隔渗技术在某深基坑止水工程中的应用
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摘要:详细论述了所采用的结合减压降水的全封闭隔渗方案的设计、高喷注浆工程参数的设计，并介绍了通过钻孔取芯进行抗压、抗渗试验，检验隔渗工程质量的结果，以及处理情况。
Abstract: discusses the combination of the reduced pressure precipitation fully enclosed impervious solution design, high jet grouting engineering parameter design, and introduce the borehole core for compressive, anti-permeability test, impervious engineering quality inspection of the results, and treatment.
Keywords: deep foundation pit; Impervious curtain; High pressure jet grouting; Construction technology
中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：
某工程由一幢地上24 层及地下3 层高的主楼及地上6 层、地下3 层的裙楼组成。整个建筑东西长132.5m，南北宽68.5m，占地面积10 800m2，总建筑面积约11×104 m2，建筑高度99m。大厦深基坑开挖面积约7 270 m2，主楼基坑开建筑物密集，上下水道干管、电力及通讯电缆干线均在附近穿过，因此要求深基坑施工必须确保基坑和周围建筑与设施的安全。挖深度13.30m， 裙楼基坑开挖深度12.20m～13.00m。由于该基坑位于市内商业中心区，周围新，旧建筑物密集，上下水道干管、电力及通讯电缆干线均在附近穿过，因此要求深基坑施工必须确保基坑和周围建筑与设施的安全。
1 工程地质和水文地质条件
拟建场地地形平坦，与基坑工程有关的地层概况如下：
杂填土层：灰黑～黑色，松散，湿～很湿，填料主要有煤碴、碎砖片、生活垃圾和少量混凝土块，下
部含有腐植质及有机质，部分地方有老房基埋藏。该层厚6m~7.8m，透水性强。
粘土层：灰褐～黄褐色，软塑～可塑状，夹少量粉土，分布较均匀。层厚0.5m~5.3m 不等，渗透系数5.29×10-6cm/s。淤泥质黏土夹粉细砂层：黄褐色，流塑～可塑状，可见微细层理现象。层厚0.66m~3.60m，渗透系数4.4×10-5cm/s。粉质黏土夹粉细砂层：黄褐～浅黄色，以粉质粘土为主，局部夹单层厚度3cm～5cm 的层状粉细砂。层厚0.55m～3.40m，渗透系数2.1×10-4cm/s。粉细砂层：灰～灰黑色，稍密～中密状，饱和。层厚6.70m～12.0m，渗透系数5.13×10-4cm。粉细砂夹黏性土层：灰～灰褐色，稍密～中密状，饱和。夹部分软塑～可塑黏性土。层厚1.44m～21.6m，渗透系数2.15×10-4cm/s。由黏性土构成的相对隔水层底板埋深为9.36m～12.60m，基坑开挖深度为12m～13.30m，因此基坑内隔水层将被全部挖掉，必须采取有效止水隔渗措施，才能保证基坑开挖的安全实施。
2 深基坑的地下水处理设计方案
2.1 方案比选
该大厦深基坑支护与地下水处理工程项目立项后，建设单位组织了招标投标，当时参与竞标的方案归纳起来主要有以下三种：
1）锚拉式支护桩墙与全降水方案
该方案造价较低，但因基坑周围建筑物及市政设施密集，打设锚杆困难较多；同时全降水方案的地面沉降量很大，可能危及周围建筑和设施的安全而未被采纳。
2）内撑式支护桩墙与落底式竖向隔渗墙方案
该方案造价居中，但因基坑面积大，内撑结构十分复杂，而且严重影响基坑开挖时的机械化作业，使基坑开挖效率大为降低；同时用高压旋喷桩建造的落底式竖向隔渗墙必须很深，墙高达55～60m，这对于高压旋喷在技术上有一定难度，而且基坑边缘局部地段，紧靠周围建筑物，布置隔渗墙有困难，不能保证围成天衣无缝的井筒，因而也未被采纳。
2.1.3 不等高双排悬臂式支护桩墙与减压降水全封闭隔渗方案。
该方案造价虽然较高，但它避免了（1）（2）二方案的那些缺点，同时减压降水的全封闭隔渗（基坑
四壁与封底组成的浮箱式隔渗结构），即可使有限降水造成的周边地面沉降不超过允许限度，又可依仗全封闭隔渗使基坑不发生严重渗漏管涌，因而得到方案评审专家组的肯定，成为中标方案，参见图1。
2.2 减压降水的全封闭隔渗方案
全封闭隔渗结构结合适当的减压降水，即可以减薄封底隔渗帷幕的厚度，从而降低工程造价，又可以在隔渗结构出现渗漏或管涌时，通过局部临时性降水，及时实施堵漏，从而保证基坑和周边建筑物的安全。多项工程实践证明，减压降水的全封闭隔渗方案是一种科学、有效的深基坑地下水处理措施。
图1 剖面意识图
1）全封闭隔渗结构的设计
全封闭隔渗结构是由沿基坑支护桩墙建造的隔渗竖向帷幕与平行基坑坑底的隔渗水平帷幕二部分组成的箱式结构。经多种方案比较，选用了高压喷射注浆方法建造隔渗帷幕。
①隔渗竖向帷幕
采用结合型竖向帷幕，即在相邻支护桩的间隙处采用180°高压摆喷桩填塞桩缝，使与不透水的支护桩连接成一道竖间帷幕，参见图2。由于高喷桩在建造过程中是一种柔性构造物，而且高压射水和喷浆具有一定的切割土体的能力，故能很密贴地与支护桩结合，不留空隙，是建造结合型竖向帷幕的理想方案。
图2 结合型隔渗竖向帷幕平面图
由于该工程基坑支护采用的是不等高双排悬臂式支护桩墙结构，因此竖向帷幕也由内、外两排组成。外排支护桩径1.0m，桩间距1.3m，桩长16m；而外排竖向帷幕的180°高压摆喷桩设计半径为0.75m，桩间距1.3m，桩长8m，使帷幕底部置于粘土层中，利
用粘土层使内、外二排竖向帷幕相互连成封闭结构，参见图1。内排支护桩与外排支护桩间隔为3.3m，内排支护桩顶高度为7.20m，较外排桩顶低
6m，内排支护桩桩径1.2m，桩间距1.5m，桩长19m,而内排竖向帷幕也采用180°高压摆喷桩，设计桩径0.75，桩间距1.5m，桩长10.1m，使内排竖向帷幕底部与封底水平帷幕底部在同一高度，这样才能使竖向帷幕与水平帷幕连接成一个全封闭箱体。按上述设计，本项隔渗竖向帷幕共布设摆喷桩457 根、旋喷桩28 根，累计桩长4882.6m。
②隔渗水平帷幕
根据有关的规定，封底水平帷幕设计应进行底板抗弯性能、抗冲切性能、抗渗性能及与工程桩结合处的摩阻力等的验算，其中底板厚度验算建议采用式（1）。
式中：H 为底板厚度，m；Pd 为单位面积承受的浮托力，kPa；AC 为每根工程桩所负担的抗浮力面积，m2 ；γC为旋喷桩水泥土重度，kN/m3；U 为单桩周长，m；fs p为工程桩与旋喷体间的摩阻力，kPa。
如果全封闭隔渗而又不采取减压降水措施，按式⑴计算则封底厚度需达14.77m，其工程造价超过3 000 万元，这显然是不可取的。因此，必须采取基坑内的减压降水措施，以减薄封底厚度，使之达到业主可能接受的经济合理的程度，但减压降水又必须保证基坑和周围设施与建筑物的安全。