大型深基坑施工技術(shù)及特殊情況的應(yīng)急處理

孫小蔭

(揚(yáng)州市揚(yáng)子江置業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇揚(yáng)州 225000)

1 工程概況

揚(yáng)子·商城國際C-1樓工程位于揚(yáng)州市江陽中路與維揚(yáng)路交界處西北側(cè)，建筑物地上21層，地下2層。地下室呈“L”形狀，東西最長約為250 m，南北最長約為180 m，基坑面積約26 000 m2，埋深10.85 m～12.05 m?；?xùn)|臨城市主干道，“L”形西、南側(cè)與揚(yáng)州商城(淺基礎(chǔ)，4層)相鄰，西側(cè)為花園國際大酒店(筏板基礎(chǔ)，13層)，北側(cè)為居民住宅樓小區(qū)。

2 地質(zhì)條件

1)開挖深度影響范圍內(nèi)巖土層分布如下:①層:雜填土，厚度0.40m ～1.80m，平均1.00m，層底標(biāo)高5.00m ～6.35m。②層:粉土，厚度3.20 m ～5.20 m，平均4.18m，層底標(biāo)高0.60 m ～2.47 m。③層:粉砂夾粉土，厚度13.30 m ～20.10 m，平均17.37 m，層底標(biāo)高 －18.10 m～ －12.70 m。④層:粉砂夾粉質(zhì)粘土，厚度2.00 m～7.50 m，平均4.79 m，層底標(biāo)高 －22.55 m ～ －19.53 m。⑤層:粉砂夾粉土，厚度 9.80 m ～17.80 m，平均 13.40 m，層底標(biāo)高－40.04 m～－29.33 m。2)地下水情況:地下水常年變化幅度為自然地面以下1 m～2 m;地下水類型屬潛水，第②層，第④層滲透系數(shù)為2.1 ×10－4cm/s及 6.4 ×10－4cm/s，③層，⑤層，⑥層為強(qiáng)透水層，⑧層為隔水層。

3 基坑施工難點(diǎn)分析

1)基坑最大開挖深度大于12.05 m(電梯部位深度14.2 m)，且揚(yáng)州當(dāng)?shù)厝鄙偻惞こ套鲄⒖肌?)工期緊(工期9個(gè)月，含工程樁施工)。3)基坑周圍環(huán)境復(fù)雜，四周距離構(gòu)筑物較近(距揚(yáng)州商城北側(cè)僅6m)，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的沉降與變形敏感度較大。4)地下水量豐富，排水難度較大。5)土方開挖層含砂層，易造成流砂或管涌現(xiàn)象。6)工程場地狹小，土方開挖量大，由于只能晚間運(yùn)輸，運(yùn)土難度大。7)施工期間要保證原揚(yáng)州商城正常營業(yè)。

4 基坑支護(hù)方案實(shí)施

4.1 基坑支護(hù)體系

1)基坑ABCDE段采用φ800mm鉆孔樁加2層混凝土支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式(常規(guī)做法應(yīng)設(shè)3層混凝土支撐，為降低造價(jià)，將1層支撐梁頂標(biāo)高下沉至－3.8 m，可只設(shè)2層)，基坑EFGA段采用鉆孔樁加1層混凝土支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式(常規(guī)做法應(yīng)設(shè)2層混凝土支撐，為降低造價(jià)，將 1層支撐梁頂標(biāo)高下沉至－3.8 m，只設(shè)1層)(見圖1)，基坑周邊采用φ850 mm三軸深攪樁為止水帷幕，鉆孔樁頂以上部分AB段采用雙軸深攪樁重力式擋墻支護(hù)形式，其他段采用放坡，外側(cè)700 mm雙軸深攪樁止水(見圖2)。2)基坑內(nèi)采用管井疏排地下潛水，采用減壓管井控制性降低地下水承壓性?？觾?nèi)共設(shè)置49口深24 m的管井，14口深20 m的管井，選用φ360/300 mm水泥井管，降水井井體分布于②層粉質(zhì)土及③層粉砂夾粉土中，全為透水層，根據(jù)土方開挖要求按需進(jìn)行降水，降水效果很好，滿足了施工要求。

圖1 基坑平面圖

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

4.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

1)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工總流程。平整場地→測量放線→攪拌樁施工→鉆孔樁、立柱樁施工→施工管井→土方開挖，施工圈梁和第1層支撐→圈梁及第1層支撐達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，基坑土方分層分塊開挖，施工第2層圍檁和第2層支撐→第2層圍檁和第2層支撐達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，基坑分層分塊開挖到坑底→施工地下室底板，底板混凝土澆筑至支護(hù)樁邊→底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第2層支撐→地下室結(jié)構(gòu)施工至－2層頂板，并與該處設(shè)置換撐塊→換撐塊混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第1層支撐。

2)基坑止水樁的施工。a.三軸水泥土攪拌樁直徑為850 mm，軸距為600 mm，長度分別為16.7 m和20.7 m;采用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為1.2，大幅水泥摻入比為22%，小幅摻入比為20%。施工順序見圖3。b.雙軸水泥攪拌樁直徑為700 mm，雙排搭接200 mm，以8 m樁長為主，水泥摻量分別為15%，水灰比為0.55。

3)基坑圍護(hù)樁的施工。本工程圍護(hù)樁采用泥漿護(hù)壁成孔灌注樁，樁徑800mm，鄰近商城一側(cè)的樁長度分別為18.95m和18.25 m，其余部位樁長為17.95 m和17.25 m，采用間隔鉆孔施工。

圖3 三軸深攪樁施工順序

4)支撐、圈梁及圍檁的施工應(yīng)按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行施工，以下措施要到位。a.施工圈梁時(shí)，鑿出浮漿后的樁頂混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，樁頂嵌入圈梁50 mm，主筋錨入圈梁750 mm，保證圈梁與支護(hù)樁連接牢固;b.鋼筋混凝土支撐與圈梁、圍檁應(yīng)同時(shí)澆筑，混凝土支撐澆筑時(shí)不得設(shè)縫，支撐可隨土方開挖進(jìn)度分段施工，但一個(gè)區(qū)段內(nèi)的支撐應(yīng)形成整體;c.2層鋼筋混凝土圍檁與支護(hù)樁接觸部位的施工要確保鋼筋混凝土圍檁的位置、尺寸準(zhǔn)確，與支護(hù)樁的連接符合設(shè)計(jì)要求。

5)土方開挖。a.土方開挖要求和順序。在開挖過程中應(yīng)充分考慮時(shí)空效應(yīng)規(guī)律，遵循分區(qū)、分塊、對稱、平衡的原則，減少基坑開挖期間無支撐暴露時(shí)間;根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，將整個(gè)基坑土方分為3大層開挖，每層分4個(gè)作業(yè)區(qū)進(jìn)行開挖(見圖1)，每層挖土深度小于1.5 m，第1層土從地面開挖到第1層支撐梁梁底，施工第1層支撐梁，待支撐梁施工完成強(qiáng)度達(dá)到要求后開挖第2層土方，第2層開挖到第2層支撐梁的梁底，施工第2層支撐梁，待支撐梁施工完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后開挖第3層土方至坑底標(biāo)高，任何部位基底的20 mm土方均為人工開挖。b.土方開挖的方法。1層和2層支撐梁梁底以上的土方采用挖機(jī)開挖，分段施工，施工時(shí)應(yīng)做好挖機(jī)停置和汽車通道涉及的支撐梁部位采取保護(hù)工作，2層支撐梁梁底至基坑底的土方開挖由于作業(yè)面高度只有3 m左右，坑內(nèi)有1 420根工程樁，直接采用機(jī)械開挖困難并且工效很低，考慮該層土質(zhì)主要為粉砂夾粉土，且現(xiàn)場4區(qū)出土區(qū)域具備筑土堰設(shè)置排泥場的條件，利用收集的降水管井抽出的水源，采用水力沖挖的施工工藝，施工非常順利。c.水力沖挖土方施工。水力沖土主要是利用高壓水槍噴出的一股高速水柱對土體進(jìn)行切割、粉碎，使土體崩解、濕化形成泥漿，由泥漿泵通過輸泥漿管吸送到排泥場，通過坑內(nèi)的降水設(shè)施，將泥漿中的水體快速抽走，使土體快速固結(jié)，然后用挖掘機(jī)裝車將土運(yùn)走。施工前先做好排泥場和蓄水池等準(zhǔn)備工作，本工程排泥場做法是:在4區(qū)的第1層支撐梁頂面沿基坑橫向先施工一T字形的圍堰，將排泥場分隔為兩個(gè)互相獨(dú)立的小排泥場，堰體采用高度為1 m，寬度分別為5 m，4 m，3 m和2 m的專用袋體吹填堆疊而成，在圍堰的兩側(cè)布置1層不透水的塑料薄膜，防止水的水平方向滲漏。水力沖土采用分層施工，厚度控制在0.8 m～1.0 m之間，保持土體的穩(wěn)定，施工時(shí)不能沖刷支護(hù)樁的樁間土，施工過程要加強(qiáng)基坑的監(jiān)測，確?；影踩?。

5 基坑圍護(hù)施工問題的處理

在揚(yáng)子·商城國際C-1幢基坑支護(hù)工程施工過程中出現(xiàn)了一些問題，問題處理措施如下。

5.1 三軸水泥土攪拌樁施工問題的處理

1)三軸攪拌樁采用單排套打方法，試樁施工中，樁機(jī)在攪鉆至▽－16.0(相對高程，設(shè)計(jì)樁底高程▽－24.5)，開始發(fā)生鉆進(jìn)困難，動(dòng)力監(jiān)測發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電流量明顯上升，直至▽－18.0左右發(fā)生抱鉆現(xiàn)象，施工立即提鉆、復(fù)攪、噴漿，經(jīng)復(fù)攪后，樁長有所增加，但仍不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如此反復(fù)3次～4次，勉強(qiáng)達(dá)到設(shè)計(jì)高程。此時(shí)我們考慮地層土質(zhì)的影響，首先進(jìn)行不同水泥摻入比試驗(yàn)并在水泥漿中適量摻入膨潤土(3%)潤滑，確定了最佳水泥摻量和水灰比，同時(shí)對樁機(jī)攪拌頭的夾角也進(jìn)行了調(diào)整，解決了影響施工的難題。2)攪拌樁樁機(jī)在成孔過程中，多次出現(xiàn)機(jī)械故障造成施工中斷的情況，短時(shí)間停機(jī)恢復(fù)施工時(shí)，采取將鉆機(jī)下鉆至斷漿點(diǎn)下大于1 m的位置再噴漿提升并放慢攪拌速度保證搭接質(zhì)量。對于停機(jī)時(shí)間較長的情況，采取先拆卸輸漿管路進(jìn)行清洗，防止?jié){液凝結(jié)堵管。3)施工過程中，多次出現(xiàn)噴漿管堵塞的情況，此時(shí)及時(shí)停泵進(jìn)行處理，處理結(jié)束后將攪拌鉆具上提或下沉1.0 m進(jìn)行重復(fù)注漿，然后再恢復(fù)攪拌作業(yè)，防止發(fā)生斷樁。4)施工冷縫處理，由于各種原因，在三攪樁施工過程中，發(fā)生的冷縫數(shù)量有20多道，每當(dāng)施工中出現(xiàn)冷縫時(shí)，現(xiàn)場都及時(shí)做好記錄，確定位置坐標(biāo)，按設(shè)計(jì)要求，我們采用了高壓旋噴樁工藝，對冷縫進(jìn)行了處理，即在三攪止水樁的每道冷縫外側(cè)做三根φ600@500的高壓旋噴樁形成墻體，與三攪止水體有效連接，確保該部位冷縫能補(bǔ)齊不滲水。

5.2 鋼筋混凝土灌注樁施工問題的處理

1)坍孔，由于鉆頭上下移動(dòng)、泥漿稠度不夠、鉆桿偏位等都有可能引起坍孔現(xiàn)象。所以施工時(shí)要使用優(yōu)質(zhì)泥漿，提高泥漿比重和粘度，如坍孔嚴(yán)重要立即停機(jī)，將鉆桿提起一段，循循攪動(dòng)泥漿，將坍孔部位補(bǔ)平后，繼續(xù)鉆孔;2)鉆機(jī)偏移，由于機(jī)身不穩(wěn)，鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)位置地基松軟等引起的鉆機(jī)偏移，發(fā)現(xiàn)后要及時(shí)停機(jī)，校正鉆機(jī)及鉆桿;3)由于鉆機(jī)或鉆桿偏移原因，土方開挖后發(fā)現(xiàn)有少量樁與樁之間間距有偏差，對間距偏大部位用細(xì)石混凝土灌實(shí)。

5.3 遇到鉆探孔涌水且涌水量較大的處理

在開挖至相對高程▽－10.0 m(絕對高程▽－2.4 m)左右時(shí)，出現(xiàn)一處地下孔洞冒水，水量較大，在經(jīng)查閱地質(zhì)勘察報(bào)告后，認(rèn)定是一個(gè)鉆探完成后未能有效封堵的鉆探孔，該鉆探孔底絕對高程▽－40.04 m，在鉆孔時(shí)打穿了位于絕對高程▽－18.10 m～▽－22.55 m的以粉質(zhì)粘土為主要成分的不透水層，造成⑤層土以下的承壓水順該孔冒出，單孔流量約20 m3/h。由于涌水量大，剛開始采用強(qiáng)行壓土，注漿封堵的方法未能實(shí)施，我們及時(shí)采用了疏導(dǎo)引流的方法。即在涌水孔位置設(shè)置管井，管井底大致位于不透水層底部，用于抽排承壓水達(dá)到降水效果，不影響建筑物施工。本案管井為φ377鋼管井，井底高程為▽－20.8(絕對高程)，配置20 m3/h的潛水泵成功排出該部位滲水。

5.4 局部三軸深攪樁墻體滲漏問題的處理

土方開挖過程中，發(fā)現(xiàn)三軸深攪樁墻體由于地下障礙物等引起的水泥土攪拌不勻，局部發(fā)生滲漏，這是因?yàn)榈乇頊\層障礙物隨鉆下沉所致，對此我們采用了兩種方法補(bǔ)漏。

1)引流管:在兩根混凝土支護(hù)樁間的漏水部位用棉絮填塞密實(shí)，插引流管，在引流管周圍用速凝防水水泥砂漿封堵，待水泥砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，再將引流管封堵。2)對滲漏部位采用橫向打孔，壓密注漿的方法進(jìn)行封堵;對滲水較重的情況參照冷縫處理的方案，即在漏水處圍護(hù)樁外側(cè)補(bǔ)旋噴樁，進(jìn)行處理。

6 支撐拆除

支撐拆除前嚴(yán)格按安全、高效、不擾民、確保工期的要求編制拆撐施工方案，基坑2層支撐梁在底板(換撐塊)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始進(jìn)行拆除施工，采用的是成本較低的鎬頭機(jī)拆除工藝，1層支撐梁拆除由于地下室頂板結(jié)構(gòu)不允許鎬頭機(jī)進(jìn)行作業(yè)，改用了較為環(huán)保的金剛石繩鋸切割機(jī)加人工拆除的工藝，進(jìn)行支撐梁拆除作業(yè)，每層支撐的拆除順序分4個(gè)施工段進(jìn)行滿足地下室結(jié)構(gòu)的施工要求。

7 基坑監(jiān)測

7.1 基坑工程主要監(jiān)測的內(nèi)容和測點(diǎn)布置

1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平位移監(jiān)測，沿圈梁頂每隔15.0 m～20.0 m左右布設(shè)1個(gè)水平位移監(jiān)測點(diǎn)，共計(jì)布設(shè)42個(gè)水平位移監(jiān)測點(diǎn)。2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體深層水平位移監(jiān)測(測斜)，布設(shè)19個(gè)深層位移監(jiān)測孔(測斜管埋設(shè)在樁體中)，測斜管長度為13m～18m。3)基坑周邊道路沉降監(jiān)測，沿臨近基坑范圍道路每隔15.0 m～20.0 m布設(shè)1個(gè)道路沉降變形觀測點(diǎn)，共布設(shè)22個(gè)道路沉降變形觀測點(diǎn)。4)基坑周邊建筑物沉降監(jiān)測，在基坑周圍每棟建筑物上各布置14個(gè)～19個(gè)沉降變形監(jiān)測點(diǎn)，共布設(shè)33個(gè)建筑物沉降變形觀測點(diǎn)。5)支撐軸力監(jiān)測，在鋼筋混凝土支撐梁上選擇30個(gè)支撐斷面，在其支撐斷面的受力主筋上、下各焊接、安裝2支鋼筋應(yīng)力計(jì)(即1個(gè)斷面布設(shè)4支鋼筋應(yīng)力計(jì))，共計(jì)120支鋼筋應(yīng)力計(jì);對支撐軸力的變化進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)掌握支撐軸力隨施工工況變化的情況。6)立柱樁沉/隆監(jiān)測，布設(shè)55個(gè)立柱沉/隆觀測點(diǎn)。7)地下水位監(jiān)測，在基坑四周共布設(shè)19個(gè)地下水位監(jiān)測孔。

7.2 監(jiān)測頻率及周期

1)在基坑降水及開挖期間，基本做到一日一測，地下結(jié)構(gòu)施工期間，在未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的情況下，每兩天進(jìn)行一次。

2)監(jiān)測周期從基坑土方開挖到完成地下室側(cè)壁回填的全過程。

7.3 監(jiān)測結(jié)果

通過對各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，周邊建筑物在整個(gè)地下室施工期間的差異沉降量未達(dá)到報(bào)警值，建筑物處于安全狀態(tài);支護(hù)結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中，未出現(xiàn)影響施工的漏水現(xiàn)象，對周邊道路、構(gòu)筑物未產(chǎn)生不利的影響，基坑周邊的道路未發(fā)生明顯的裂縫，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)效果。

8 結(jié)語

目前，揚(yáng)子·商城國際C-1樓工程基坑支護(hù)施工已全部完成，由于各參建單位對基坑施工的高度重視并提前制定詳細(xì)的設(shè)計(jì)施工對策，對施工方案和應(yīng)急預(yù)案能夠進(jìn)行嚴(yán)格的逐層交底，對工程實(shí)施進(jìn)展中遇到的問題及時(shí)召開專題會(huì)進(jìn)行解決，工程施工順利，得到了揚(yáng)州建筑行業(yè)相關(guān)專家的認(rèn)可，為揚(yáng)州市區(qū)的大型深基坑工程的施工提供了示范，取得良好的效果。