大型深基坑施工中的若干問題及對策

郭素勤

[摘要]在大型深基坑開挖支護中，常常出現(xiàn)基坑頂部裂縫、開挖通過淤泥土層、流泥涌砂處理等問題。文章結(jié)合工程實例，介紹大型深基坑施工中的幾個問題和處理辦法，很好地保證了施工的順利進行，為解決同類工程施工問題提供了參考。

[關鍵詞]深基坑施工；工程施工；技術管理

[DOI]1013939/jcnkizgsc201533183

1工程概況

鄭州市區(qū)某工程是一座商業(yè)、辦公多用途綜合建筑，總建筑面積157774m2，其中地上25層，建筑面積103714m2，框架結(jié)構(gòu)，地下三層停車庫。本工程基坑開挖面積約2萬m2，屬于異形基坑，主樓區(qū)域開挖深度為157m，裙房區(qū)域為145m。深基坑安全等級為一級。本基礎施工中，土方挖運與基坑支護和降水施工之間存在一定的技術間歇，要求在施工中處理好這幾方面的關系，為確保工期和護坡安全創(chuàng)造條件。

2大型深基坑施工中的特殊問題及控制措施

21基坑頂部水浸并出現(xiàn)裂縫時的處理

在護坡樁施工期間，基坑北側(cè)靠基坑的地面出現(xiàn)了05～1cm裂縫，基坑平臺上護坡有滲水現(xiàn)象，主要是因基坑北側(cè)局部（50米）坡頂邊外3米有舊建筑物生活污水及雨水排水渠，水渠截面尺寸為1000mm×1000mm×1000mm，與外部市政管網(wǎng)連接，生活污水不斷，水渠年久失修漏水。開挖前建設單位計劃進行舊建筑物拆遷水渠斷水，不影響基坑施工，但基坑開挖后拆遷工作和水渠斷水未能按原計劃進行，居民照常用水，經(jīng)與建設單位溝通，此項工作還得一個月后進行，水渠滲水勢必影響基坑安全。鑒于此情況，項目部決定組織制定加固措施，經(jīng)建設監(jiān)理單位批準采用拉地錨的方法加固，并對裂縫灌注干水泥以減少漏水。具體加固方法如下（如圖1所示）：①將第一層土釘與第二層土釘外漏釘體焊接錨固，并在混凝土坡面用D20鋼筋連接焊牢固；②在距坡頂6米外用15m長的D25螺紋鋼作為地錨箱內(nèi)傾斜打入地下，外漏15cm焊接錨固端；③用D20鋼絲繩將第一層土釘與坡頂外6m處設置的地錨連接緊固，坡頂邊緣用L型鋼板鋪墊（300mm×200mm×5mm鋼板拗彎），防止鋼絲繩直接拉切坡頂角；④按土釘間距逐一將此50米范圍拉錨緊固，在晚上后半夜居民用水量少時用干水泥將渠側(cè)裂縫灌滿搗實。經(jīng)施工實踐，此方法簡單易行收效良好，一個月后舊建筑物拆除，水渠斷水，此段時間內(nèi)，護坡表面沒有明顯滲水，裂縫沒有增加變形，確保了基坑安全。

22在淤泥土層解決外運土的問題

在第二層土方（-5～-65米）開挖時，發(fā)現(xiàn)-6米處為軟弱淤泥層且含水量較大（此時未進行降水工作），用挖掘機挖開幾個部位查看，本淤泥層厚度約15米左右，如在第三層土方開挖時，運土車輛將無法通過淤泥層進入裝車地點，更無法進行土方外運。由于工期緊，急于施工工程樁，需盡快開挖第三層土方（-65～-75米），經(jīng)研究決定采取以下三個方案：方案一，將淤泥層晾曬至干硬狀態(tài)；方案二，用鋼板鋪設臨時路面；方案三，用建筑垃圾、磚渣做路基。經(jīng)過比較分析：如采用晾曬的方法，最少需要一周時間，根據(jù)天氣預報，未來一周以陰雨為主，此方法有很大的不確定性且耗時太長，嚴重影響工期節(jié)點，不能采用。若用鋼板鋪路，前期也需要短時間晾曬，空車通過應該沒問題，但重車長久碾壓續(xù)通過，鋼板可能下沉，而灑落到鋼板上的淤泥易使車輛打滑甩尾，不能做到安全運輸。且根據(jù)地質(zhì)報告顯示本淤泥層下至基底均為黏土砂土層，鋼板不能重復利用，經(jīng)濟性差。第三方案選用周邊舊建筑物拆遷產(chǎn)生的大量建筑廢渣，但根據(jù)觀察，拆遷的建筑廢渣大小不勻且有大量的鋼筋頭裸漏，對運土車輛輪胎和行車安全沒保障。鑒于淤泥層鋪修道路最好是純磚渣或帶有少量混凝土碎塊，但只要采取相應的對策措施，使用建筑廢渣經(jīng)濟實用，鋪設到淤泥層上又有吸水的作用，雨后也能及時運土施工，于是選擇了此方案。

方案確定后，先委派專人去拆遷現(xiàn)場負責指揮裝車，盡量裝運磚渣碎混凝土，及時分揀出大塊及裸漏鋼筋的混凝土，運輸?shù)交觾?nèi)加強卸車管理，進一步清檢大塊混凝土和舊鋼筋，配合挖掘機和鏟車進行鋪設，坡道口附近為主路，呈Y形分流鋪設到挖土起始點，鋪設寬度7米，厚度05米，即使在雨季開挖時同樣適用，運用效果良好。通過較少的投入，加快了開挖外運速度，確保了工期節(jié)點計劃。

23單排水泥攪拌樁止水帷幕的施工和流泥涌砂的處理

由于本工程受周邊環(huán)境制約，距離紅線及老建筑物較近，設計采用樁錨加止水帷幕的支護體系，止水帷幕為單排水泥攪拌樁，旨在阻擋流泥涌砂，以坑內(nèi)管井降水為主，坑壁少量滲水可采用基坑內(nèi)集中明排。

根據(jù)地勘報告，除在-6～-75米為淤泥層外，以下至基底均為粉沙和黏土，含有少量片狀砂巖（長、寬100mm左右），且含水量較大。鑒于如此情況，樁身垂直度與咬合量（如圖2所示）、樁位偏差至關重要，除按照設計的水泥摻量和咬合量等工藝參數(shù)施工外，還必須嚴格控制樁身垂直度（采用≤05%的垂直度）。投入兩臺樁機，從同一起始點開始反方向施工，最終對合接頭，避免了出現(xiàn)冷縫。為保證砂巖障礙對垂直度的影響，施工期間專人負責攪拌樁的施工監(jiān)督檢查工作，將施工場地進行平整，調(diào)整開鉆時樁機垂直度和樁位符合要求，在鉆進過程中經(jīng)常復核（線墜居中）觀察鉆桿垂直度和樁位偏差（鋼尺量測儀器復核），因土層中含有砂巖，要密切關注樁機鉆進時電流表的變化，如鉆進時受到大塊砂巖阻擾，電流瞬間增大，會造成鉆桿跳動樁機失穩(wěn)，導致鉆機發(fā)生傾斜，鉆桿垂直度超出規(guī)定范圍，出現(xiàn)樁體不能咬合的情況時，必須立即向上小幅度提升鉆桿，采取增加轉(zhuǎn)速降低鉆進速度的措施，使鉆頭逐步擾動破壞砂巖，樁機鉆進穩(wěn)定、電流正常后恢復正常鉆進狀態(tài)。

此外，在基坑挖至基底時，雖已經(jīng)提前進行了降水，但因取土后基坑內(nèi)外側(cè)水土壓力失衡，且前期雨水較多深入坑體，坑外水土壓力過大，沖破攪拌樁間不密實的接縫，底部側(cè)壁局部出現(xiàn)明顯滲水及流泥涌砂現(xiàn)象。于是，在滲水部位采取插入導流管后直接進行噴護，出現(xiàn)混凝土脫落及時補噴，導流管端部設有棉絮濾網(wǎng)；明顯有涌砂的位置采取內(nèi)側(cè)封堵，在涌砂處兩側(cè)的支護樁上打入D20膨脹螺栓，間距100mm，用長度20m的D20鋼筋打入涌砂處，上下間距200mm，鋼筋與攪拌樁之間填塞棉絮或廢舊被褥并與膨脹螺栓焊接固定牢固后及時進行噴護封填。經(jīng)實踐處理，封堵涌砂流泥效果極佳。

24底層錨索成孔時涌砂塌孔的處理

本工程為樁錨結(jié)合的支護體系，共設4層預應力錨索（如圖3所示），孔徑150mm，孔內(nèi)長度22m、24m、26m、28m共4種。上部3層錨索所在土層含水量較小，采用傳統(tǒng)麻花鉆成孔基本滿足施工要求，偶有塌孔，采用長柄連接桿洛陽鏟掏出孔內(nèi)渣土即可順利置入錨索。在最底層土方開挖時局部出現(xiàn)滲水流泥涌砂現(xiàn)象，雖封堵效果良好，但在這種土層中施工錨索，極易發(fā)生串孔、塌孔，危害基坑安全，傳統(tǒng)工藝成孔相當困難。通過對幾種成孔工藝比較，傳統(tǒng)麻花鉆成孔方法雖然能把渣土旋帶出來，但遇孤石不好辦，選擇固結(jié)+裸鉆鉆進的成孔方法，灌漿量太大，浪費嚴重，最終為保證建設單位對工期節(jié)點計劃的要求，選擇采用了正循環(huán)錨索鉆機，在含水量較大有流泥涌砂的位置成孔時，采用套管跟進+固結(jié)灌漿的方法，鉆進砂層時出現(xiàn)抱鉆，可采用適當?shù)哪酀{進行鉆進；一旦出現(xiàn)大量涌砂，立即停止鉆進，采用05MPa水泥漿將孔注滿后，間隔跳孔進行施工（施工時跳孔一般間隔兩孔鉆進，可避免影響已注漿的相鄰錨索質(zhì)量），待48小時后孔壁受水泥漿滲入發(fā)生固結(jié)，鉆孔時孔壁穩(wěn)定再回來對該孔鉆進掃孔鉆進，取得了良好效果，施工速度快，成孔率高，受到了建設監(jiān)理單位一致好評。

3結(jié)論

本項目根據(jù)基坑工程的工期、開挖深度、地質(zhì)情況和周圍環(huán)境條件，針對出現(xiàn)的具體問題采取相應的技術和管理措施，保證了基坑開挖支護的順利進行，滿足了技術的可行性、經(jīng)濟的合理性、施工安全性的要求。

參考文獻：

劉金波，李文平，劉民易，等建筑地基基礎設計及實例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013