复合式基础处理在上虞通明船闸基坑围护的应用(修改lh).doc

复合式土钉墙技术在通明船闸基坑围护中的应用
摘要：复合式土钉墙技术在本工程较复杂的水文及地质条件下的应用：针对基坑围护的具体要求，合理选择施工时段、施工程序，正确控制施工要点。
关键词： 复合式土钉墙 方案选择 施工要点
一、 工程概况
杭甬运河上虞段通明船闸工程位于上虞市丰惠镇境内，由一座10m宽的泄洪闸和一座12m宽、200m长，按500t级通航能力设计的船闸组成。场区属冲湖积、冲海积平原，地势平坦，河网密布。地面标高4.0m~6.5m（吴淞高程）。工程范围内淤泥层平均厚达11m。根据施工计划，本工程分二期施工：先施工水闸，待水闸具备导流条件后，再施工船闸。2006年三月，水闸开始导流，在进行船闸基坑开挖时，发现淤泥层埋深、土体含水量等参数不同程度加大，按原设计边坡开挖及常规支护方案已无法满足基坑稳定，且已严重威胁邻近已建水闸的施工安全，经与设计部门协商，提出基于保护水闸即船闸基坑的专项围护方案。
二、 围护方案的选择
本工程水闸和船闸平行布置，其中船闸上下闸首及中间的闸室段直线累加距离为232m，平均挖深5.2~8.5m。该段与相邻的水闸及其下游护岸结构横向距离只有30m，即船闸闸室设计开挖坡顶线只有8.17m。在水闸基坑开挖过程中，已发生两面次坍坡，经地质部门补戡，确认该范围为深厚淤泥质土或淤泥质粘土，土质极差， fak=45kpa，极易引起坑底隆起或坍坡。且设计部门并未充分考虑该地质条件下船闸基坑边坡稳定问题。同时，由于已完建的水闸及下游护岸在船闸施工时兼做二期导流，其常水位为3.8m，与船闸基坑底部-1.5~-2.9m高程有5.3~6.7m高差。因此船闸基坑在上述条件下必须同时考虑渗透破坏问题，经过多方案的技术经济比选，最后选用复合式土钉墙技术，即采用双排￠600连续水泥搅拌桩形成防渗体，在水泥搅拌桩连续墙中嵌入￠600钢筋砼灌注桩，并根据不同的地质条件和挡土高差，按1350mm和2700mm两种间距布置。该连续墙与墙后土钉共同形成围护结构，以满足特殊施工条件下的船闸基坑稳定要求。
三、施工组织
1、 施工工艺流程
复合土钉墙整体施工完毕后才能发挥稳定土体的作用。正确把握围护结构的施工顺序，是本项工程施工控制的关键点。施工工艺流程如下：桩机平台开挖 水泥搅拌桩 灌注桩 桩顶联系梁 自上而下分段开挖、分段打设土钉 挂网喷护砼面板。
2、 施工工艺控制要点
A、 水泥搅拌桩：为确保成墙的连续性，搅拌桩的垂直度不大于0.5%，相邻桩施工间隔时间不大于24小时，按“四搅二拌”施工工艺，提升速度控制在0.55m/min。
在搅拌桩0+123和0+156段施工时，分别在高程-0.8m和1.1m墙体范围埋有树根，通过反复正反旋转、下潜钻头，成功绕过树根，但桩头受树根阻碍，明显偏移。从后来开挖出来的断面看出，该段墙体有150~200mm宽没有完全连续。为补强该段墙体，开挖后沿墙体内侧增加一层1.5m宽的钢筋网，即该段采用双层钢筋网布置，砼喷护厚度增加50mm（达到150mm），分三次喷护，成功补强了该段墙体。
B、灌注桩：跟进进施工。与水泥搅拌桩施工时间间隔控制在10天内，避免施工扰动破坏墙体的完整。桩位偏差不宜超过50mm。
C、土钉墙：土钉墙的施工时段为对应水泥搅拌桩成桩30天后，或墙体单轴抗压强度不低于0.8mpa时方可施工。考虑到此种地基条件下，不宜在台汛期开挖深基坑，因此实际开挖时间安排在10月20日，开挖前，沿高程5.2m平台内侧挖一条纵向排水沟，排除积水，并防止雨水浸泡围护体开挖土体直接装车，由另一侧运出，严禁在围护体外侧堆土、运土。同时，土钉墙按20m为一个分段，每完成一段，立即开挖到设计高程，对应的底板砼尽快浇筑，7天内拆模并回填外侧塘碴，即采用对应底板砼浇筑跟进土钉墙施工，跟进距离控制在2个施工段内，尽可能缩短基坑曝露时间。
土钉支护面层采用100mm厚C20喷射砼，￠6.5@200双向配筋，分二层施工：喷射第一层厚度为30~50mm，然后成孔、安装土钉、绑扎钢筋网片，喷射第二层砼至设计厚度。通过以上充分的施工准备和具体措施，将施工工况严格控制在设计要求范围内，确保船闸基坑的稳定。
四、 围护效果
1、变形监测
由于工程范围内土质变化较大，且外水位受雨水和上游老闸泄洪影响，水位变幅大，影响基坑围护稳定的因素较为复杂，单一的计算分析难以完全符合工程实际情况。因此施工期的变形观测是确保基坑稳定的一个重要手段。根据设计要求，观测预警值为：深层土体最大水平位移为45mm；连续三天位移速率大于3mm/天。自10月20日土钉墙开始施工，即基坑开始开挖，按设计要求，土钉墙支护体共布置9个测斜孔和9个沉降观测点，以观测土体水平位移、地表沉降等，观测频率为每天一次。至12月5日，土钉墙全部施工完毕，观测资料截止至12月底结束，总结观测资料，最大水平位移和最大沉降点均发生在上闸首基坑支护体上，其中0+006点的水平位移18mm；沉降量为11mm，其中土体日水平位移连续三天均未超过3mm，从外观上看，支护体立面没有明显变形，堤顶没有发现明显裂缝。
上闸首与水闸下游翼墙相邻处局部墙体有渗水现象，经分析：该处翼墙基础采用块石换填，距离防渗墙只有25m，渗径较短，渗透压力较大，经仔细分析观测资料，墙体变形仍在设计充许范围，认定并非支护体变形造成的，不影响基坑稳定。
总结本项工程实践，基本达到了围护设计的要求，并确保了施工期船闸基坑的稳定和水闸已建结构物的安全。
五、结语
复合土钉墙作为一项较为成熟的施工技术，在工民建基础处理中应用较为广泛，但在水利工程较为复杂的地质、水文等条件下，需谨慎运用。施工要点应放在确保施工质量的前题下，充分做好施工前的准备工作，合理安排施工次序，特别是主体建筑物要及时跟进施工，尽可能避免基坑长时间曝露。同时，变形观测作为确保基坑稳定的一项最直接、最有效的安全保证措施，应引起高度重视，并在施工前做好应急措施，才能确保成功。

复合水泥搅拌桩结构标准断面图如下