西北非沿海地区深基坑排水经济性分析

西北非沿海地区深基坑排水经济性分析

施强强  ,刘腾飞

中国电建集团港航建设有限公司，天津市  300457

摘要：本文根据西北非沿海国家毛里塔尼亚在建宾馆深基坑工程施工经验，结合当地实际条件，从控制工程造价的角度，探讨了深基坑排水的一些处理方案，供类似施工参考。

关键词：西北非；沿海地区；深基坑；排水

毛里塔尼亚喜来登宾馆项目位于大西洋边缘，距离海岸线不足6公里，地下水较为丰富，场地原始绝对高程不足1米，地下水位很高，基坑开挖最低处为-8.95m，地下室建筑面积超过4000m2；基坑地质为沙质岩层，渗透系数大，容易产生管涌、流沙等问题。此外建筑物周围有国会、外交部、城市道路。为了避免基坑降水过程中出现基坑坍塌、地面沉降等问题，项目部经过经济技术比较，决定采用拉森钢板桩止水帷幕(型号为AZ18-700，单桩长度15m），增加大渗流长度，起到了一定的止水和增强基坑稳定性的效果。由于毛里塔尼亚地区的特殊性，地面以下几十米深度范围内均没有严格意义上的不透水层，所以即便在基坑四周部署了封闭的钢板桩止水帷幕之后，基坑的涌水量还是不容小觑。而整个城市又缺乏完善的排水管网，导致从基坑内抽出的地下水无法通过城市管网排走，使一个在中国非常简单的基坑排水问题在落后的非洲城市却成了较为棘手的问题。为了解决此问题，项目部分析讨论了多种方法，主要有筑围堰构建渗坑法，铺设排水管道法，罐车运输法，人工加压回灌地下水法。最后，基于有限的地质勘探资料，项目从技术、经济、以及安全性多角度综合进行比较分析，决定修建排水管道往海边排水，一举解决了困扰项目已久的排水问题。

本文结合项目实际情况及当地施工条件，以下就喜来登宾馆项目目前的钢板桩支护，以及项目之初可能采取的基坑围护方式：重力式挡墙支护、地下连续墙支护、钻孔灌注桩支护可行性及经济性进行对比分析。

1、钢板桩支护

1.1.选择钢板桩支护的背景

(1)基坑涌水量计算：

依据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）附录E.0.2方法计算。

群井按大井简化时，均质含水层潜水非完整井的基坑降水总涌水量可按下列公式计算：

其中，Q基坑降水总涌水量，m3/d；

k为渗透系数，m/d；

H为潜水含水层厚度，m；

R为降水影响半径，m；

r0为基坑等效半径，m；

A为基坑面积，m2；

h为降水后基坑内水位高度，m；

l为过滤器进水部分长度，m。

各参数及计算结果如下表

注：依据地勘资料，渗透系数k=1.13×10-5m/s=0.976m/d。

(2)考虑到设计基坑涌水量不大（不足1000m3/每天），且项目部自有打桩设备及打桩方面的施工经验，基础施工完成后拔出钢板桩可以重复利用到其他在建项目的海上回填区围护，项目选择施打钢板桩止水、水帷幕进行截水及基坑围护。

1.2经济性分析：

按照实际施工情况，钢板桩施打历时3个月，主要施工设备为100吨履带吊，柴油锤，振动锤，发电机等。经计算，直接费用如下表：

2、重力式挡墙支护

根据本技术报告重力式挡墙施工技术要求，若采用深层水泥搅拌桩，桩径1米，搅拌深度10米，考虑到施工场地较为开阔，只要目的是止水，宽度可以降低至2桩咬合宽度，基坑一周540米，经计算，直接费用为168.72万美元。

除了造价高之外，由于项目部在当地没有重力式挡墙施工设备及施工经验，整个毛塔无此类施工先例，当地无设备可以租赁。项目地处国外，工程量较小，国内专业施工队不愿承包，除非开出很高的价格，因此，项目成立之初没有采用这种施工方法。

3、地下连续墙支护

3.1可行性分析

按照国内较为成熟的做法，宾馆项目基坑支护及节水较为适宜采用地下连续墙，支护强度高止水效果好。但落实到具体项目，有以下几点实际情况：喜来登宾馆项目基础底板初步设计为扩大基础，不允许地连墙做为地下室结构的一部分，且设计/监理单位为世界著名设计公司DAR，所建建筑物为世界著名的喜来登连锁酒店，在一开始不允许施工单位改变设计，所以地下室连续墙只能单纯的用作支护/截水结构；若地下室连续墙据基坑较近，开挖后形成悬臂式支护结构，此时按照规范规定不仅墙厚要达到600mm以上，而且开挖过程中要设立现浇钢筋混凝土支撑体系或钢支撑体系，这不紧大大增加施工难度，降低施工的安全系数，而且把放坡开挖基坑速度快、安全经济的优点全部抹灭，因此，若采用地下连续墙，只能利用其良好的止水性的功能，施工范围也和钢板桩、重力式挡墙一样在距基坑一定距离外施工。

3.2经济性分析

采用履带吊结合成槽机，在护壁泥浆的作用下开挖成槽，墙厚400mm，墙高10m，水泥最小用量400kg/m3，经计算最小钢筋用量取50kg/m3混凝土，直接费用如下表：

4、钻孔灌注桩支护

4.1可行性分析

若采用钻孔灌注桩结合旋喷桩的形式，也可以起到止水的作用，利用国内专业施工队伍施工基础桩基之便，倒也是一个可行的方法，只是需要再从国内调来一台旋喷机。

4.2经济性分析

采用桩径均为1m的混凝土灌注桩和旋喷桩间隔排布，混凝土桩间距离取0.5米，旋喷桩布置在混凝土灌注桩桩间外围，桩长10m，灌注桩采用基础桩基的分包价格，经计算直接费用为289.08万美元

经过以上分析，考虑到施工的经济性，从施工难易程度及钢板桩材料回收后可用于毛塔渔港项目围堰的角度，毛里塔尼亚喜来登宾馆项目一开始采用钢板桩帷幕止水完全是可行的，只是在后来开挖过程中，由于实际涌水量远大于设计涌水量（最高达30000m3/每天），加之项目停工一年半的时间，钢板桩打入地下时间过长导致止水效果不佳，满足不了基坑降水的施工的要求，需要采取其他辅助措施。

结语：由于项目所在地排水条件有限，基坑涌水量大大超过设计值，常规降水方法已经不能满足类似五星级宾馆项目这样的深基坑的排水要求，加之此项目基坑的施工难度在当地实属罕见，之前没有如此大规模的基坑降水的先例，项目基坑降水过程也是逐步摸索的过程。就项目所处的实际情况而言，能成功的降水并完成地下室施工实属不易了。

当然，回顾喜来登宾馆整个基坑降水过程，以及本文对各方案的比分析，还是有更好的方法供以后类似项目借鉴的：首先应该重视地质勘探，确保资料的准确定，避免实际设计资料和施工情况不相符的情况出现；其次，类似喜来登宾馆这样开挖面积大、开挖深度深、基坑涌水量大的基坑降水工程，在桩基施工前，可采用满堂式深层搅拌地基处理术对开挖深度下及开挖深度周围土体进行加固，形成地下不透水层，然后钻机穿过不透水层进行桩基施工，或者采用止水效果较好的地下连续墙对基坑四周进行截水，从而防止地下及地上水大规模的涌入基坑；最后采用放坡开挖、集水明排的方式处理基坑内和坑外少量渗漏出来的水。