淺談深基坑及其支護(hù)工程的施工方案與投資
一、 工程簡(jiǎn)介
江蘇省徐州大廟污水處理廠，位于徐州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)大廟鎮(zhèn)西側(cè)，占地面積29.1畝，設(shè)計(jì)規(guī)模3萬(wàn)噸/日。采用EPC總承包方式建造，由中環(huán)（中國(guó)）工程有限公司總承包。污水處理采用UCT工藝。主要工藝路線工程中的粗格柵及進(jìn)水泵房，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，深入地下近14米。因施工區(qū)域周圍均是農(nóng)田，無民用建設(shè)，設(shè)計(jì)采用土方大開挖方案，為粗格柵及進(jìn)水泵房主體結(jié)構(gòu)的施工創(chuàng)造條件。
本次工程中的粗格柵及進(jìn)水泵房呈南北方向布置，平面形狀呈凸字形，北段長(zhǎng)13.4米，寬3.8米，南段長(zhǎng)5.9米，寬8.9米，設(shè)計(jì)深度分三級(jí)臺(tái)階，基礎(chǔ)底標(biāo)高各為：北-9.85米；南分別為11.2、12.3米，構(gòu)造物占地面積103m2。詳見附圖一《粗格柵及進(jìn)水泵房平面及剖面圖》。原自然地面相當(dāng)于-0.6米，低于設(shè)計(jì)0米。因此，土方開挖所形成的基坑深度，在三級(jí)臺(tái)階上分別為9.35米、10.7米、11.8米，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)規(guī)程》JGJ120-99有關(guān)規(guī)定，該深基坑安全等級(jí)屬于一級(jí)深基坑�！ �
二、地質(zhì)條件
根據(jù)本工程的地質(zhì)勘探報(bào)告，各土層分為：第一層耕作土，平均厚0.3米，即-0.6~-0.9米；第二層粉土，平均厚2.46米，即-0.9~-3.36米，黃褐色，稍密~中密，濕；第三層粘土，平均厚1.69米，即-3.36~-5.05米，棕黃~灰黃色；第四層含姜粘土，平均厚4.07米，即-5.05~-9.12米，褐黃色，硬塑，干強(qiáng)度高；第五層強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖，平均厚2.72米，即-9.12~-11.84米，紅褐色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖石基本質(zhì)量等級(jí)分類為V級(jí)；第六層強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖石基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅳ級(jí)。（地質(zhì)報(bào)告剖面圖見附圖二）；
三、周圍環(huán)境條件
該場(chǎng)地為征遷的耕地，周圍無建筑物及管線，只在場(chǎng)地的東南角有已建好的UCT池，UCT基礎(chǔ)底標(biāo)高為-1.5米，兩構(gòu)造物基礎(chǔ)東西相距17.3米、南北相距4.39米。粗格柵及進(jìn)水泵房位置布置圖見附圖三�！�
四、 深基坑支護(hù)施工方案及降水措施選擇
�。ㄒ唬┥罨又ёo(hù)施工方案
深基坑支護(hù)施工方案起初是：采用放坡+描桿噴護(hù)支護(hù)方案。此方案施工方法為：挖方成坡后，按上下左右＠2米機(jī)械成￠0.1米的孔，孔深8~12米，放入1根Φ25的鋼筋后再注水泥漿形成鋼筋土釘，坡面用￠6.5鋼筋雙向＠0.15米，扎成鋼筋網(wǎng)片與鋼筋土釘固定，然后噴0.1米厚的混凝土。經(jīng)測(cè)算,此支護(hù)方案的工程造價(jià)約為60萬(wàn)元。
由于上述方案投資較大，經(jīng)過多方討論后改用放坡+短土釘掛鋼絲網(wǎng)+噴混凝土。此方案除為靠UCT池邊的局部深基坑邊緣（長(zhǎng)約10米）采用上述支護(hù)方案之外，其它地方采用先挖方成坡，放坡系數(shù)為:上部3米深，為1:1,下部為1:0.6。然后用長(zhǎng)1.5米Φ22的鋼筋上下左右＠2米打入土層內(nèi)，外掛鋼絲網(wǎng)，噴50厚C15混凝土。經(jīng)測(cè)算此支護(hù)方案造價(jià)約為15萬(wàn)元。此方案經(jīng)批準(zhǔn)后實(shí)施。
（二）降水措施選擇
當(dāng)上述經(jīng)批準(zhǔn)的支護(hù)方案實(shí)施時(shí)，正值8月份雨季，地下水位較高，在-1.5左右，需增加降水措施。當(dāng)時(shí)降水措施有深井降水加明排水及輕型井點(diǎn)加明排水兩種可供選擇。措施一：采用深井降水加明排水，整個(gè)基坑在平面設(shè)置上需要6個(gè)井，加之-9米以下是巖層，成井費(fèi)用較高，每口井約需3萬(wàn)元，打井費(fèi)用共需18萬(wàn)元，每天抽水費(fèi)用約為1000元，打完上述6口井所需時(shí)間約為30天。措施二：選擇上部輕型井點(diǎn)降水加明排水先施工。完成措施二共需投資為2000元，每天抽水費(fèi)用約為1800元。完成措施二所需時(shí)間為3天。措施一、措施二的費(fèi)用與時(shí)間比較如下圖�！�
從上圖可以看出，土方、支護(hù)、主體結(jié)構(gòu)施工工期在不超過200天的情況下選擇措施二，費(fèi)用比較合理。由于深基坑單體計(jì)劃工期只有90天，故此，實(shí)踐中的降水措施采用了輕型井點(diǎn)加明排水。
五、 深基坑及其支護(hù)的實(shí)施與改進(jìn)
�。ㄒ唬� 深基坑及其支護(hù)的實(shí)施
工程于7月10日正式破土動(dòng)工。起初深基坑及其支護(hù)經(jīng)批準(zhǔn)的方案施工比較順利，當(dāng)土方及支護(hù)施工至-7.5米時(shí)因遭遇連續(xù)強(qiáng)降雨，造成邊坡西側(cè)約100m2邊坡滑坡。邊坡土方塌陷于基坑內(nèi)，經(jīng)雨水浸泡后變?yōu)橄∧�，加之第四層含姜粘土，雖然硬塑、干強(qiáng)度高，但此土層遇水后發(fā)生微膨脹，見水就軟。這樣造成基坑內(nèi)稀泥深達(dá)3米深左右。并且邊坡土體受水浸泡后，一經(jīng)擾動(dòng)即呈層狀剝落。后續(xù)施工由于邊坡無法成坡，而不能按原經(jīng)批準(zhǔn)的深基坑支護(hù)方案繼續(xù)向下挖進(jìn)。
�。ǘ┥罨蛹捌渲ёo(hù)雨季施工的改進(jìn)的措施
后經(jīng)研究，在經(jīng)批準(zhǔn)的深基坑支護(hù)方案基礎(chǔ)上，采用增加毛石擋墻的施工措施，即：在-7.5米現(xiàn)有的基坑坡腳局部超挖。以毛石換填，形成寬3.5米、深2米的毛石擋墻，以壓實(shí)邊坡，防止邊坡滑塌，發(fā)生安全事故。同時(shí)利用擋墻做為施工機(jī)械便道，為利用機(jī)械清除稀泥及繼續(xù)向下挖土做好通道。毛石擋墻與邊坡交界處設(shè)置小型降水井以便控制基坑周邊地下水。在毛石擋墻與邊坡交界處填充碎石，以防邊坡的土體由地下水帶入毛石縫隙內(nèi)，使邊坡被掏成空洞而塌方。
具體方法為：
1、先整理深基坑進(jìn)出口道路，在進(jìn)出口路頭及周邊，用石塊鋪墊5*4米（石塊厚約3米）臨時(shí)停車位場(chǎng)位，便于運(yùn)土的車輛停靠轉(zhuǎn)運(yùn)土方；
2、用挖機(jī)在基坑邊腳挖去需要換填的土方，再用反鏟下壓的方式，將毛石換填按壓至預(yù)定位置，形成毛石擋墻，沿邊坡坡腳連續(xù)超挖及換填毛石，形成毛石擋墻延伸，直至成環(huán)。
3、挖機(jī)形成毛石擋墻時(shí)用人工配合在毛石擋墻與邊坡交界處填充碎石，配合挖機(jī)碾壓，保持石塊的密實(shí)
4、在-7.5米深度的基坑周長(zhǎng)約為100米，因此，基坑內(nèi)共設(shè)8個(gè)抽水井，當(dāng)修筑一段擋墻后，用挖機(jī)在預(yù)定抽水井的位置挖深約4米的井坑，用直徑400的PVC管，管壁上用電鉆打上下、左右間距為60mm的直徑為6mm的進(jìn)水眼，封底后放入坑內(nèi)，坑周圍回填碎石做濾料，以防泥土跟水流入管內(nèi)，管內(nèi)放入潛水泵抽水。
5、當(dāng)毛石擋墻施工沿深基坑邊腳合攏成環(huán)后，把中間的稀泥全部清理，這樣基本就到第一級(jí)臺(tái)階了，即負(fù)9.95米，接著再挖第二、三階基坑，為防止第二和第三級(jí)臺(tái)階出現(xiàn)塌方的（因擋墻離第二、三臺(tái)階邊坡很近），用10厚鋼板焊成制作鋼沉箱加鋼支撐防護(hù)。在第三階基坑土方挖好后，即把鋼沉箱吊入基坑內(nèi)。此方法需注意將鋼沉箱外圍與土方間的空隙盡快用碎石填實(shí)，防止深基坑蹋方后對(duì)鋼沉箱形成沖擊，而造成鋼沉箱變形。原則上不要隔夜施工。
6、施工中注意事項(xiàng)：因深基坑開挖面原土經(jīng)受挖土機(jī)械擾動(dòng)，加之長(zhǎng)時(shí)間被雨水浸泡，變成稀泥，所以在清槽時(shí)，必須把稀泥清理干凈；當(dāng)放入鋼沉箱時(shí)鋼沉箱必須在軸線上，防止位移后基礎(chǔ)的位置不準(zhǔn)�；铀闹軕�(yīng)做好做好防護(hù)，并懸掛警示牌，臨時(shí)出入口應(yīng)有專人看管；非施工人員不得入內(nèi)；備置必要的應(yīng)急材料，夜間不得施工，并做好沉降及邊坡位移監(jiān)測(cè)。
按改進(jìn)后的上述深基坑施工方案，土方及支護(hù)順利完成。整個(gè)深基坑及基支護(hù)的施工時(shí)間僅用時(shí)70天。從施工過程中的質(zhì)量及安全監(jiān)測(cè)結(jié)果得知，在采用毛石擋墻施工措施后，其邊坡支護(hù)相當(dāng)穩(wěn)定。有力的保證了整個(gè)深基坑施工的過程安全，未出現(xiàn)任何安全及質(zhì)量事故。
六、 本工程深基坑及其支護(hù)在雨季的投資測(cè)算
經(jīng)過計(jì)算，改進(jìn)后的基坑支護(hù)費(fèi)用未超過30萬(wàn)元，各類費(fèi)用見下表：
七、 結(jié)語(yǔ)
經(jīng)調(diào)查，在徐州地區(qū)相同地質(zhì)條件、相同規(guī)模的某污水處理廠，在處理類似深基坑及其支護(hù)時(shí)，其采用了我們起初設(shè)計(jì)的放坡+描桿噴護(hù)支護(hù)方案，也遭遇了雨季的影響，其深基坑支護(hù)費(fèi)用達(dá)到100萬(wàn)元，其深基坑及其支護(hù)的施工工期為120天。與其相比，我們的深基坑及其支護(hù)的施工方案節(jié)省了施工費(fèi)用約70萬(wàn)元。同時(shí)也大大節(jié)省了施工時(shí)間。
通過大廟污水處理廠粗格柵及進(jìn)水泵房深基坑及其支護(hù)的施工經(jīng)驗(yàn)得知，在上述強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖、強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r地質(zhì)條件下，在雨季施工時(shí)，增加毛石擋墻加鋼沉箱施工方法，相比傳統(tǒng)的錨桿噴護(hù)支護(hù)施工方案，既保證安全，又能節(jié)省投資和施工時(shí)間，可以取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
