超深基坑施工技術

1、超深基坑施工技術張 峰 陳 偉 朱繼文 上海市第二市政工程有限公司隧道施工分公司引言超深基坑前施工手段繁多,涉及到基坑的圍護，基坑支撐與開挖、 封底及環(huán)境的保護等各個方面的工藝，施工難度和風險極大，有很多失敗的先例，特別是在承壓水的作用下，實施干封底的例子還是比較鮮見。 本文從復興東路220KV電纜砼頂管越江隧道工程工作井基坑施工中克服 離黃浦江近，受承壓水作用，周圍環(huán)境復雜等困難，成功進行了基坑制 作并實施干封底的實例，來分析說明超深基坑的施工工藝。工程概況我們市政二公司于99年元月承建了復興東路 220KV電纜砼頂管越 江隧道工程。本工程工作井在浦東，接收井在浦西，頂管為2600鋼筋 混凝

2、土管，長度為530米；其工作井為圓形，外徑為 18.574米，有效 內(nèi)徑為16米，采用鋼筋混凝土地下墻作圍護結(jié)構(gòu)，墻厚0.8米，連續(xù)墻入土深度44.30米，基坑開挖深度為32.45米，鋼筋混凝土底板厚2 米。內(nèi)襯采用逆作法施工。這樣的工程在上海市來說應當屬于難度較大 的深基坑施工工程，其難度有以下幾點：連續(xù)墻施工”連續(xù)墻深度達44米，按地質(zhì)資料土表下18米內(nèi)有流 沙層，且要穿越堅硬的第 層暗綠色粘土層以及第 層草黃色粉砂層（即上海市第一承壓含水層）基坑封底基坑深度32米，要挖穿第層暗綠色粘土層，2米厚鋼 筋混凝土底板坐落在層承壓含水層中，承壓水水頭標高可達-4.46米, 壓力約為273KN/M

3、2壞境保護困難。工作井位于上海港務局東昌裝卸公司的場區(qū)內(nèi)，距 黃浦江防汛墻約50米，場區(qū)附近有上海油脂一廠的廠房和若干油罐， 及長江航運公司供應站的建筑物，工作井與相鄰的煤氣過江管工作井的 中心距約為41m與煤氣儀表房距離不到 2米。工作井工程地質(zhì)情況浦東工作井工程地質(zhì)情況參考上海市民防地基勘察院編制的工程地質(zhì)勘察報告（1997年2月）。編號土層名稱層底標高層厚滲透系數(shù)標準貫入度地基土強度（米）（米）(10A-5cm/s)（擊）(KPa)1a雜填土1.113.81粉質(zhì)粘土0.610.52粉質(zhì)粘土 -0.090.70.093粉質(zhì)粘土 -2.692.62.380淤質(zhì)粉粘土-5.192.50.080

4、.565淤泥質(zhì)粘土-13.1980.8601a灰色粘土 -17.894.7相對隔水層 2.470褐綠粉粘土 -24.894相對隔水層16.31601b草黃粉砂-承壓含水層35.4>2001b粉質(zhì)粘土 -20.8932.7801b層為承壓含水層，水位埋深 9.12米，相當于標高-4.46米地下連續(xù)墻旋工本工程地下連續(xù)墻為正24邊形，設計要求三抓一幅，每一幅接頭 采用常規(guī)的鋼鎖口管接頭。地下連續(xù)墻深達44米，墻根深入 1B粉砂層（即上海市第一承壓含水層）。這樣，單幅成槽時間較長，易產(chǎn)生坍 孔現(xiàn)象。且根據(jù)地質(zhì)勘察報告提供的資料，本工程地坪下約45米范圍內(nèi)有塊石、砼地坪等雜物，土表下 18米內(nèi)易

5、產(chǎn)生流砂。由于工作井 內(nèi)襯無支撐，且是逆作法，僅靠地下連續(xù)墻作圍護，因此，做好地下連 續(xù)墻是先決條件。在施工前我們采取了以下措施來確保連續(xù)墻的質(zhì)量。換土在施工導墻前進行換土根扌居地質(zhì)勘察報告提供的資料：本工程地坪下約45米范圍內(nèi)有 塊石、砼地坪等雜物，且是雜填土。在雜填土中施工時，土體承載力差， 又無法垂直自立，還會產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象，勢必影響導墻施工質(zhì)量，且造成 施工場地環(huán)境惡劣。在地下連續(xù)墻成槽時，由于槽段內(nèi)有雜物，會跟隨著成槽機帶下去，引起土體位移造成槽壁坍方，影響地下連續(xù)墻的質(zhì)量。為此我們進行換土?；靥钔敛捎门R近工地挖出34米層的黏土，清除雜物，分層夯實， 在導墻施工時能垂直自立，充當外模。

6、導墻基槽開挖中發(fā)現(xiàn)的下水道給以嚴密封堵，防止其成為泥漿的泄 露通道，在井位外另排一道排水溝。槽壁注漿加固由于槽壁注漿加固屬于標外工作量，考慮到注漿對槽壁質(zhì)量的必要 性，經(jīng)設計、監(jiān)理、業(yè)主認可后進行實施。分析原因 地質(zhì)條件復雜地表下18米內(nèi)有流砂，墻體深度44米，須穿越堅硬的第 層暗綠 色粘土層以及第層草黃色粉砂層（即上海市第一承壓含水層），為上 海市政行業(yè)地下連續(xù)墻施工所罕見。 周邊環(huán)境惡劣距黃浦江防汛墻約50米，場區(qū)附近有上海油脂一廠的廠房和若干 油罐，及長江 航運公司供應站的建筑物，工作井與相鄰的煤氣過江管 工作井的中心距約為41m與煤氣儀表房距離不到 2米，他們對沉降要 求都較高。 承受

7、動荷載大在地下連續(xù)墻施工中，場地上有三輛大型設備要運轉(zhuǎn)：60噸重的成 槽機在成槽時?？吭诓圻?，50噸、100噸吊車在起吊鋼筋籠、預制接頭 時也須在槽邊行走。 施工周期長設計要求三抓一幅“成槽時-按工藝要求，先兩邊后中間，挖上部 土體只須45小時，挖第層暗綠色粘土層須15小時以上，挖第層 草黃色粉砂層（即上海市第一承壓含水層），用時也在15小時以上，這 樣，就是正常挖土也須 35小時，雖有泥漿護壁，也極易產(chǎn)生槽壁坍塌 現(xiàn)象，影響地下連續(xù)墻質(zhì)量，也破壞周邊環(huán)境。采取方法為保證地下連續(xù)墻施工正常進行1不破壞周邊環(huán)境，特對地下連續(xù) 墻兩側(cè)進行雙排注漿來加固土體，內(nèi)排為雙液注漿，外排為單液注漿， 深度1

8、8米，孔間距1米，總孔數(shù)223孔，加固土體4032立方。地表下 回填土范圍內(nèi)，施工時適當增加注漿量。注漿參數(shù)漿液配比：單液注漿（水：粉煤灰：水泥：膨潤土 =130: 40： 200： 20）雙液注漿（.水：水泥：粉煤灰：膨潤土 ：水玻璃二152： 200： 40： 4:60）雙液漿的粘度35,比重1.31.5，初凝時間23min,凝固強度3 4Mpa/2h注漿壓力一般為0.20.5Mpa,初始時略高注漿流量一般為每分鐘1015升注漿加固后土體強度可達到0.8Mpa采用確樺式預制接頭取代常規(guī)的鋼鎖口管碇祥式預制接頭在本工程中應用具有的優(yōu)勢：砼榫式預制接頭是在地面上制作，其質(zhì)量比水下澆灌砼有保證。

9、砼榫式預制接頭強度比設計地下連續(xù)墻要高。預制接頭的鋼筋保 護層為2.5cm，而地下連續(xù)墻鋼筋保護層為 9cm預制接頭的高度大于 地下連續(xù)墻的高度；預制接頭主筋同地下連續(xù)墻相同， 并按預制構(gòu)件要 求增加相應的構(gòu)造鋼筋，這樣同截面含筋量增加。從結(jié)構(gòu)受力分析，本工程是環(huán)狀多邊形，受力是環(huán)向壓力，由于 預制接頭強度比水下澆灌砼地下連續(xù)墻高，其受力就更具有優(yōu)勢。預制接頭設計為H形，樁槽與地下連續(xù)墻咬合，樁連接采用鋼板 連接，接頭端面間加橡膠止水條來保證防水?，F(xiàn)場有大噸位的起吊設備， 拼裝后一次就位，對垂直度是有保證 的。預制接頭與地下連續(xù)墻是面接觸， 而鋼鎖口管與地下連續(xù)墻是點 接觸。在施工中預制接頭與

10、槽壁間是無空隙的，這對防繞流更有好處。拔鋼鎖口管須用大噸位的起拔器，且反力大，對導墻影響大。另 拔管時間較難掌握，鋼鎖口管拔不出或拔斷，將直接影響地下連續(xù)墻的 質(zhì)量。采用預制接頭，就省去了該道工序，同時也克服了上述不足。預制接頭底部為尖狀，利于插入土層，確保根部穩(wěn)定，接頭背部 回填土夾石，用沖桿搗實，確保預制接頭在澆灌水下砼時不移位。成槽機選型考慮到槽段深度44米，底下有承壓水，泥漿比重達到1.3，決定選 用意大利進口的BN?2型成槽機，自重60噸，配備17噸重抓斗，寬度 為0.8米，張開尺寸2.5米。若在第層暗綠色粘土層、第 層草黃色 粉砂層（即上海市第一承壓含水層）施工中遇到難度時，采用

11、GPS?5型 鉆機，先引孔再成槽，即兩鉆一抓法，確保成槽順利實施。由于采取了以上加固及改進措施使連續(xù)墻施工總體上得以順利進 行。但在具體施工時還是或多或少遇到了一些問題，下面我們就一些主 要問題進行詳細介紹和分析以及采取的對策。施工機械損壞由于連續(xù)施工，成槽機連續(xù)作業(yè)時間長，無保養(yǎng)間歇，極易造成設 備的損壞，且地下土質(zhì)較硬，由其是第 層暗綠色硬土，第 層含有豐 富承壓水的鐵板砂層，故在第一幅、第二幅施工中，時間較短，而在DQ1 第三幅成槽至35米時出現(xiàn)成槽機壞，抓土斗齒斷裂等情況無法施工時， 馬上加重泥漿的比重來進行護壁。同時電召意大利專家趕過來檢修，另一方面組織機械工程師抓緊修理。 考慮到停

12、頓時間較長，雖有泥漿護壁， 仍有槽壁坍塌的危險，經(jīng)與設計、業(yè)主、監(jiān)理商量后，對該槽段進行回 填，回填材料采用黃砂加石子，以利第二次成槽。當成槽機修理好后繼 續(xù)成槽時，決定調(diào)整成槽作業(yè)時間，每挖土5小時必須停機半小時1小時，并組織專人進行保養(yǎng)，確保成槽機正常作業(yè)。鋼筋籠無法就位在吊放DQ1槽段鋼筋籠時，確實出現(xiàn)鋼筋籠放到 38米時放不下去 的現(xiàn)象。當DQ1成槽結(jié)束時，量測深度為44.5米，用超聲波測試，槽 壁雖有凹凸情況，存在少量塌方，但根據(jù)超聲波測試圖紙分析，鋼筋籠 應該放得下。出現(xiàn)這情況后，只得重新吊起，經(jīng)測試，成槽深度為42米，估計是由于DQ1槽段回填后重新成槽對土體產(chǎn)生多次擾動，影響較

13、大。用超聲波重新測試，確實存在坍塌現(xiàn)象。經(jīng)與設計、監(jiān)理商量后， 馬上采取措施，一方面加重泥漿的比重，另一方面成槽機繼續(xù)挖土，至 設計標高后及時清底，終于將鋼筋籠順利放到位。在吊放DQ5槽段鋼筋籠時，也出現(xiàn)鋼筋籠離設計標高1米時放不下 去的現(xiàn)象。對超聲波測試圖紙分析，無異常情況。根據(jù)以往經(jīng)驗，估計 是預制接頭未放直的問題。就用 100噸吊車拎高鋼筋籠，用 50噸吊車 吊預制接頭，重新放預制接頭，再放鋼筋籠，最終順利就位?？偨Y(jié)：第一、槽壁注漿加固對成槽時引起的塌方問題能控制到最小， 確保施工正常進行，達到設計要求的質(zhì)量。第二、鎖口管改預制樁解決 了連續(xù)墻中鋼鎖口管吊拔及砼繞流等難題。工作井封底施工

14、根據(jù)設計圖紙及地質(zhì)資料可知：2m厚鋼筋混凝土底板底標高為 -27.5m，完全坐落在第 層草黃色粉沙層，即承壓水層中。工作井地面 標高為+5.00m,這樣基坑開挖深度將達 32米多。承壓水靜水標高可達 -4.46m，也就是說一旦坑底發(fā)生管涌現(xiàn)象，極短時間內(nèi)其水位就可上升 二十幾米高。同時在開挖過程中還要用逆作法進行內(nèi)襯施工。因此要實現(xiàn)設計要求的干封底，施工難度與風險極大，選擇何種封底方案將成為施工成敗的關鍵。在施工前，我們走訪了相類式的一些工程，根據(jù)我們 自己的經(jīng)驗以及調(diào)查了解的情況， 我們對以下幾種封底方案進行了研究 探討，以決定其中一種方案實施。第一種方案：高壓旌噴注漿加固結(jié)合坑外深井降水封

15、底方案為實現(xiàn)干開挖，干封底這一目標，采取的措施是：井底采用高壓旋噴注漿加固和坑外采用深井降水卸壓達到干封底的目的，同時坑內(nèi)采用逐級輕型井點降水進行土體疏干，實現(xiàn)干開挖。具體如下：井底高壓旋噴注漿加固井底部采用高壓旋噴注漿加固在井筒底部形成一隔水層，以平衡承 壓水靜水壓力，高壓旋噴樁加固頂標高為-32.3m，孔距均為900m加固 深度為-32.3-42.3m ,隔水層厚度普遍為10.0m,共計約252根，近靠 地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)的孔位距離地下連續(xù)墻300mm這樣能使地下連續(xù)墻的底腳處加固更密實，同時可以減小由于降水引起地下墻的下沉，亦能提 高被動區(qū)土體與墻體間的摩擦力，增加隔水層的整體抗浮和防水效果

16、。井底隔水層的穩(wěn)定性、抗浮、抗彎驗算：驗算井底隔水層穩(wěn)定性：擬在井簡底-32.3-42.3m）范圍內(nèi)通過高壓旋噴注漿加固形成不透隔水層，以阻擋 1B層粉砂承壓水，使基坑形成環(huán)形封閉的井筒。抵抗承壓水的坑底地基加固計算：hrc > Hrw式中：h椏擁椎郊庸痰酌娓叨齲丄）rc椉庸灘愕酌嬉隕賢斂慵尤日囟齲 N/m3）Hrw郭醒顧沽？/P>此處 rc 取 19 KN/m3, rw 取 10 KN/m3h取值按13m進行驗算則 hrw=13X9=247 KN/m2Hrw=(4.9+40.3-9.12)X10=360.8 KN/m2注：自然地坪標高+4.90m, 9.12m為水頭離地表面的高度

17、所以 hrc-Hrw=247-360.8=-113.8 KN/m2地下連續(xù)墻底腳水壓為360.8 KN/m2，即0.3608Mpa,若取安全系數(shù)為1.5，則考慮筒底加固后強度不應小于1.5 X).3608=0.5412Mpa。加固體抗浮力驗算：在考慮加固體的抗壓強度之外還應考慮加固土層的整體穩(wěn)定性，即整個加固層能否平衡承壓水上浮力。依據(jù)平衡條件按下式進行驗算：FsFHrw二f 加固口 h1+Frch+f 砂口 h2式中：Fs聚踩凳？.5F檯椎牡酌*丄2)rc桎準庸謹羲閱隕掀驕包N/m3)腔哪詒謚卄“丄)h1渠庸談義愫寥舗丄h2椀裝宓郊庸灘愣穸齲丄)f砂、f加固樁直鵲?B層土體加固前后土體付著力

18、，取(1/3)C(KN/m2h= h1+ h2H=4.9+40.3-9.12=36.08mf 加固=(FsFHrw-Frch-f 砂口 h2)/ 口 hl=(1.5 >226>B6.08 X10-226 X19X3-0.5 >53.3 >5)/53.3 >8= 155.62Kpa則 C=3 f 加固=466.86Mpa若加固體土層厚度為8.0m,則其加固后土體除滿足以上計算抗壓強 度為1.5Hrw=0.5412Mpa外抗剪強度C值不應小于10kg/cm2,即無側(cè)限 抗壓強度為 qU=10kg/cm2而 C= qU/2=5 kg/cm2f加固=C/3=5/3(kg/

19、cm2)=166.7Kpa，根據(jù)上面的公式可反算需加固土體的厚度：即：h1= (1.5FrwH-Frch- f 砂口 h2)u f 加=(1.5 >226X10>36.08-226 X19X3-0.5 >53.3 >5)/53.3 X166.7=7.46m為確保高壓旋噴注漿加固的效果，偏干安全取值為10m即做10M厚高壓旋噴注漿加固來抵抗承壓水靜水壓力。注漿加因體扌亢彎驗算：假之按a=17m的四邊簡支方板計算，應偏于安全。M=0.0368q，a2W=bh2/6式中：q栓己稍兀丄g/cm2)a棸宓淖畛療擼丄)b棸宓暮穸齲丄)則 q=45-(40.3-27.30)X).8=

20、35t/m2(其中加固厚度取值按8.0m, 土體的比重取有效重度0.8t/m3進行驗算均偏于安全)故 Q二M/W=0.036835X172/(bh2/6)=0.0368 >35X172 >6/64=34.9T/M2=3.4kg/cm2=0.34Mpa<1Mpa 即抗彎能力 OK設高壓旋噴無側(cè)限抗壓強度qU = 1Mpa=10kg/cm2其抗壓強度按qU/10計，則抗拉強度為qU /10=0.1Mpa。為使加固體局部不產(chǎn)生裂縫和滲水現(xiàn)象，按上述公式反算需降水的深度：即 M/W=10T/ M2M=10XV=1(XDh2/6=10 X32/6=106.07t/m2則q二Hrw-(4

21、0.3-27.3)>0.8(式中土體的比重取有效重度 0.8T/M3)則 Hrw=20t/m2即：要使加固體局部不產(chǎn)生裂縫和滲水現(xiàn)象5需深井降水配合將水 位降至約25M的深處。由于1B層為粉砂層，高壓旋噴加固無側(cè)限抗壓強度有可能提高到 qU=2Mpa這樣根據(jù)計算的結(jié)果，降水只需降深約15M左右。因此加固以后取R28進行檢驗，檢測R28的qU值來驗證高壓旋噴加固計算的可 靠性，從而推算水位所需降至的深度?？油馍罹邓喊瓷鲜龅挠嬎?隔水層的抗浮"抗啻均符合要求。但要使隔水層抗 拉驗算符合要求，隔水層局部不產(chǎn)生裂縫和滲水現(xiàn)象，必須輔助于深井降水。沿基坑周邊設四口大井，孔徑600mm

22、井管325mm深度約50m （包括15m的濾頭），井內(nèi)設揚程50m以上深井潛水泵，觀測孔設 3個， 孔徑300,井管108,深度32m坑內(nèi)2個，坑外1個，用于水位觀 測。依據(jù)設計要求，先進行揚水試驗，測定實際的水文地質(zhì)資料，進一 步優(yōu)化降水方案。為確保周圍環(huán)境的安全，坑外的深井降水隨挖深増加而超前推進： 以減小降水引起對地面沉降和周邊環(huán)境的影響。 降水期間應隨時進行水 位的跟蹤觀測，控制水位在滿足井底卸壓和井底加固抗拉要求即可，該部分水位沉降應根據(jù)抽水試驗和巖芯取樣結(jié)果應重新核實水位，待底板及內(nèi)襯墻施工完7天后并在隔墻施工完后方可停止降水?？觾?nèi)設輕型井點降水：井筒底通過高壓旋噴注漿形成一層不透

23、隔水層，使其形成封閉的井筒，坑內(nèi)采用逐級輕型井點降水疏干坑內(nèi)的土體，便于土方的開挖，坑 內(nèi)采用邊降水邊開挖的方法，輕型井點在坑內(nèi)呈“十”字型布置，輕型 井點間距為1.6m,對于24層土體由于每層開挖的土體厚度約 10多米, 每層土體應分兩級降水，每次降水達到預期的效果后，拔出輕型井點， 再開挖土體和逆作法施工內(nèi)襯。第二種方案：工作井封底凍結(jié)加固施工方案=根據(jù)上海市民防地基勘察院編制的浦東工作井和浦西接收井的工程勘察報告（1997年2月），頂管所在地層第層暗綠色粉質(zhì)粘土層呈 東高西低分布。自上而下，兩井穿過的土層大致可分為七個層段，其中 底板位于1b的粉砂層，呈草黃色，飽和，中密密實，天然含水量

24、為 22.130.8%，本層為第一承壓含水層，層頂標高浦東井 -24.89m，承壓 水位埋深9.12m,相當于-4.46m。鑒于該層位的性質(zhì)，封底施工中必須 采取有效措施，控制底板突水、涌砂。本方案設想對底板進行人工地層凍結(jié)加固，人工地層凍結(jié)加固具有 強度高，均一性好的特點，根據(jù)中國礦業(yè)大學與上海隧道施工技術研究 所的試驗資料，當凍結(jié)溫度達到-20 C時，對于工作井底標的 1b 土層, 其強度可達6.5 Mpa，能滿足封底要求，同時采用凍結(jié)加固，無需進行 疏干排水措施，環(huán)境影響小。具體方案如下：1、固封底工作井連續(xù)墻施工結(jié)束洽，進行井內(nèi)開挖作業(yè)時，為了防止工作井 底部開挖和鋼筋混凝土底板作業(yè)過

25、程中，由于下部土層失穩(wěn)，地下水的涌入，出現(xiàn)管涌、流沙或坑底隆起等破壞現(xiàn)象，必須創(chuàng)造一個具有一 定強度、穩(wěn)定的動土結(jié)構(gòu)，以便圭寸底工作順利完成。該凍結(jié)加固圭寸底方 案的工藝過程為：（1）工作井挖掘至地表以下 22m即標高為-仃m處，（在比較穩(wěn)定的 灰色粘土層中）停止向下開挖，鋪設混凝土封層，布設封口管準備凍 結(jié)鉆孔施工。（2）自混凝土封層向下鉆凍結(jié)孔（孔距 1.01.4m,孔深15.3m）, 并布設凍結(jié)管。積極凍結(jié)形成凍結(jié)段總長度共15.3m,（標高-17.0m-32.3 ）,工作井底板上部凍結(jié)8.3m，底板下部凍結(jié)5nr。（底板鋼筋混凝 土厚為2m）,當溫度檢測表明凍土溫度達到設計要求，凍土具

26、備一定強 度之后，方可破土開挖，工作面向下延伸。當挖掘超過工作井底板標高-27.3m厚，停止挖掘，綁扎鋼筋進行底板混凝土澆注。底板制作過程， 應進行維護凍結(jié)。其時宜留部分凍結(jié)管作鹽水循環(huán)，以保證底板澆注的 順利安全。2、凍結(jié)加固穩(wěn)定性分析驗算井底凍結(jié)隔水層穩(wěn)定性：依上述所擬的施工方案在底板以下形成5m厚的凍結(jié)加固體不透 水層，以阻擋1b層粉砂承壓水。已知該層（浦東工作井）天然重度y = 19KN/m3 空隙比 e=0.75。抵抗承壓水的坑底地基加固可按下戎 1計算：h y e > H 丫 w式中h椏擁字良庸痰酌娓叨齲丄）;1 e罠脣灘愕酌媳陋賢斂閆驕 囪皤 N/m3）;Hy w輕醒顧沽？

27、/P>此處丁 e 取 19KN/m3 y w取 10KN/m3則 h y e=12X19=228KN/m2Hy w= (2.3+39.3 )X10=416KN/m2所以 h y e-H y w=228-416=-188KN/m2連續(xù)壇底的水壓為416KN/m2即0.416MP,以安全系數(shù)取1.5考慮則墻底凍結(jié)加固后強度應不小于0.461 XI.5=0.624Mpa。加因土體抗浮力臉算：在考慮加固土體的抗壓強度之外-還應考慮加固土層的整體穩(wěn)定性，即整個加固層能否隨時承壓水的上浮力。要判斷井底加囲隔水層在承壓水作用下的整體穩(wěn)定性可按如下分析：式中：Fs棗安全系數(shù)，取1.5。F棗井底的面積(m

28、21 e棗井底加固隔水層以上平均重度（KN/m2門棗井的內(nèi)壁周艮mhl棗加固隔水層厚度h2棗底板到加固層頂厚度f加固、f砂棗分別為1b號土體加固前后土體付著力，取（1/3 ）C（KN/m2）。h,H同上。所以，Kpa若加固土層厚度為5m則其加固后土體除滿足以上計算的抗壓強度0.624 Mpa之外，還要滿足其抗剪強度 c不小于715.83 Kpa。當凍結(jié)溫 度達到-10 C時，凍土的抗壓強可達 3.00 Mpa，安全系數(shù)達7.0左右， 同時抗剪也達1.5 Mpa，安全系數(shù)為2.2，也能滿足要求。第三種方案：深井降水方案本方案是采用深井降水方式，降低第7層土中的承壓水水位，確保 承壓水水位控制在地

29、面以下 33米?5米之間（-28.00米？-30.00米，地 面標高按+5.00米計），保證工作井挖土與封底時的安全，不發(fā)生冒水冒砂。詳細如下：1、降水方案地質(zhì)資料提供第7層土中承壓水的滲透系數(shù)為 10-5cm3/h，但根據(jù) 以往工程經(jīng)驗，該層土的滲透系數(shù)為10-3cm3/h，水位降深以該數(shù)據(jù)為依據(jù)進行計算，具體數(shù)值由抽水試驗確定，并根據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整降水方 案。根據(jù)理論計算結(jié)果，本方案擬設計7 口降水井和3 口觀測井，其中井內(nèi)3 口降水井，井外4 口降水井，在工作井中央設置 1 口觀測井，在 工作井外設置2 口觀測井，具體位置布置見下圖所示。選用 80m3/h?40m3/h 的深井泵。降水井深

30、定為60m,井管直徑定為325mm過濾管總長為20m位 于埋深38n 58m處，過濾管以下2m為沉淀管，過濾管以上為井壁管。 過濾管外按“供水勘察規(guī)范”要求填砂至濾管頂以上8米處，以上填粘土球15米，剩余部分填黃泥直至地面，井口填埋砼或水泥。觀測井深定為40m井管直徑采用 108mm過濾管總長為2m位于埋深37n 39m處，過濾管以下1m為沉淀管，過濾管以上為井壁管。 過濾管外按“供水勘察規(guī)范”要求填砂至濾管頂以上8米處，以上填粘土球15米，剩余部分填黃泥直至地面，井口填埋砼或水泥。為調(diào)節(jié)降水井出水量 '控制水位降深值，在各個降水井內(nèi)設置回流 管和回流閥。2、降水及井位布設原則為減少降

31、水對周圍環(huán)境的影響，提高基坑內(nèi)土體強度，應以基坑內(nèi) 降水為主，外降水為輔。根據(jù)理論計算，工作井底板施工時，若開啟井 內(nèi)的3 口降水井，可使承壓水水位至少降至地面以下 33.00米？5.00米。 考慮到封底時的絕對安全，不發(fā)生意外（如修泵等），以及封降水井、頂管出洞等用途，故在工作井外圍另設4 口降水井。3、降水施工技術要求1）井點出水含砂量應小于1/100000，原因在于：降水形成漏斗 形的降水面，所引起的沉降為不均勻沉降，這種不均勻沉降隨時間而不 斷發(fā)展，若由于抽水將土層中的粘粒、粉粒和砂粒帶出地面，且抽水時 間長，將加快不均勻沉降的速度，對環(huán)境造成破壞。根據(jù)以往經(jīng)驗，含砂量應小于1/100

32、000。（2）孔壁垂直度應控制在1/300 ,以保證濾管外有足夠厚度的砂層。（3）井管平面位置偏差不宜大于 20厘米，井管管頂標高偏差不大于10厘米，井管應垂直位于孔中央，井管不得碰到孔壁。4）井管焊接要求嚴實，沒有滲漏和砂眼。（5）投砂量不應小于設計總量的 95%（6）井管外回填的人工砂必須使用優(yōu)質(zhì)人工砂，其粒徑必須控制在1?.6毫米。過細的砂將增大水流阻力，減少井出水量；過粗的砂將使井管外的砂土通過人工砂間的空隙隨水流流入井管內(nèi)。7）降水井濾管應選用橋式過濾管。4、降水后井底穩(wěn)定性驗算（1）井底水壓力計算：由于井內(nèi)深井泵打入承壓水層：確保井內(nèi)水位降低在底板下1.5m,降低了井底面積部分的承

33、壓水頭壓力，由圖可知井底部分的承壓水頭壓力為 Y wh=10X10.5 =105(KN/m2)。(2) 井底粉砂抗管涌驗算由于深井泵的降水作用，由上甌計算可知在井底附近的承壓水壓力降低為105KN/m2,因此出安全系數(shù) Fs二F h'Y e/F Hy w=18X 12/10 X 10.5=2.05式中符號含義同前由此可乩通過深井降水之后，井底承壓水壓力減少，底板以下的土體已滿足抗浮、抗管涌要求，即使對下面的土體不加固也能滿足要求。對于上述幾種封底方案，我們在征求了有關專家的意見后，對其進行了詳細的分析和論證，本著確保安全、穩(wěn)妥的前提，決定選擇其中一種作為本工程的實施方案。具體分析結(jié)果如

34、下：對于高壓旋噴注漿結(jié)合深井降水方案，我們認為：(1) 井底高壓旋噴注漿加固，自地面開始鉆孔并實施。其加固深度達到40m左右，由于深度較大，鉆孔的偏斜等因素均易引起樁體交接處加固不均勻。(2) 高壓旋噴樁必須配套以坑外的深井降水和坑內(nèi)的逐級輕型井點 降水施工。而采用基坑外降水對周邊環(huán)境的影響大。(3) 高壓旋噴壓力較大，一般可達 40Mpa左右，而連續(xù)墻為分幅式 結(jié)構(gòu)，有可能會使墻體產(chǎn)生變形。(4) 旋噴加固體與連續(xù)墻的界面附著力能否達到理論要求。(5) 四十幾米深的高壓旋噴樁，據(jù)了解施工隊伍較少，缺乏必要的 施工經(jīng)驗。2、對于井底凍結(jié)加固方案，我們認為一是土體凍結(jié)周期長， 影響 施工工期；二

35、是凍結(jié)的土體會產(chǎn)生膨脹，對連續(xù)墻維護結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生多大的影響缺乏理論與經(jīng)驗數(shù)據(jù)；三是缺乏相類似工程的施工經(jīng)驗。其他還有井底注漿結(jié)合降水方案(與第一種方案類似)以及水下封 底等方案。對于水下封底方案，由于本工程設計的結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)墻形 式，我們認為有以下原因本工程不宜采用水下封底方案。一是水下封底 砼與連續(xù)墻之間的界面難以處理； 二是由于深度深，潛水員水下作業(yè)較 困難；三是在水下須挖穿堅硬的第 層暗綠色粘土層，要實施水下封底工期太長。所以我們決定一般情況下本工作井將不采用水下封底方案。根扌居以上分析，我們決定采用深井降水方案-其原因一是相類似的 工程采用過，可充分利用其他工程實施時的經(jīng)驗與教訓；二是

36、采用內(nèi)降 為主，外降為輔的方案，可最大限度的降低因降水對周邊環(huán)境所產(chǎn)生的 影響；三是相對其他方案來說其施工周期短以及費用低等。方案確定E，在正式施工前，我們認為雖然采用內(nèi)降為主的方案- 但是，對于深井降水從理論上說， 基坑內(nèi)的三口井大量抽吸地下水也還 會使地面產(chǎn)生沉降，影響周邊環(huán)境。對此我們在具體施工中做了充分的 準備，采取了以下對策：1、嚴格執(zhí)行信息化施工要求。 對附近的主要構(gòu)筑物、防汛墻以及 地表布設了大量的沉降觀測點，另外在工作井四周增加了四個 45米深 的分層沉降觀測孔，施工期間有專人定期監(jiān)測。2、對一幢間距2米左右的建筑物預先采取加固措施，一是采用一排9米深樹根樁進行隔離；二是在靠基坑一側(cè)預留注漿孔3、嚴格控制降水井的成井質(zhì)量，按照上文所提的7點技術要求嚴 格施工。4、開挖前先做抽水試驗，確定以下數(shù)據(jù):(1) 確定第7層承壓含水層的水位和單井流量。(2) 計算第7層承壓含水層的水文地質(zhì)參數(shù)。(3) 為降水作業(yè)選擇合適的泵型。(4) 了解抽水過程中臨近建筑物與地面的沉降情況。抽水試臉用了 15天時間，各種組合試驗共7次，取得了預期效果, 獲得的成果如下:(1) 場地內(nèi)第七土層的天然靜止水位在 -6.912m ?-6.386m之間。(2) 第七土層承壓含水層的滲透系數(shù)K=2.00 X10-3 3.61 X10-3。(3) 降水作業(yè)的泵型可選用60m揚程、流