大型综合商业体XX中心项目深基坑工程深层止水帷幕设计及施工控制

大型综合商业体XX中心项目深基坑工程深层止水帷幕设计及施工控制

陈宏佳

华润置地地产发展有限公司广东汕头515041

摘要：随着行业的发展，地下空间的使用是必然趋势，工民建项目对地下工程的索取及要求越来越多，直接发展成基坑工程越来越深、越来越复杂。对于沿海城市，尤其是冲击平原或填海区域，水文地质条件较差，所以深层止水帷幕的设计及施工已成为深基坑工程中尤为关键的一环。因此，本文结合汕头沿海城市近期兴建的一大型综合性商业体为实例，针对深层止水帷幕在设计、施工中所遇到的关键环节进行分析总结。

关键词：城市综合体；基坑工程；深层止水帷幕；三轴搅拌桩；三管旋喷桩

1.项目概况：

1.1项目介绍及周边环境

大型综合性商业体XX中心项目，包括了18万平米的五栋高层住宅楼，及46万平米的商业体，其中有办公楼、商业裙房等，而地下室则分为两层的住宅地下室（相对标高深度为-6.850），和三层的商业地下室（相对标高深度为-14.750）。整个项目基坑及主体建筑同时施工，所以存在着深浅坑的基坑特性。

项目地处东南沿海城市市中心地带，场地周边毗邻老旧住宅区等建筑物，多数结构形式为砼框架结构及天然基础，且周边道路均为市政主要干道及管线，周边环境对项目基坑设计输入条件极为苛刻。

1.2、场地水文地质情况：

项目场地水文地质情况较为恶劣，其中尤以地下水位及其丰富为代表性。根据地质钻探报告，测得地下水情况为：

1、孔隙潜水：赋存于第1-2土层中，补给来源为大气降水，受季节气候制约，水位不稳定。

2、层间孔隙承压水：主要赋存于第4砂土层及第6土层的砂土亚层中，水量较丰，且根据地质勘探孔展示的情况，此两砂土层基本上已经贯通，水头相互补充。

3、风化、构造裂隙承压水：赋存于第11、12岩土层强、中风化岩接触带中。

为进一步了解场地水文条件情况，专门委托勘探单位对场地区域内取三个钻探孔进行抽水试验，分别针对第四系全新统海冲积中细砂层、第四系上更新统海冲积砾砂层、以及第四系全新统海冲积中粗砂层进行抽水，以此来了解场地内地下水的补给情况及水头压力等。

2、基坑深层止水帷幕设计总结

2.1基坑图纸设计

根据上述水文地质条件的情况，对基坑设计中如何确保场地外地下水不发生变化等提出了较大的挑战及要求。地质勘探剖面图情况如下图，其中蓝色阴影线表示为第4砂土层及第6砂土亚层，紫色线（第一根线）表示35m深度，绿色线（第二根线）表示40m深度

基坑南侧钻探孔揭示的地质情况示意图（21-21剖面）

从图中可看出第4层与第6层基本上贯通，所以若止水帷幕仅做到到第4层砂土层，则第6层的水将产生木桶效应，止水效果将不甚理想。所以若想将场地外的地下水止住，则应将止水幕帘应做到止住第6层砂土亚层，并进入下部不透水层（强风化层）。

结合考虑开发项目的成本以及施工工艺要求（三轴搅拌桩机仅有35.2m的工艺局限）等，本项目止水帷幕考虑采用深层水泥搅拌桩+三管旋喷桩的方案。设计中采用三层防护体系：

1、35m长三轴水泥搅拌桩，搭接约5m三重管旋喷桩形成的深层止水帷幕，三管旋喷桩桩长为（设计帷幕桩总长L-35+1）m，与搅拌桩搭接长度不少于1m。

2、支护桩及桩间的单管旋喷桩形成的

第二层止水幕帘；

3、基坑内侧采用挂网喷砼。

2.2深层止水帷幕设计专家论证

针对本工程基坑及止水帷幕设计，邀请了七位当地基坑资深专家进行设计方案评审论证，并召开了第二次评审会进行专家问题回复及图纸深化解析。专家组针对设计图纸中存在的重难点提出了宝贵的意见。如：要求通过旋喷桩和排桩连接形成止水帷幕，排桩处须通过旋喷桩搭接进入强风化层1米，单独的旋喷桩也须进入强风层1米，确保整个止水帷幕进入强风化层1米等。

3、基坑深层止水帷幕施工总结

3.1三轴搅拌桩

本项目采用2台桩机（三轴搅拌钻机ZLD180/852套）及配套设备，由东北角往两个方向施打，从施工总平面布置图中B点开始，1号桩机向南，2号桩机向西，具体施工顺序及桩机布置见右图：

3.2三重管高压旋喷桩

本工程根据进度要求，采用了若干部XP-30三管旋喷桩机同时施工，钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，在钻杆杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射水泥浆液，同时钻杆以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。

3.2.1施工工艺流程

3.3施工过程管控

由于本项目的重要性，基坑的深层止水帷幕是关键环节，其中重难点施工管控措施如下：

3.3.1、水泥浆液品质及水灰比、喷浆压力管控

（1）三轴水泥搅拌桩及三管旋喷桩均采用散装水泥进行现场造浆，水泥品种及质量将至关重要，现场根据相关施工要求，对进场水泥随机进行抽样送检，检验结果合格方可投入使用。

（2）结合设计要求，通过试桩确认采用注浆压力及水灰比，试桩后明确注浆压力0.3-0.8Mpa注浆流量：25-35l/min注浆量：0.375m3/延米浆液配比；确定下沉速度为0.8m/min，提升速度为1.5m/min。

每根桩水泥用量=单根桩面积×有效桩长×土的容量×水泥掺量

（3）工程采用电脑计量的自动搅拌系统和散装水泥罐，确保浆液质量的稳定，若因故搁置超过2小时以上拌制浆液，应作废浆处理，严禁再用。

（4）三管旋喷桩设计要求水压28~35MPa、供水量80~120L/min，气压0.7~0.8MPa、供气量1~2m3/min，浆液压力1~2MPa、供液量80~120L/MIN，每米水泥用量约400kg，现场通过后台检查水泥浆液制作后台及浆液压力等加强上述指标的控制。

三轴搅拌桩试桩确定浆液水灰比浓度水泥浆液压力检查

3.3.2桩点放线及钻头入土垂直度控制

三轴搅拌桩的垂直度控制和三管旋喷桩引管垂直度的控制是关键工序，且在34m处搭接是整个施工过程控制的重难点。三管旋喷桩在地面采用了34m深度的空桩，对工艺的垂直度要求极高，若少量偏差则到达搭接部位将造成偏差量较大，（如垂直度1%偏差则有可能将造成35cm偏差），所以搭接处止水效果重点取决于垂直度的控制。

三轴搅拌桩桩位放线后，采用木桩进行标识；搅拌机械就位、定位对中、调平，钻头位置设立垂直吊，以保证钻头入土时垂直。钻头开始按照速率进入土层。

三管旋喷桩则采用引管措施做法进行预成孔，并在每个引管接头位置，采用垂直吊等定位标识及经纬仪校准每根接管的垂直度，待引管完成后，再次校准垂直度，合格后才允许喷浆。

3.3.3施工冷缝处理

为了保证整个止水帷幕的完整性，在施工过程中采取措施尽量确保不能产生过多的施工冷缝（所谓施工冷缝，即桩体不连续施工超过24小时）。但由于三轴搅拌桩的施工顺序及现场环境及外界等问题，整个项目不可避免的出现了四处施工冷缝，具体措施则在冷缝处围护桩外侧补搅三管旋喷桩。在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，三管旋喷桩与围护桩搭接厚度约10cm，如下图：

3.3.4、检验止水帷幕整体质量措施

由于本工程止水帷幕要求极高，所以对采用三轴深层搅拌桩搭接三管高压旋喷桩的止水帷幕效果如何必须进行检验，确保该帷幕施工完成后能起到要求效果。所以在整个止水帷幕形成后，采用了下述措施进行检验止水帷幕质量及效果：

1、同条件检验成桩水泥块强度，并对打桩过程中浆液进行稠度及强度检验，确保水泥浆液用量及水灰比，强度等满足设计要求；

2、在搅拌桩及旋喷桩施工完成28天后，通过钻心取样，检查工程的施工质量，尤其是垂直度偏差量；

3、在止水帷幕内，进行抽水试验来检验是否截住了第4层及第6层孔隙承压水；

4、在止水帷幕外，设置水位观测井观测基坑周边水位变化情况。

根据项目进展至今，主体结构已经全部封顶，且地下室全部封闭，从对基坑监测的数据反映，止水帷幕效果较为理想，对周边环境，尤其是水位变化影响非常小。

4.过程中出现问题总结及措施

1、以水泥浆作固化剂时，拌制后应有防止浆液离析的措施。

2、施工中因故停浆，宜将搅拌头回复0.5m到已搅部分，待恢复供浆时，再搅拌提升。施工中由于未能及时供电等外界原因及施工顺序等，多次出现了三轴搅拌桩停机现象，现场采取了措施，对在24小时内的桩进行复打；若超过24小时，则采取了施工冷缝的处理措施。

3、喷浆口到达桩顶设计标高时，宜停止提升，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。

4、采用搅拌桩处理疏松粗砂、砾砂时，宜适当提高水泥掺量，减慢搅拌轴提升速度或增多搅拌次数。