摘要：某沿海石油化工项目地基为填海造陆形成， 地层上部覆盖有大量的块石， 下部为深厚淤泥， 介绍该工程中雨水提升水池的基坑支护设计和施工实践， 供类似工程参考。
关键词：块石地基； 淤泥地基； 深基坑支护； 深基坑施工； 填海造陆；
0 引言
石油化工项目因其对位置需求的特殊性， 场地常布置在沿海沿江周边， 地基往往为填海造陆形成， 由于填海过程中的土质和分层回填难以保证， 完工后的地基往往地层变化较大， 土层性质复杂， 给工程建设带来了巨大挑战。常见的填海工程中以淤泥为主要填料， 受工程管理方式及工期制约[1], 短期内的处理方式往往有限[2], 固结沉降只能完成其中的一部分， 基础施工时部分淤泥层的性质仍较差， 特别是受扰动时， 各项指标下降较快[3].在淤泥层中进行基坑支护和开挖， 方式多样， 但受制于工期、环境限制， 需要选择符合项目需要的方案[4,5], 同时要考虑采用地基处理和基坑支护相结合的方式， 提高边坡稳定性[6,7].
本文中的项目位于沿海区域， 场地原貌为滩涂， 受当地土方资源限制， 回填覆盖层全部为块石， 且深度不一， 相较于其它淤泥地层， 本项目更为复杂， 施工难度较大。本文以其中的雨水提升池施工为案例， 介绍此种地层下基坑支护和开挖方法， 供类似项目借鉴。
1 工程概况
项目场地面积约45万m2, 原始地貌类型属于浅海滩涂地貌， 经填海造地平整而成， 场地岩土层自上而下分布5个大层， 即人工填土层、海相沉积层、海陆交互相沉积层、残积层及粉砂岩风化层， 主要地层厚度及岩性如表1所示。
表1 地层特性
场地地下水主要赋存于人工填土层块石孔隙中， 为上层滞水， 地下水位平均埋深约2.92 m, 水位受海水潮位影响而变化。
雨水提升池位于场地中部， 为钢筋混凝土结构， 底板尺寸34.8 m×36.8 m, 平均埋深7.0 m, 局部埋深9.0 m.根据勘察情况， 基坑开挖范围内的地层分布情况：上部为块石填土层 （2.0~7.0 m） , 下部为淤泥层。设计要求对水池底部地层进行水泥土搅拌桩加固处理， 以满足水池承载力需要。
2 基坑支护方式选择
2.1 基坑支护难点
地层地下水系与大海相通， 补给源充足， 并且块石填石层透水性极强， 在基坑开挖前要做好基坑止水帷幕， 阻止地下水向基坑大量涌入。常规的止水帷幕做法有2种方式， 即深层水泥搅拌桩和高压旋喷止水桩， 主要的难点有：
⑴深层水泥搅拌桩受其施工工艺的限制， 若不采取特殊措施， 在块石填土层中无法施工。
⑵高压旋喷止水桩， 是利用高压喷射纯水泥浆破岩， 形成水泥柱状体从而形成止水帷幕。但由于该块石填土层孔隙较大， 会造成水泥浆的大量流失， 很难形成水泥柱状体， 从而起不到形成止水帷幕的功效。
⑶因块石层下即为淤泥地层， 需要考虑支护结构的稳定性， 由于淤泥为饱和流塑状， 锚索及土钉在该层的锚固力极其有限， 所以常规的桩锚结构、锚索结构、土钉墙结构等均不适用。
⑷若采用水泥挡土墙结构需进行深层水泥搅拌桩施工， 难以穿越块石填土层；而桩和内支撑结构及地下连续墙和内支撑结构形式， 在支护桩施工中需采用冲孔灌注桩进行成桩/槽。根据本项目前期桩基础试验成果， 冲孔灌注桩成孔困难， 塌孔严重， 工期较长， 效率大大降低。
⑸该地块具备足够的放坡空间， 但淤泥地层的抗滑移稳定性不够， 不能单独采用放坡结构形式。
2.2 基坑支护形式选择
在综合分析基坑支护的重难点后， 结合现场施工需要， 在基坑开挖的同时需要给出周边的其它施工作业面， 以及防止周边地面下沉影响周围已建设施， 采用放坡和支护桩相结合的方式， 上部填石层采用水泥砂浆桩形成止水帷幕， 坡底增设抗滑桩确保基坑的抗滑移稳定性， 同时在基坑开挖的过程中增设水平向及垂直向注浆锚管， 通过向地层内注入水泥浆改善地层的力学参数， 确保基坑支护结构的稳定性。
2.3 基坑支护设计
根据勘察报告中此处钻孔的情况， 选取确定的土层力学参数， 具体如表2所示。
表2 基坑边坡支护设计参数
基坑开挖深度约为7.0 m, 局部为9.0 m.基坑底尺寸为38.0 m×40.0 m, 基坑顶尺寸为62.0 m×63.0 m.基坑在填石层按1∶1.3放坡， 留设1.5 m宽平台， 在淤泥段按1∶1.5放坡， 设置水平锚杆及竖向锚杆进行分层支护， 坡脚设置格栅式搅拌桩， 止水帷幕采用400@600压密砂桩。典型的坡面设计如图1所示。
主要设计参数：
⑴锚杆：采用48钢管， 用压力注浆法注入水泥浆。一次常压注浆， 注浆压力约0.5~0.8 MPa;
⑵面层：坡面挂8钢筋网@200 mm×200 mm, 与锚杆端部采用钢筋焊接连接， 喷射混凝土面层， 面层混凝土强度C20, 厚150 mm.
⑶水泥搅拌桩：桩径800mm, 间距650mm, 桩间搭接距离为150mm, 水泥掺入比15%, 水灰比0.4~0.5.
图1 基坑支护典型坡面设计
3 基坑支护施工与开挖
为解决上部填石层的止水问题， 采用水泥砂浆止水桩止水， 施工时沿基坑四周对块石层进行带状换填， 土方就地采用挖出的淤泥土， 换填时须分段进行， 防止下部淤泥上涌， 换填完成后进行水泥砂浆止水桩施工， 达到龄期后开始开挖基坑内土方。
基坑土方开挖遵守分区、分层、分段、对称、均衡、适时的原则。整个基坑可分为两大区域， 即“周边区” （支护工作区， 按支护底边线向坑内约8 m范围） 及“中心区” （相对自由开挖区） , 由“周边区”向“中心区”方向退挖， 出土通道留在中心区并通过预留出土口， 出土口处最后开挖支护。
土方开挖时， 每层锚杆分一层， 每层高度与锚杆垂直间距相一致， 开挖一层支护一层， 且每层分段开挖， 分段长度10~15 m.允许跳挖， 每次开挖多段， 各段之间间隔5 m以上， 但绝不允许超挖， 并设专人规划和指挥。
基坑开挖至-3.5 m平台时， 基坑支护结构搅拌桩和水池底部搅拌站同时施工， 达到整个基坑范围内土体同时加固的目的， 局部软弱地层及覆盖有填石的区域进行换填， 满足机械行走要求；搅拌站采用“四喷四搅”工艺， 喷浆法施工。
基坑开挖过程中对基坑顶部位移进行观测， 结果满足规范要求。开挖后基坑的整体稳定性较好， 填石层的止水帷幕发挥了良好的作用， 基坑内无地下水汇聚。
4 结论
块石和淤泥相结合的地层中， 对填石及其赋存的地下水的处理是基坑设计和施工的关键， 本文提出了采用带状换填、循序推进的方式进行上部止水帷幕的施工， 在淤泥层中打入注浆花管提高边坡的稳定性， 底部采用水泥土搅拌站加固土体防止滑移， 同时采用格栅式布置， 相较于其它支护方式既确保了基坑稳定， 又节约了大量成本， 对类似的地层基坑开挖工程具有较好的推广价值。
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