临海复杂地质基坑支护施工技术

临海复杂地质基坑支护施工技术

吴书峰

中铁建工集团有限公司深圳分公司 518000

摘要:临海复杂地质条件下基坑支护是一项施工难度大、外因条件复杂的工程。深圳蛇口邮轮中心正是在临海复杂地质条件下利用采用“冲孔灌注塑性混凝土桩+钢筋混凝土桩”咬合桩方案很好地完成此种条件下基坑支护施工.

关键词:临海;基坑支护;选型; 冲孔咬合桩;塑型混凝土

1工程概况

深圳蛇口邮轮中心坐落在了深证市的港湾大道的南面。它是一个客运、办公、旅游、休闲以及水陆交通于一体的多功能码头的大型建筑物。项目占地42614.78m2，总建筑面积138169m2，地下2层，地上10层，总高度64m。工程总造价约13亿元。

工程毗邻大海，坐落于填海区，在填海过程中，码头填筑以抛石棱体为主，抛石厚度约为15m；后方陆域回填采用土石料，其中块石夹杂较多，局部含石量较高，地质条件复杂。浅部的地下水和深圳的海水大体能够连接到一起，并且受到了潮汐的限制，水位存在一些变化的情况，外围降水难以实现。

因此在此复杂地质条件下基坑支护桩方案的选型、实际支挡效果及抗渗性能、安全性是本工程建设中的重难点。

2 基坑支护体系的选型

因施工区域主要采用棱体10～100kg开山石及块石土，场区地下水与湾区海水联通，理论分析存在成孔困难、高压旋喷桩及灌注混凝土容易漏浆的情况。为确保正式施工的支护桩质量可靠，抗渗性能良好，在施工现场进行基坑支护方式的试验，试验选取三种支护形式：“冲孔灌注排桩+桩间高压旋喷”支护体系、“冲孔灌注排桩+桩间注浆”支护体系；“冲孔咬合塑性混凝土桩+钢筋混凝土桩”支护体系。三种支护体系试验结果分析如下：

试验区内水位监测图

2.1 在临海复杂地质条件下，高压的旋喷桩在抛石层、回填石当中存在比较低的功效，并且成孔比较难。在成孔的时候，钻杆容易发生卡钻、偏移的问题，并且容易损坏钢筋。注浆孔的装维在轴线的基坑外侧通常会有着30-35厘米的偏移。在注浆的时候，注浆口不能够进行返浆，不能满足设计的基本要求。

2.2 在海底淤泥层和抛石层中注浆时，注浆孔基本无变化且没有返浆，在土夹石层，注浆孔水位会上涨，而后注浆孔开始冒浆。说明在土夹石层以下，注浆效果甚微，水泥浆被海水稀释或者从回填的石块孔隙中漏走，水泥浆无法饱和，形成不了止水帷幕的功效，且水泥材料消耗大，浪费大量资源。

2.3 “冲孔灌注塑性混凝土桩+钢筋混凝土桩”咬合桩方案，止水帷幕渗透系数能达到0.713×10-5cm/s，而采用“灌注桩＋桩间旋喷注浆”方案，止水帷幕渗透系数只能达到8.1×10-4 cm/s，采用“灌注桩＋桩间低压常压注浆”方案，止水帷幕渗透系数只能达到3.24×10-4 cm/s，后两种方案不仅形成的帷幕可靠性低，而且均不能满足止水帷幕防渗要求。

通过设计优化和现场试验研究，确定使用钢筋混凝土桩和冲孔灌注塑性的混凝土桩方案。

3 “冲孔咬合桩+塑型混凝土”施工要点

3.1 沉放钢护筒

钢护筒钢板厚4～8mm，筒内径φ1200mm，长度为1500～2000mm，护筒定位时应先对桩位进行复核。然后以桩位为中心定出相互垂直的十字控制桩，使十字中心与桩位中心一致，用以固定锤的位置。

3.2 冲孔机就位冲孔

本工程成孔工艺为采用JK6型手控卷扬机，吊直径1200mm重4t的锤进行冲孔。安放卷扬机要求平正稳固，确保冲孔过程中不发生倾斜和移动，锤中心、护筒中心与设计灌注桩中心重合。冲孔前，应在冲孔桩位附近做泥浆池，并配备2台泥浆泵，其中一台作为备用；泥浆池中制备比重在1.05～1.10t/m3的泥浆，冲孔过程中合理控制泥浆的比重，一般应控制在1.1～1.2t/m3之间。

3.3 清孔

终孔验收合格后应迅速清孔，清孔排渣时注意保持孔内水头，防止塌孔。以中速将比重为1.05～1.10t/m3泥浆通过导管输入，置换孔内比重较大的泥浆，使清孔后泥浆比重保持在1.05～1.10 t/m3。

3.4 钢筋笼制作安装

钢筋笼在现场焊接成笼，钢筋笼总长18.7m，总重约1.76t，箍筋与主筋采用焊接工艺，钢筋焊缝均为双面焊，焊缝长度110mm。钢筋笼在制作过程中采用直径为20mm的螺纹筋加劲箍作支撑控制，每2m设一道；定位筋采用直径为16mm的螺纹筋，每隔2m在设有加劲箍处沿桩周均布4根。钢筋笼下放时由吊机吊入桩位孔中。

3.5 混凝土浇筑

在灌注砼灌之前，对孔底的泥浆沉淀度进行检验，如果比基本要求要大，需要再次对孔进行清洗。砼利用导管法来灌注，导管需要是25厘米的内径，在应用导管之前，需要实行闭水试验。导管需要在中间稳定的沉淀，不能和钢筋笼相接触，避免导管在提升的时候拉起钢筋笼。导管的底部距离桩底距离需要和规范基本要求相满足，通常情况下距离范围为0.25米到0.4米。导管顶部出料斗当中的砼量需要和第一次灌注砼之后导管断埋到砼中1.0m之上。在施工以前，需要详细对贮料斗的容量进行计算。在施工过程当中，导管当中需要一直对砼进行充满。伴随着不断对砼进行浇如，需要对硂顶面的高度和埋管的深度进行及时测量，对导管进行及时拔出，进而让导管买到硂当中的深度在2米到6米的范围当中。

4 塑性混凝土的制备和质量控制要点

4.1 塑型混凝土的制备

塑性混凝土与普通混凝土的最大区别就是加入了大量的黏土或膨润土，使混凝土的性质发生很大变化。加入的黏土或膨润土越多，它的强度越低，变形模量越小。塑型混凝土具有极低的弹性模量、防水抗渗性能好等特点，能适应较大变形。所以，避免刚性的混凝土容易发生裂缝的问题。因为增加了低透水性黏土、膨润土，让混凝土有着粘聚性和流动性，通常情况下扩散度范围为34厘米到38厘米，坍落度范围为18厘米到20厘米范围内，并且让塑性的混凝土渗透系统和刚性渗透系数要小或者接近，并且存在比较强的强度，能够对垂直压应力和地下水渗透压力进行承受。塑型混凝土主要设计参数：容重γ≥20～22KN/m3、弹性模量E=8000～10000MPa、28天抗压强度γ≤5.0MPa、抗拉强度γ≥0.3MPa、渗透系数k≤×10-5cm/s。

怎么样将总用量超过水泥用量的黏土增加混合如内，产生出均匀塑性混凝土。这是混凝土施工过程当中的重要问题。此项目应用了湿掺法，把黏土制备成泥浆，接着通过这种形式增加到其他混合物内，很好地保证了塑性混凝土的质量。

4.2 塑性混凝土的质量控制要点

在施工过程当中，塑性的混凝土防渗体质量控制和普通的混凝土大体一样，但是需要对塑性的混凝土放身体自身特征，应用专业控制措施。

4.2.1准备阶段的质量控制

1. 按照施工基本条件和塑性混凝土放身体基本要求，全面的对施工组织设计编写和审查相关工作进行做好。

第二，增加塑性混凝土施工设备蛇不是能够对工程实际需求进行满足，特别为塑性的混凝土拌合系统内的混凝土运输设备和掺合设备。运输混凝土的设备需要和运输距离保持一样，出机口到浇筑现场运输时间不能太久。这是由于在运输混凝土的时候存在比较大的扩散度损耗。

第三，按照造孔方法、施工组织以及施工顺序所确定的槽孔基本原则科学的划分槽孔。

第四，按照设计的技术要求和配合比来对配合比进行检测和复核，塑性混凝土需要对塑性指标进行检测，并且对设计和配合比基本要求进行更好满足。

第五，选取防渗体中心线当中典型的部位来实行试验，进而对造孔、墙体浇筑以及固壁泥浆等参数和工艺进行确定。

4.2.2施工阶段的质量控制

第一，在对塑性混凝土进行浇筑之前，需要严格对砂石骨料粒径进行检查，保证砂石骨料粒径和实验确定配合比的要求相满足。

第二，在浇筑防渗体墙体之前，需要按照施工技术来对浇筑方案进行制定。如果浇筑和运输的时间比较久，塑性混凝土扩散度、坍落度将会严重受到损失。所以，在对浇筑方案进行制定的过程中，需要充分对混凝土运输方法和入仓方法进行考虑。

第三，各个槽段在浇筑混凝土之前，需要按照骨料含水状况来搅拌混凝土。同时，对混凝土扩散度进行检查。如果运输距离比较就，搅拌的混凝土需要充分考虑在浇筑和运输过程当中扩散度等方面的损耗。在必要的过程中，需要合理增加出机偶扩散度，让其对设计值进行超出，进而对规范和设计基本要求进行满足。

第四，在浇筑的时候，能够由于一些因素而造成混凝土严重损失扩散度，不能更好的对混凝土浇筑要求进行满足。出现这种情况时候，不能直接将水加入到混凝土内。

第五，尽管塑性混凝土存在比较大的扩散度，在浇筑的时候还需要保证混凝土面均匀，进而需要常常对混凝土面的高程进行测量，并且及时对浇筑指示图进行填绘。

第六，塑性混凝土存在比较快的坍落度损耗，为了预防发生堵管现象，施工内热源需要对导管常常提动。混凝土运输和拌合需要确保连续浇筑。如果由于一些故障而中断，现场人员需要按照实际状况及时采取应对方法。

第七，如果完成浇筑后，灌浆混凝土防渗体，需要关注对灌浆压力进行控制，避免破坏防渗体。

基坑开挖后现场图

5 结语

通过施工现场的试验研究表明在类似距填海围堰临海侧距离小于50m范围内的抛石体中基坑支护体系选型时，优先应用冲孔灌注塑性混凝土桩和钢筋混凝土桩咬合桩方案。

咬合桩能够符合最大的咬合长度、塑性的混凝土配合比强度基本要求是咬合桩设计的关键性问题。本项目能够更好的实现强透水、大石块施工状况当中咬合桩长度不应大于19米工程实际，证明在软土海域抛石地基、大块石地层采用冲孔法施工不会对邻桩产生破坏性影响，可以实现充分咬合、确保防渗效果。

次项目利用配比产生出5.0MPa强度的塑性混凝土，强度降低，塑性增大，有效实现减小灌浆桩施工的切削库难度，提升韧性，更好的实现止水的效果。经过实践经验可以显示：把黏土或膨润土制作为泥浆，接着通过泥浆方法增加其他材料，制作成混凝土成的塑性混凝土的韧性好、材质均匀、质量较好，为今后咬合桩设计和相应的规范编制提供了有力的工程实践经验。

11