岩溶地区深基坑止水和降水技术设计及应用

岩溶地区深基坑止水和降水技术设计及应用

刘星

湖南省轻工纺织设计院湖南长沙410000

摘要：止水和降水是深基坑工程支护设计的重点和难点，岩溶地区因地下水丰富，工程地质条件复杂，深基坑工程设计施工过程中和施工完成后，如何有效止水和降水，是支护工程是否成功的关键。本文针对长沙地区某超高层建筑深基埋设工程提出岩溶地区深基坑止水和降水设计技术，取得成功经验，供类似工程参考。

关键词：深基坑岩溶止水降水

abstract：Sealingandprecipitationisdeepfoundationpitbracingdesignkeypointandthedifficulty,inkarstareasbecauseoftherichgroundwater,theengineeringgeologicalconditionsofthecomplex,deepfoundationpitengineeringdesignandconstructionprocessandconstructionafterthecompletionof,howtoeffectivelysealandprecipitationissupportingkeytothesuccessoftheproject.ThispaperinChangshaareaofasupertallbuildingdeepfoundationlayingprojectproposedinkarstareaofdeepfoundationpitwaterproofanddewateringdesigntechnologyandsuccessfulexperience,offerareferenceforsimilarengineering.

Keywords：deepfoundationpitkarstsealingprecipitation

一、工程及场地概况

本工程位于长沙市湘江东岸，拟建建筑物高179.50m，地上45层，地下4层，总建筑面积119000m2。拟开挖基坑深度26.50m，基坑底面积约16500m2。

拟建场地西距湘江直线距离约330mm，地下水位埋深在0.5～0.70m之间，与湘江河水有密切水力联系。场地上覆第四系杂填土层2.20～4.50m，粗砂层0.80-1.60m，可塑粉质粘土4.70-8.50m，中细砂层1.80-7.90m，软塑粉质粘土1.50--9.70m，下伏基岩为石炭系灰岩，岩溶发育，勘察过程中发现有十余处高约0.70～1.45m左右的溶洞，洞内充填泥流、泥沙，岩溶水极丰富。各岩土层参数见表1：

二、深基坑工程特点

⑴.拟建场地上覆土层厚达21.35～27.88m，其中中细砂层和软塑粉质粘土属软卧层，厚度达3.30～16.50m，地下潜水丰富，与湘江水有直接水力联系。

⑵.下伏碳系灰岩岩深发育，发现多处连通型溶洞，岩溶丰富，经现场试验与湘江水有直接联系。

⑶.拟建场地周围均为密集高层建筑和城市主干道，降水极易诱发地面沉降危及周邻建筑物及道路安全。

场地地下水高水位、地下水水量丰富，水源量大，止水、降水是本深基坑稳定、安全的核心和关键。

三、帷幕止水及降水方案

结合基坑支护采用地下钻孔桩连续墙方案，在考虑施工场地条件许可的情况下，比选了深层搅拌桩、预应力管桩、钻孔灌注桩等桩毕后，决定采用高压旋喷桩，与钻孔桩组成双排式地下连续墙，起到基坑支护与止水帷幕双重作用。

基坑施工设计采用逆作法，考虑本场地地下水位高，水量丰富特性，为防范施工过程帷幕局部发生渗水、漏水进而危及与支护工程安全的情况发生，在场地内及周邻采用局部降水措施。

四、止水帷幕设计

根据场地工程地质情况，基坑支护设计Ф1200＠1300mm钻孔桩，止水帷幕设计Ф600＠350mm旋喷桩。高压旋喷施工，按地层深度分别采用定喷和摆喷两种方式。各设计参数见表2：

在上部地层0-15m深度位置，按180°和225°两种角度进行摆高压摆喷，在下部15.00-27.50m深度位置，采用定喷方式，可使桩体固结体呈扇形加固，并使喷射体相到交叉重叠，形成稳固封闭墙体，起到止水作用。并与支护钻孔桩有机结合，互为加固屏障。

旋喷桩设计入岩0.50m，遇溶洞后应穿过溶洞底板0.50m，可有效解决岩溶水墙底绕流，并阻断水流作用。

五、降水井设计

考虑场地高水位和丰富地下水因素，为确保旋喷桩施工和基坑土方开挖，设计采用井管降水。基坑外围设计降水井16口，间距根据地层特点按25-45m布设，基坑内布设降水井10口。

降水井采用工程钻孔成井，成孔直径为300mm，为防止孔壁垮塌，采用钢管护壁，孔壁与护壁管之间填砾石作过滤层。

降水采用高扬程泥浆泵，根据支护桩施工阶段，单一井点或多井点同时降水根据施工进展情况确定。基坑内、外均布置水位观测和沉降观测点，及时掌握水位和周围沉降情况。

六、施工工艺

设计采用三重管高压旋喷工艺，压力值为20MPa。采用高压泵发出的高压喷射水流及环绕圆筒状气流，进行同轴喷射冲切土体，形成最大空隙，由高压泥浆泵注入压力为2-5MPa的水泥浆，喷嘴作旋转和提升运动，促使水泥浆混合土体颗粒凝固成固结体，连续并横向重叠搭接，从而形成地下连续墙。具体工艺参数见表3。

旋喷采取自下至上、连续注浆方式，如换班或停工恢复，需向下搭接不小于500mm长度，考虑场地各种土层，根据密实度、含水量及土粒颗粒大小应适当调整参数，以保证固结体的均匀和稳定。

施工工序为：

插管作业：钻孔定位→钻探成孔→插旋喷管，插入到设计深度，过程当中为防止泥砂堵塞喷嘴应射水下插，水压可控制在1.0MPa左右。

旋喷作业：水泥浆液配置→设定流量、压力、参数→旋转喷射→提升喷射→凝固成桩。水泥浆液初凝时间应提前试验，满足本场地高水位、水量丰富特点，介质浆液、水、空气压力、流量务必满足设计参数，试验及施工过程并做好记录。

降水井作业：孔位测定→钻探成孔→下井管→填砾→成井。在成孔过程中控制垂直度、深度。为防止钻孔垮塌和缩径，一定要确保井管居中、垂直、接头牢固。填砾时要求检查砾径，按要求双侧对称回填。抽水过程要及时量测水位，并作好记录。

七、结语

采用高压旋喷桩止水帷幕、大口径降水设计工艺，与钻孔桩基坑支护工程互为加固屏障，成功处理岩溶地区深基坑止水和降水问题，为基坑支护起到关键作用。本工程施工过程中，止水效果良好，同时有利的起到了增强加固支护体系的作用，设计工艺合理、安全，经济效益显著。