泥砂巖地基清槽施工技術(shù)

白小軍 李冠軍 甄軍霞 張舉濤 周 沫

1. 甘肅投資集團(tuán)云天酒店有限公司 蘭州 730030；2. 中建一局集團(tuán)第五建筑有限公司 北京 100024；3. 甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院 蘭州 730046

1 工程概況

甘肅會展中心建筑群項(xiàng)目五星級酒店工程，位于甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)鹽場堡中心灘中段，是甘肅省規(guī)模最大、設(shè)施最完善、唯一的國際品牌五星級酒店。主樓標(biāo)準(zhǔn)層平面呈T形、剖面呈三階錯臺形，結(jié)構(gòu)北高南低，寓意為黃河之水天上來。建筑面積72 516.3 m2，地下2 層、地上36 層。工程東側(cè)為省人大辦公樓，南臨黃河。

工程基底土體多為泥砂巖，原生態(tài)的泥砂巖堅(jiān)硬、密實(shí)、壓實(shí)系數(shù)小，泥砂巖呈桔紅色，半成巖狀，巖體呈厚層狀構(gòu)造，巖石呈碎屑結(jié)構(gòu)。礦物成分以蒙脫石、綠泥石、高嶺石、白云母、長石、石英等為主，遇水易軟化，崩解，屬軟巖。泥砂巖層面下4.0～5.0 m呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，微裂隙及風(fēng)化裂隙較發(fā)育，風(fēng)化后結(jié)構(gòu)大部分被破壞，見圖1、圖2。

圖1 發(fā)生強(qiáng)風(fēng)化的泥砂巖

圖2 遇水軟化的泥沙巖

本工程場地土質(zhì)從自然地面向下依次為：雜填土層、回填卵石層、卵石層、泥砂巖。本工程基坑開挖深度為12.55 m，土方開挖至標(biāo)高-12 m位置開始出現(xiàn)泥砂巖。

2 清槽施工工藝概述

2.1 清槽施工工藝原理

由于原生態(tài)的泥砂巖堅(jiān)硬，在開挖過程中容易將反鏟的齒頭撬斷，為此在開挖至泥砂巖面層后，將挖土機(jī)上的反鏟換成釬頭，將泥砂巖破除完成后，利用鐵鎬、鐵鍬進(jìn)行清槽[1]?；浊謇硗瓿珊?，及時采取覆蓋措施保護(hù)地基。

2.2 清槽施工工藝流程[2-4]

基坑降水→肥槽集水井、排水溝開挖→放置集水井確定開挖順序→測量放線→機(jī)械破除開挖→地基保護(hù)→人工清槽→地基驗(yàn)槽→澆筑墊層混凝土→開挖清理下一段泥砂巖

3 清槽施工要點(diǎn)

3.1 基坑降水

基坑開挖前根據(jù)專家論證方案在基坑四周布置排水井，排水井?dāng)?shù)量、深度及間距嚴(yán)格按照專家意見進(jìn)行施工?；油练介_挖過程中應(yīng)始終保持地下水位低于土方開挖層不小于5 m，以確保泥砂巖地基清理過程中保持干槽作業(yè)。

3.2 肥槽集水坑、排水溝開挖

由于泥砂巖遇水軟化的特性，為防止邊坡卵石層內(nèi)的地下水流入基坑肥槽內(nèi)，造成泡槽，在泥砂巖開挖前，先在基槽四周設(shè)置排水溝，排水溝向集水井方向按1%進(jìn)行放坡，排水溝寬度為400 mm，深度為300 mm。

3.3 放置集水井

集水井由鋼質(zhì)圓筒制作，厚度為5 mm，鋼質(zhì)圓筒Φ600 mm，圓筒側(cè)面打孔，孔徑為10 mm左右，間距為140 mm，排水溝底、集水井底面均鋪設(shè)厚100 mm卵石，鋼質(zhì)圓筒側(cè)面用卵石進(jìn)行回填。由于泥砂巖遇水而發(fā)生軟化，卵石起過濾的作用，鋼質(zhì)圓筒內(nèi)的積水利用水泵及時抽走，避免集水井內(nèi)的水滿后流入基槽內(nèi)。

3.4 確定開挖順序

為保證施工進(jìn)度，合理安排工序，減少泥砂巖外露時間，由于泥砂巖堅(jiān)硬，每次泥砂巖開挖寬度不超過10 m，以便于人工清槽過程中能夠及時跟進(jìn)，清槽完成后，及時進(jìn)行墊層混凝土澆筑。泥砂巖地基清槽順序按照土方開挖順序進(jìn)行施工。

3.5 機(jī)械破除、開挖

機(jī)械開挖至卵石層與泥砂巖交接位置處，先預(yù)留厚300 mm卵石層暫不向下開挖，這樣設(shè)置以便于機(jī)械行走及排水。在開挖之前，先將厚300 mm卵石層清運(yùn)干凈后，采用反鏟將泥砂巖層一次破除至設(shè)計(jì)標(biāo)高100 mm以上，泥砂巖松散后，由開挖機(jī)械進(jìn)行清運(yùn)（圖3）。

圖3 開挖方法示意

3.6 地基保護(hù)

在機(jī)械開挖過程中，混凝土墊層底面泥砂巖層若出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化現(xiàn)象，則在清槽時應(yīng)將強(qiáng)風(fēng)化部位全部挖去，并采用混凝土回填，作為地基處理層。

開挖過程中，遇到積水坑位置暫不向下開挖，表面采用卵石覆蓋，加以保護(hù)，待澆筑完墊層混凝土后，再進(jìn)行集水坑泥砂巖開挖。為防止泥砂巖風(fēng)化，在混凝土噴鋪之前，用防雨水材料覆蓋積水坑泥砂巖側(cè)壁。泥砂巖開挖應(yīng)連續(xù)施工，盡量減少暴露時間，泥砂巖清槽完成后，應(yīng)立即進(jìn)行墊層施工，以免拖延造成泥砂巖風(fēng)化。

3.7 人工清槽

在機(jī)械開挖過程中，預(yù)留厚100 mm泥砂巖用人工進(jìn)行修槽。由于泥砂巖堅(jiān)硬，在用鐵鍬進(jìn)行清理泥砂巖過程中容易將鐵鍬彎斷，現(xiàn)場操作人員則利用鐵鎬將100 mm的泥砂巖砸松后，再用鐵鍬進(jìn)行清理、修整。在清槽過程中必須控制好標(biāo)高，避免出現(xiàn)超挖、擾動現(xiàn)象，影響基底土體的質(zhì)量。若出現(xiàn)超挖、擾動現(xiàn)象，應(yīng)將擾動的泥砂巖全部挖除，采用混凝土回填。

3.8 開挖清理下一段泥砂巖

為避免泥砂巖暴露時間過長，土方開挖過程中分區(qū)段進(jìn)行開挖，每個開挖區(qū)段的寬度不超過10 m，在基槽清槽過程中清理完一小段即澆筑一段墊層混凝土，泥砂巖地基施工流水進(jìn)行，有效保證了施工進(jìn)度及施工質(zhì)量。

4 清槽質(zhì)量控制[5]

（a）施工中測量人員應(yīng)及時進(jìn)行檢查，及時提供槽底標(biāo)高。

（b）挖土?xí)r配備足夠的清理人員，接近基底時，加強(qiáng)標(biāo)高的測量控制，為防止超挖及擾動地基，基底預(yù)留厚100 mm土層在驗(yàn)槽后由人工進(jìn)行清除。

（c）特別注意挖土?xí)r間和挖土順序，嚴(yán)防深層土體流動，若有深層土體流動跡象，應(yīng)立即停止挖土，采用進(jìn)一步增加被動土壓力等方法加固坑底。

（d）施工中若出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象，根據(jù)水量大小，采取埋管引流，明溝抽排，然后查明原因，找準(zhǔn)通道，在基坑一定范圍以外采用花管注漿液封堵。

5 結(jié)語

甘肅會展中心建筑群項(xiàng)目采用機(jī)械破除法開挖基底泥砂巖地基，在施工過程中，采取技術(shù)措施對泥砂巖地基進(jìn)行保護(hù)，有效地保證了泥砂巖地基的施工質(zhì)量，經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)槽，地基土質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求。

土工試驗(yàn)結(jié)果表明，地基土質(zhì)滿足了相關(guān)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中適用條文規(guī)定要求。同時，采用此施工方法簡化了施工工序，提高了施工效率，保證了工期，減少了大量的施工費(fèi)用，總體施工效果良好，為泥砂巖地基清槽施工提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。