1 概述
漩流井为钢铁企业中转炉炼钢连铸、各品种轧钢厂的重要工艺设施，一般直径为18～25m，地下埋深为-20～30m，位于配备行车的厂房内，漩流井地面上有操作室、电气室等配套设施。漩流井的土建施工方式通常有：大放坡开挖、沉井法、逆作法，关键是解决深基坑的边坡支护问题。
逆作法是在上部结构形成后，将地下结构自上往下逐层施工，基坑内存在一定数量的支承柱和降水管点，非常不利于土方的机械开挖，可操作性不强。
沉井法是先在地表制作成一个沉井，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，最后在沉井里面进行内部结构施工，技术上比较稳妥可靠，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载。也有部分钢铁企业采用该施工方法。其缺点就是施工工期长，技术要求高，最致命的是在沉井过程中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难，特别是在钢铁企业的技术改造中，地下的旧基础以及地下浅层基岩的起伏不定，沉井倾斜或下沉困难事故不可避免。
柳钢在近十多年的漩流井开挖施工中，通常大开挖施工，边坡采用喷锚支护技术进行支护施工。该支护方式为逐段开挖，逐段按一定间隙布设锚杆，并在边坡表面布设钢筋网后用喷射混凝土浇筑硬化覆盖。其特点是结构简单、稳定性好，放坡系数小，但喷锚与开挖同步进行，占用工期较长，先挖后支护，基坑边坡的位移和变形难以预控，一旦出现质量问题，纠正和补救比较困难，地下水患复杂，排水设施应急难。虽然该支护方式放坡系数小，但是其地面上相近的厂房、操作室、电气室等土建施工依然无法开展，即便安排后序施工，也造成相邻近的建筑基础落在回填土上，很难保证承载力和沉降。
在工程施工管理中，漩流井施工常常列为关键线路，严重制约了整个工程的进度。从设计方案讨论到施工完毕的整个过程，详细分析和研究了复杂地质条件下的特大超深漩流井工程的施工工艺、施工过程中的难点和特点，以缩短施工进度和提高边坡安全稳定性。经过各种施工方案的比对，从综合工期、可操作性、工艺简单、总体投资少等各方面考虑，最终选择采用冲孔灌注桩围护支撑方式进行边坡支护施工。
2 选择冲孔灌注桩围护支撑方式的优势
冲孔灌注桩支护特点是稳定性高、工期短、无需放坡，利用成排布设，桩顶加设冠梁，形成悬臂墙支护，但成桩施工进度慢，产生的泥浆清理难。
针对该漩流井为圆形单筒结构的特点，并与以往喷锚支护方式比对后，采用冲孔灌注桩围护支撑方案的优势归纳如下：
（1）冲孔灌注桩围护支撑无需放坡，在支撑体系完成后，漩流井地面相近的土建项目可同步施工。
（2）冲孔灌注桩稳定性好，刚度强，能抵抗大多数边坡的扰动。
（3）利用漩流井截面为圆形单筒结构特点，成排布设冲孔灌注桩，除桩顶加设冠梁外，只需在内径增设钢筋混凝土加劲环梁，就可以将悬臂桩墙转变成钢性桩墙支护，大幅度提高边坡安全稳定性。
（4）冲孔灌注桩虽然成桩施工进度慢，但是可以提前单独施工（或与其他桩基础同步施工），不占用关键线路工期。
（5）投资费用低。经过查阅近10年柳钢漩流井施工结算，单单是喷锚费用均为200万元以上，还未计算增加开挖面积的土方挖运和回填的费用。而采用冲孔灌注桩围护支撑体系，其费用可控制在150万元左右，主要是成桩、环梁和土石方费用，桩的大小选择性价比较高的桩径φ800mm，根据地质报告和漩流井结构特点，支护桩长为15m。
（6）15m深的冲孔灌注支护桩为端承桩，与微风化白云岩层基岩有效锚固，漩流井结构壁可以与内径环梁及桩身镶嵌浇筑，大大提高漩流井的抗浮能力，并经设计验算，可以取消漩流井底部抗浮锚杆的施工，既能解决井底带水施工锚杆的难题，又能节约投资。
3 工程概况
该漩流井位于柳钢转炉厂连铸车间的24m跨厂房内，为圆形单筒体结构，外筒直径20m，筒壁厚度为1m，混凝土强度C30，在-14m以下内收成倒锥台形状，底板厚度为1.5m，池底标高为-23.33m，距离厂房柱1～4m，无放坡条件。
地质状况：第①层杂填土，层厚0.9～6.1m，主要由砼地板、碎石、片石、砼基础、黏性土等组成；第②层硬塑状红黏土厚度3.8～18.7m；第③层强风化白云岩层顶面埋深9.80～20.7m；第④层中风化白云岩层顶面埋深10.9～23.8m；第⑤层微风化白云岩层顶面埋深11.9～27.2m。地下水位-3m。
4 冲孔灌注桩支护方案优化
（1）为降低孔桩施工费用，经比对后，冲孔灌注桩选择性价比较高的桩径为φ800mm，混凝土强度C30。
（2）支护桩的设置优化。桩围护布置直径过大，必定会增加冲孔灌注桩的数量和桩施工时间，既废工废时，又增加投资，因此在布置冲孔灌注桩优化时，只需充分考虑预留内环梁尺寸，环梁空间同时应满足漩流井结构壁施工作业面，冲孔灌注桩定位在距漩流井外径以外2m处打入一圈，形成直径为24.8m围护桩结构。
（3）冲孔灌注桩在施工过程会造成一定的充盈系数，充盈系数按1.3考虑，冲孔灌注桩中心间距按1.1mm布孔。
（4）冲孔灌注桩桩身长度优化。在不影响地面建构筑物土建施工的前提下，为减少围护桩开挖后的悬臂长度，桩顶标高设为-1.9m；地质勘察报告说明中风化白云岩层顶面埋深10.9～23.8m，漩流井结构中在-14m以下内收成倒锥台体，因此冲孔灌注桩终孔深度必须同时满足：孔深大于-15m，并且桩身嵌入中风化岩1m（端承桩）。
（5）冲孔灌注桩围护支撑结构的受力计算优化：主要是配筋计算、环梁和悬臂桩内力计算及稳定性计算（设计计算略）。桩顶设一道帽梁，桩内环中段及桩底附近分别各设一道环形梁支撑，满足支护受力要求，环梁在开挖到相应标高时施工。
另外，根据建设部建质200987号文规定：对于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，施工单位应当组织不少于5人以上专家对专项方案进行论证。该漩流井深基坑冲孔灌注桩围护支护方案，得到专家论证和监理审查批准。
孔桩围护布置和支撑结构体系如图1所示。
图1 孔桩围护布置和支撑结构体系
5 冲孔灌注桩围护支撑体系施工质量控制
（1）冲孔灌注桩是成熟的桩施工工艺，关键工艺为重锤冲孔、泥浆护壁、泥浆正循环清孔，钢筋笼制安、水下浇筑，做好这几个环节的质量监控便可保证成桩质量。
（2）必须保证冲孔灌注桩桩身的垂直度，不能斜入漩流井的结构内。在桩基成孔过程中要加强巡检，及时监控垂直度，一旦偏移，必须采抛石低锤纠偏。
（3）因为桩间距小，为保证桩身质量不受下一根桩施工影响，冲孔灌注桩施工必须采用隔桩跳打法，中间间隔3根桩位跳桩打孔，相邻桩位的施工必须间隔24h，在混凝土强度达到50%以上才能对相邻的桩开孔，防止新浇筑相邻桩身因受振动而混凝土塌落或桩身损伤。
（4）冲孔灌注桩作为支护支撑体系，桩施工完成后按规范要求养护28天达到设计强度才能进行下步开挖施工，桩身检测只需采取小应变动测检测其桩身的完整性即可。
（5）漩流井内深基坑内开挖时，桩身之间应采用挂钢筋网后喷射混凝土支护桩间土，随着土方开挖交替布设施工，防止桩间土因地下水或雨淋脱落，喷射混凝壁按梅花状留设泻水孔，确保基坑内施工人员安全。
（6）内环加劲环梁的钢筋与冲孔灌注桩的主筋焊接，并进行植筋锚固，加劲环梁施工完后，必须在养护强度大于80%设计强度后，才能继续往下开挖。
（7）漩流井内开挖过程的降水要连续有组织排水，否则因间断排水造成地下水位上下反复，从而影响围护支撑体系和边坡土质的不稳定。
（8）施工期间，定期做好边坡位移和沉降观测记录。
6 结语
该漩流井深基坑采用冲孔灌注桩围护支撑体系，满足了周围生产设施和生产厂房土建同步施工要求，同时缩短工期一个多月时间，边坡安全稳定性得到大幅度提高，边坡稳定无位移，给基坑内长时间施工提供安全保障，取得了非常好的效果。
本工程的实践证明，冲孔灌注桩在解决施工场地狭窄、自然放坡开挖困难、地下水位较高且持力层埋藏较深的水工建筑物设计和施工中，具有施工方法简单、施工速度较快、节省投资和安全可靠的优点，是一种切实可行的深基坑支护方案。在施工过程中，要注意冲孔灌注桩的嵌固深度、桩身垂直度、泥浆护壁、水下混凝土灌注等问题，这也是确保排桩质量和安全的关键。漩流井深基坑采用冲孔灌注桩围护支撑体系，既能缩短工期，又能提高边坡稳定性，同时还能节约投资费用，简单、直观，满足周围生产设施土建同步施工要求，边坡稳定无位移，为基坑内长时间开挖、破岩施工提供安全保障，在柳钢后序四棒、五棒、六棒工程的漩流井施工中得到推广应用。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012[S]．
[2]建筑与市政降水工程技术规范（JBJ/T111-98）[S]．
收稿日期：2018-02-26
作者简介：韦坚（1969-），男，广西柳江人，供职于广西柳州钢铁集团有限公司机动工程部，研究方向：土建工程现场施工管理。
