淺談深基坑及其支護工程的施工方案與投資
一、 工程簡介
江蘇省徐州大廟污水處理廠，位于徐州經濟開發(fā)區(qū)大廟鎮(zhèn)西側，占地面積29.1畝，設計規(guī)模3萬噸/日。采用EPC總承包方式建造，由中環(huán)（中國）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水泵房，采用鋼筋混凝土結構，深入地下近14米。因施工區(qū)域周圍均是農田，無民用建設，設計采用土方大開挖方案，為粗格柵及進水泵房主體結構的施工創(chuàng)造條件。
本次工程中的粗格柵及進水泵房呈南北方向布置，平面形狀呈凸字形，北段長13.4米，寬3.8米，南段長5.9米，寬8.9米，設計深度分三級臺階，基礎底標高各為：北-9.85米；南分別為11.2、12.3米，構造物占地面積103m2。詳見附圖一《粗格柵及進水泵房平面及剖面圖》。原自然地面相當于-0.6米，低于設計0米。因此，土方開挖所形成的基坑深度，在三級臺階上分別為9.35米、10.7米、11.8米，根據《建筑基坑支護規(guī)程》JGJ120-99有關規(guī)定，該深基坑安全等級屬于一級深基坑�！ �
二、地質條件
根據本工程的地質勘探報告，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，干強度高；第五層強風化細砂巖，平均厚2.72米，即-9.12~-11.84米，紅褐色，砂質結構，巖石基本質量等級分類為V級；第六層強風化石灰?guī)r，巖質較堅硬，巖石基本質量等級分類為Ⅳ級。（地質報告剖面圖見附圖二）；
三、周圍環(huán)境條件
該場地為征遷的耕地，周圍無建筑物及管線，只在場地的東南角有已建好的UCT池，UCT基礎底標高為-1.5米，兩構造物基礎東西相距17.3米、南北相距4.39米。粗格柵及進水泵房位置布置圖見附圖三。
四、 深基坑支護施工方案及降水措施選擇
（一）深基坑支護施工方案
深基坑支護施工方案起初是：采用放坡+描桿噴護支護方案。此方案施工方法為：挖方成坡后，按上下左右＠2米機械成￠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，扎成鋼筋網片與鋼筋土釘固定，然后噴0.1米厚的混凝土。經測算,此支護方案的工程造價約為60萬元。
由于上述方案投資較大，經過多方討論后改用放坡+短土釘掛鋼絲網+噴混凝土。此方案除為靠UCT池邊的局部深基坑邊緣（長約10米）采用上述支護方案之外，其它地方采用先挖方成坡，放坡系數為:上部3米深，為1:1,下部為1:0.6。然后用長1.5米Φ22的鋼筋上下左右＠2米打入土層內，外掛鋼絲網，噴50厚C15混凝土。經測算此支護方案造價約為15萬元。此方案經批準后實施。
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當上述經批準的支護方案實施時，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。當時降水措施有深井降水加明排水及輕型井點加明排水兩種可供選擇。措施一：采用深井降水加明排水，整個基坑在平面設置上需要6個井，加之-9米以下是巖層，成井費用較高，每口井約需3萬元，打井費用共需18萬元，每天抽水費用約為1000元，打完上述6口井所需時間約為30天。措施二：選擇上部輕型井點降水加明排水先施工。完成措施二共需投資為2000元，每天抽水費用約為1800元。完成措施二所需時間為3天。措施一、措施二的費用與時間比較如下圖。
從上圖可以看出，土方、支護、主體結構施工工期在不超過200天的情況下選擇措施二，費用比較合理。由于深基坑單體計劃工期只有90天，故此，實踐中的降水措施采用了輕型井點加明排水。
五、 深基坑及其支護的實施與改進
�。ㄒ唬� 深基坑及其支護的實施
工程于7月10日正式破土動工。起初深基坑及其支護經批準的方案施工比較順利，當土方及支護施工至-7.5米時因遭遇連續(xù)強降雨，造成邊坡西側約100m2邊坡滑坡。邊坡土方塌陷于基坑內，經雨水浸泡后變?yōu)橄∧啵又谒膶雍惩�，雖然硬塑、干強度高，但此土層遇水后發(fā)生微膨脹，見水就軟。這樣造成基坑內稀泥深達3米深左右。并且邊坡土體受水浸泡后，一經擾動即呈層狀剝落。后續(xù)施工由于邊坡無法成坡，而不能按原經批準的深基坑支護方案繼續(xù)向下挖進。
�。ǘ┥罨蛹捌渲ёo雨季施工的改進的措施
后經研究，在經批準的深基坑支護方案基礎上，采用增加毛石擋墻的施工措施，即：在-7.5米現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，以壓實邊坡，防止邊坡滑塌，發(fā)生安全事故。同時利用擋墻做為施工機械便道，為利用機械清除稀泥及繼續(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，使邊坡被掏成空洞而塌方。
具體方法為：
1、先整理深基坑進出口道路，在進出口路頭及周邊，用石塊鋪墊5*4米（石塊厚約3米）臨時停車位場位，便于運土的車輛�？哭D運土方；
2、用挖機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、挖機形成毛石擋墻時用人工配合在毛石擋墻與邊坡交界處填充碎石，配合挖機碾壓，保持石塊的密實
4、在-7.5米深度的基坑周長約為100米，因此，基坑內共設8個抽水井，當修筑一段擋墻后，用挖機在預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的進水眼，封底后放入坑內，坑周圍回填碎石做濾料，以防泥土跟水流入管內，管內放入潛水泵抽水。
5、當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臺階了，即負9.95米，接著再挖第二、三階基坑，為防止第二和第三級臺階出現塌方的（因擋墻離第二、三臺階邊坡很近），用10厚鋼板焊成制作鋼沉箱加鋼支撐防護。在第三階基坑土方挖好后，即把鋼沉箱吊入基坑內。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，防止深基坑蹋方后對鋼沉箱形成沖擊，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：因深基坑開挖面原土經受挖土機械擾動，加之長時間被雨水浸泡，變成稀泥，所以在清槽時，必須把稀泥清理干凈；當放入鋼沉箱時鋼沉箱必須在軸線上，防止位移后基礎的位置不準。基坑四周應做好做好防護，并懸掛警示牌，臨時出入口應有專人看管；非施工人員不得入內；備置必要的應急材料，夜間不得施工，并做好沉降及邊坡位移監(jiān)測。
按改進后的上述深基坑施工方案，土方及支護順利完成。整個深基坑及基支護的施工時間僅用時70天。從施工過程中的質量及安全監(jiān)測結果得知，在采用毛石擋墻施工措施后，其邊坡支護相當穩(wěn)定。有力的保證了整個深基坑施工的過程安全，未出現任何安全及質量事故。
六、 本工程深基坑及其支護在雨季的投資測算
經過計算，改進后的基坑支護費用未超過30萬元，各類費用見下表：
七、 結語
經調查，在徐州地區(qū)相同地質條件、相同規(guī)模的某污水處理廠，在處理類似深基坑及其支護時，其采用了我們起初設計的放坡+描桿噴護支護方案，也遭遇了雨季的影響，其深基坑支護費用達到100萬元，其深基坑及其支護的施工工期為120天。與其相比，我們的深基坑及其支護的施工方案節(jié)省了施工費用約70萬元。同時也大大節(jié)省了施工時間。
通過大廟污水處理廠粗格柵及進水泵房深基坑及其支護的施工經驗得知，在上述強風化細砂巖、強風化石灰?guī)r地質條件下，在雨季施工時，增加毛石擋墻加鋼沉箱施工方法，相比傳統(tǒng)的錨桿噴護支護施工方案，既保證安全，又能節(jié)省投資和施工時間，可以取得了較好的經濟效益和社會效益。
