某大型臨水深基坑工程質(zhì)量控制要點分析

李 武

（上海上咨建設(shè)工程咨詢有限公司，上海 200003）

1 基坑概況

某大型臨水深基坑位于臨空商務區(qū)內(nèi)，基坑面積54650 m2，基坑周長約 1730 m?；臃譃锳、B、C 三塊區(qū)域，開挖深度：基坑 B 區(qū)開挖深度為9.4 m～9.7 m，基坑A 區(qū)開挖深度為5.25 m～6.05 m，基坑 C 區(qū)開挖深度 5.75 m～5.85 m?；铀闹芘R水情況：基坑 B 區(qū)距河 6.7 m，基坑 A區(qū)距河 6.1 m，基坑 C 區(qū)距河 50 m。圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計情況：基坑 B 區(qū)擬采用周圈卸載后鉆孔灌注樁排樁承重、二道三軸水泥攪拌樁止水帷幕＋一道混凝土支撐圍護結(jié)構(gòu)型式；基坑 A區(qū)和基坑 C 區(qū)(略)。

2 工程地質(zhì)特點

基坑開挖深度范圍內(nèi)的第③2砂質(zhì)粉土層滲透系數(shù)較大，在動水壓力下，易產(chǎn)生滲水、流砂和管涌等現(xiàn)象，圍護結(jié)構(gòu)應確保良好的止水性能。

埋深約 25 m的第⑤2砂質(zhì)粉土層為微承壓含水層，埋深約 43.5 m的第⑦砂質(zhì)粉土層為承壓含水層，需設(shè)置降壓井抽水，及時降低下部微承壓含水層的水頭高度，防止基坑底板突涌等不良現(xiàn)象的發(fā)生，確保基坑開挖后基坑底的穩(wěn)定，以保證基坑開挖的安全性。

3 深基坑工程質(zhì)量控制要點分析

3.1 鉆孔灌注樁排樁

鉆孔灌注樁工程施工中，成孔和水下混凝土灌注是兩道最關(guān)鍵的工序，該工序?qū)嵤┑谋旧韺Τ蓸顿|(zhì)量具有決定性影響。所以，成孔和水下混凝土灌注作業(yè)開工前，必須認真檢查是否按施工組織設(shè)計要求，是否落實了有關(guān)技術(shù)措施和安全技術(shù)措施。

灌注樁排樁應采用間隔成樁的施工順序，剛完成混凝土澆筑的樁與鄰樁成孔安全距離不應小于4 倍的樁徑，或間隔時間不應少于36 h。

灌注樁排樁樁頂鑿去浮漿后樁頂混凝土強度應滿足設(shè)計要求。

樁身范圍內(nèi)存在較厚的粉性土、砂土層時，應適當提高泥漿比重和增加泥漿粘度，必要時可采用膨潤土泥漿護壁。

灌注樁主筋保護層厚度 40 mm；樁位偏差≤50 mm，樁徑偏差 ±30 mm，樁身垂直度偏差 1/100，混凝土充盈系數(shù)為1.0～1.3，沉渣厚度應小于150 mm。

主筋連接采用搭接焊接，焊縫長度≥10 d，在同一截面上的接頭數(shù)量不得大于主筋總數(shù)的1/2。主筋焊接接頭間距應大于1000 mm，螺旋筋箍和加強筋箍與主筋之間必須點焊。

施工中應采取措施確保成孔質(zhì)量，并做好成樁過程中各個環(huán)節(jié)的施工原始記錄和測試工作。每一道工序結(jié)束時必須驗收，確認合格后才能進行下道工序的施工。

抗壓強度試塊每 50 m3混凝土 1 組試塊，且每臺班 1 組試塊。應隨機抽取總樁數(shù)的10%(且不少于10 根)圍護灌注樁進行低應變動測，以檢測樁身完整性。

立柱灌注樁定位偏差不大于20 mm，成孔垂直度≤1/150，沉渣厚度應不大于100 mm，抗壓強度試塊每 50 mm混凝土 1 組，且每根樁不少于1 組。

3.2 三軸攪拌樁止水帷幕

三軸攪拌樁采用一噴一攪、套接一孔的施工工藝。攪拌樁水泥摻量20%，土體容重統(tǒng)一取 18 kN/m3，每方水泥用量為360 kg，水灰比 1.20，攪拌樁養(yǎng)護期不得小于28 d，28 d 齡期無側(cè)限抗壓強度不得小于0.8 MPa。

攪拌下沉速度應控制在 0.5 m/min～1 m/min 范圍內(nèi)，提升速度應控制在 1 m/min～2 m/min 范圍內(nèi)，并保持勻速下沉或提升。提升時不應在孔內(nèi)產(chǎn)生負壓以免造成周邊土體的過大擾動，攪拌次數(shù)或攪拌時間應保證水泥土攪拌樁的成樁質(zhì)量。鄰近河道邊時，攪拌下沉速度應控制在 0.5 m/min～0.8 m/min 范圍內(nèi)，提升速度應控制在 1 m/min 內(nèi)，噴漿壓力不應大于0.8 MPa。

施工前應通過成樁試驗確定攪拌下沉和提升速度、水泥漿液水灰比等工藝參數(shù)及成樁工藝，試樁試驗不應少于2根，成樁試驗應始終在監(jiān)理人員檢查下施工，并須有包括水泥投放量、漿液水灰比(宜用比重法控制)、漿液泵送時間、攪拌下沉及提升時間、樁長及垂直度控制辦法等內(nèi)容的施工記錄。

攪拌樁施工應有連續(xù)性，對于24 h 以上的施工冷縫均需在接頭旁加樁補強。

攪拌樁成樁質(zhì)量檢測標準：樁底標高誤差≤5 cm，平面定位誤差≤5 cm，樁徑誤差≤1 cm。

攪拌樁施工至相鄰保護對象時，應減緩施工速度，并加強監(jiān)測和觀察，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及觀察信息調(diào)整攪拌施工速度。

基坑開挖前應采用漿液試塊強度試驗的方式檢驗水泥土攪拌樁的樁身強度，每臺班抽查 1 根樁，每根樁設(shè)不少于2個取樣點，應在基坑坑底以上 1 m 范圍內(nèi)和坑底以上最軟弱土層處的攪拌樁內(nèi)設(shè)置取樣點，每個取樣點制作 3 件試塊，試塊應及時密封水下養(yǎng)護 28 d 后進行無側(cè)限抗壓強度試驗。

必要時可在達到 28 d 齡期后隨機選取 2%(不少于3 根)的攪拌樁進行鉆芯取樣，檢查攪拌樁的成樁長度和強度等。

3.3 混凝土支撐

支撐系統(tǒng)主筋保護層厚度為35 mm，需養(yǎng)護至 80% 設(shè)計強度方可開挖下層土方。頂圈粱和鉆孔樁連接處鉆孔樁樁頂必須鑿毛并清除干凈，二者連接接縫按“施工縫”要求處理。支撐標高允許偏差 2 cm，支撐軸線平面位置允許偏差為3 cm，混凝土支撐截面尺寸允許偏差 ＋2 cm、-1 cm。圈梁斷面必須保證最小斷面處不小于設(shè)計要求斷面。

3.4 鋼立柱

鋼立柱定位偏差≤20 mm，垂直度應≤1/200，形心轉(zhuǎn)角5°以內(nèi)，未注明處焊縫高 8 mm、滿焊，三級焊縫。

鋼立柱與立柱灌注樁鋼筋籠焊接后一起吊入鉆孔，放置時要求鋼格構(gòu)立柱邊平行于支撐軸線；要求有明顯標志露出地面以標明鋼立柱的位置，嚴禁挖機損壞鋼立柱頂部。

立柱周邊的樁孔應采用砂石均勻回填密實，挖土時，立柱周邊應均勻掏空，避免鋼立柱受側(cè)壓力。

3.5 基坑降水

本工程基坑 B 區(qū)地下二層區(qū)域擬采用真空深井降水，預降水時間不宜少于20 d，坑內(nèi)地下水降低至開挖面以下0.5 m～1.0 m 后方可開始進行相應土方的開挖。

除降水井點外，基坑內(nèi)外應設(shè)置集水井、排水溝、盲溝等可靠的明排水系統(tǒng)。排水溝宜布置在止水帷幕外邊緣 0.5 m以外；要有可靠的防滲應急措施，防止地表水通過地表開裂滲入坑周土中。

基坑施工過程中，應對坑內(nèi)外地下水控制效果進行動態(tài)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工，做到按需降水。

真空深井每個真空泵最多作用 2 口深井，真空表讀數(shù)應不小于0.07 MPa。深井井管隨挖土逐步割除時，須重新采用粘土及塑料薄膜封孔以保證真空度。土方開挖時需設(shè)明顯標志防止挖機及土方車損壞井管。應按規(guī)定清洗濾井，沖除沉渣。同時應確保圍填砂礫濾料的施工質(zhì)量，做到出水常清，對出水渾濁的井點管應予以維修或更換。施工前應根據(jù)承壓水頭實測情況復核坑底抗突涌問題，如需降壓，則需布置降壓控制井。汛期應加強對周邊河水位的控制，確保雨季河面水位不高于2.55(絕對標高、河道設(shè)計常水位)。

3.6 土方開挖

在開挖過程中如發(fā)現(xiàn)圍護體系險情，監(jiān)測單位應立即通知總承包和有關(guān)各方，以便采取相應的措施。

基坑開挖時由測量員負責挖土標高控制，基底 200～300厚土方采用人工配合簽土，以免超挖。土方開挖按踏步式逐行進行，分層挖土的厚度 2.0 m～2.5 m，不準一次突發(fā)性開挖到底，避免土體大量挖除后，造成圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向應力增大而產(chǎn)生險情。土方開挖中、后開挖土方留坡 1：1～1：1.5。挖土過程中，保證地下水位距離挖土面 1 m 以上，為保證排水效果，應配上足夠潛水泵進行明(暗)排水。為防止開挖過程中圍護體系發(fā)生意外，挖土深度應嚴格控制，每次挖土絕不超挖。機械進出通道處，事先在基坑護壁及支撐附近鋪設(shè)路基箱，以分散壓力。挖土時，嚴禁抓斗碰撞圍護墻體及工程樁，其周圍的土方均用小挖土機和人工挖土。施工時，嚴格控制相鄰土層高差 2 m左右，為確保土坡自身穩(wěn)定，尤其在立樁和工程樁附近嚴禁土坡坡度＞45°。

3.7 基坑變形監(jiān)測

根據(jù)上海市標準《基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程》，首先需明確本工程基坑監(jiān)測等級、其次需明確基坑監(jiān)測內(nèi)容、最后需明確基坑監(jiān)測報警值。

基坑監(jiān)測內(nèi)容：圍護結(jié)構(gòu)頂面位移、沉降監(jiān)測；深層土體的位移監(jiān)測(測斜)；立柱沉降監(jiān)測；坑外、坑內(nèi)水位變化監(jiān)測；周圍地下管線的沉降、側(cè)向位移監(jiān)測；臨近建(構(gòu))筑物(構(gòu)筑物)的沉降監(jiān)測；支撐軸力監(jiān)測。

監(jiān)測數(shù)據(jù)必須做到及時、準確和完整，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，加強監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)未達到報警值期間，應向設(shè)計單位每周提交一次書面監(jiān)測結(jié)果(包括每天的監(jiān)測數(shù)據(jù)及周報)，監(jiān)測材料上應注明對應的施工工況及工況平面分布圖等施工信息，便于相關(guān)各方分析監(jiān)測結(jié)果所反映的情況。

監(jiān)測數(shù)據(jù)如達到或超過報警值應及時通報有關(guān)各方，以期盡快采取有效措施保證本工程順利進展。

對原始數(shù)據(jù)要進行分析，去偽存真后方可進行計算，并繪制觀測讀數(shù)與時間、深度及開挖過程曲線，按施工階段提出簡報。監(jiān)測工作貫穿基坑工程始終，待全部資料備齊后，應提供完整電子版監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測時程曲線圖及監(jiān)測報告予圍護設(shè)計單位及相關(guān)各方。

4 結(jié) 語

大型臨水深基坑工程，其圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工組織、施工監(jiān)理均有成熟的經(jīng)驗可以借鑒，而本基坑開挖深度達到9.4 m～9.7 m，圍護結(jié)構(gòu)采取周圈卸載后鉆孔灌注樁排樁承重、二道三軸水泥攪拌樁止水帷幕僅用一道混凝土支撐圍護結(jié)構(gòu)型式，在保證基坑側(cè)壁剛度方面比較冒進。工程實踐表明：工程的主要風險來自對地下水位的控制，特別是臨水深基坑，在河水動力作用下，基坑側(cè)壁變形要大于遠離河岸水體的一側(cè)。因此，基坑工程各主要工序施工質(zhì)量控制尤其是承重墻體、支撐體系、止水帷幕的效果等是降低基坑風險的主要控制手段，在今后類似基坑工程施工中應引起充分的重視。