滞水分布在沿线人工填土层或浅层地下沟塘，其地下水来源以地面排水和大气降水为主，由于地下含水层的物质成分、密度、透水性、厚度等不均，造成了含水量不同，水位不连续，没有统一的自由水面等特点，勘察期间测得上层滞水水位埋深1.4~3.8m，相当于绝对标高（1985高程）20.72~22.80m。

在一级阶地全新统粉土粉砂层中，通常含水层的厚度为5~40m，渗透率随着深度的增加而增加，而承压水水位的绝对标高通常在15.0~20.0m之间，与长江和汉江的水力联系紧密，形成了一种相互传递的压力补偿关系。

根据在拟建双墩范围内专门进行的抽水试验资料显示，承压水的静止水位埋深7.9m，承压水位相当于绝对标高+16.4（85年国家高程）。距离长江越近，地下水受长江水位影响越大，丰水期水位较高，最高可达21.0m，变化幅度较大。

3 基坑设计重难点因素及方案设计分析

3.1基坑设计重难点

基坑开挖深度30.1米，属于超深基坑，总土方量约为14.7万m³。基坑处于粉细砂层，砂层15m厚，富水量极大，地质条件非常差，对地连墙城墙及接缝质量要求极高，周边交通环境复杂，后期渗漏水及围护结构风险程度非常高。

基坑位于武汉市老旧城区，周边管线复杂，临近车站存在高压电塔、移动信号塔及多种地下管线，主要有3.8×1.8m排水箱涵，6根10kv管线、9根110KV高压电力管线、Φ720燃气管线、弱电（含军缆）、给水等多条重要管线。管线迁改手续报送复杂，施工地点交通流量大，车站管线均分布复杂，迁改周期较长，施工风险大。

3.2基坑开挖方案

每个工作面采用分层分段台阶式开挖，自卸汽车运输；开挖时，基坑内采用小型挖掘机相互接力，不断向上翻运土方，至后采用长臂大型挖掘机装车。在最后阶段无法采用小挖机倒运时，采用伸缩臂挖机开挖或者采用龙门吊+集土箱垂直提升。土方采用封闭的自卸汽车运至指定弃碴地点。

3.3地下水控制方案

地下水控制方案是本基坑支护设计的重点。本项目采用管井降水，基坑内设置26口降水井就能将场地承压水降低至基底以下1.0m，因基坑开挖深度大，处于长江一级阶地，风险较高，设置坑外观测井14口，兼做应急备用井；降水井实际深度为45.0m。观测井深40.0m。钻孔孔径为φ600mm，井管管径为Φ250mm，所有的降水井管都采用钢制焊接管，降水井过滤管长度均为12.5m，观测井过滤管长度15.0m，井管壁厚不低于3mm，直径为250mm。降水井井口至井深20.0m含水层深度段环填硅质圆砾，以形成较好的人工反滤层，其余段环填黏土球用于管外封填。

传统工艺缺点较为明显，高压旋喷桩桩身缺陷率较高进而影响止水效果；三轴搅拌桩地层穿透力不强，易造成污染；TRD工法遇基坑弯折不规则处施工麻烦，且造价较高；咬合桩技术上可行，但施工控制难度大，稳定性差。综上所述，根据本场地地层特点，采用MJS高压旋喷桩止水帷幕对地连墙接缝处进行处理。MJS在常规的高压旋喷桩基础上增加了压力传感器，并在钻杆中心增加了一个强制排泥通道，当喷浆室的压力超过了规定的压力时，就会启动排泥装置，将剩余的泥浆抽离出来，以确保喷浆室的压力维持在一个预定的压力范围内。MJS高压旋喷桩应用范围广，对环境污染小且加固效果更为明显。

围护结构MJS旋喷桩桩径2m，摆喷180°，小里程侧桩体范围为地面以下13m至坑底以下10m，分界线大里程侧桩体范围为地面以下15m至坑底以下10m。

3.4支护结构方案

地下连续墙是目前流行的一种支撑技术。对于深基坑施工，可以充分体现地下连续墙施工技术的优势，如水质好，刚度大，可以提高其承载能力和抗渗透性，有效发挥保持和支护的作用。同时，地下连续墙在周边环境的施工中也较少，有利于城市建设的中心区域，有利于提高施工效率，降低施工难度。在地下连续墙的施工中，第一步是处理施工现场，确保场地的平整度，做好导墙的测量和定位。导墙的深度一般为

1.2-1.5米，导墙的顶部应距离地面约20厘米，这可以作为地表水进入槽的屏障。导墙完成后，通过挡浆、开槽、水下混凝土墙、管法、分段缝处理完成地下连续墙的施工。由于基坑深度较深，为保证围护体系的整体强度，有效控制基坑及周边环境的变形，在地连墙的基础上再加入钢（砼）内支撑结构。每层土方开挖至钢支撑下50cm时，人工配合龙门吊及时架设安装钢支撑并按设计施加预应力；开挖至混凝土支撑底10cm位置施做支撑底临时垫层，采用现浇法施工砼支撑；待钢支撑轴力施加完成或砼支撑达到设计强度后方可继续开挖下层土方。围护结构附近50cm与基底30cm的土方人工开挖并及时浇筑基底砼垫层，以保证围护结构围护桩安全、防止超挖破坏基底土体的原状结构或暴露时间过长导致基底软化。

3.5基坑监测方案

由有经验、有资质的专业监测队伍进行施工监测，重点监测工程包括：基坑周边地面沉降、支护结构水平位移和垂直位移、周边建筑物及地下管道沉降和倾斜、地表下水位、支护结构内力、支撑轴力、土体分层变位体、支护结构界面上侧向压力等所有规范中必测项目，同时根据实际施工情况动态选择设计要求中的选测项目。

4 结 语

随着社会经济的快速发展和科技技术的不断进步，各种地下工程规模不断扩大，越来越多的基坑支护技术被采用和完善，单一基坑支护结构已经难以解决复杂的工程问题。在基坑开挖过程中，应考虑基坑深度、周边环境、地质条件等因素，采取多种支护方式，建立适用的基坑支护体系，以保证基坑的安全、有效。

应根据周围环境、降水深度、工程地质、水文地质条件等因素，确定地下水的防治措施。当基坑靠近地表水体时，应查明场地地下水与地表水体问的水力联系，合理确定坑外地下水位控制标高，可采用坑外降水井减压降低坑外水位+止水帷幕的地下水控制方法。通过设计方案比较与优化，做到安全适用、经济合理。

作者简介：

赵建彪，济南交通发展投资有限公司，工程师，1988.01.05，本科学历，山东省济南市，250000

苗 龙，济南交通发展投资有限公司，工程师，1989.03.04，研究生学历，山东省济南市，250000

参考文献(References)：

[1]陆佰鑫.浅析建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].科技资讯,2011(15):72-72.

[2]黄茂松,王卫东,郑刚.软土地下工程与深基坑研究进展[J].土木工程学报,2012,45(6): 146-161

[3]宋玉峰.浅谈建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].黑龙江科技信息,2013(3):275-275.