淺談淤泥質(zhì)軟土深基坑施工技術(shù)

劉志江

摘要：本深基坑工程周邊環(huán)境復(fù)雜，土質(zhì)條件差，施工難度大。闡述了內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工方法，在施工時(shí)對基坑及周圍建筑的位移、沉降進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控，保證基坑施工安全。

關(guān)鍵詞：淤泥質(zhì)軟土；基坑圍護(hù)；水泥攪拌樁

1. 工程概況

某酒店項(xiàng)目用地面積為20083m2，總建筑面積119919.1.0 m2，其中地上部分面積84020.4m2，地下設(shè)置2層地下室，建筑面積35898.7m2。工程北側(cè)為市政主干道各種管道密集，南側(cè)有磚混多層居民樓。本工程基坑開挖深度為8.3m，由于基坑底位于淤泥層，周邊環(huán)境較為復(fù)雜，施工難度大。

2.工程地質(zhì)構(gòu)造及其性能

工程場地土層分布如下：①雜填土；②淤泥質(zhì)填土；③填砂；④粘土；⑤淤泥；⑥淤泥夾粉細(xì)砂；⑦中砂夾淤泥；⑧中粗砂；⑨粉質(zhì)粘土；⑩含砂質(zhì)粘土圓角礫（如表1）。

3. 基坑降排水及支護(hù)方案

3.1 排水方案

工程場地地下水埋藏較淺，位于地面以上1.2m～2.0m 左右的雜填土中，屬上層滯水，水量不大，一般隨季節(jié)變化。基坑開挖8.3m，不超過淤泥層，而粘土和淤泥為弱透水層，故基坑降水采用在沖（鉆）孔灌注樁外側(cè)設(shè)置一排直徑≥Φ500 的高壓旋噴樁，設(shè)計(jì)有效樁長為13.0m，作為懸掛式止水帷幕。在基坑四周設(shè)置明溝組織排水，在坑內(nèi)沿坑底周圍開挖排水溝中間采用碎石形成盲溝排水的方法，四個角上設(shè)四個集水坑。

3.2 基坑圍護(hù)方案

本工程基坑北側(cè)市政道路下各種管道密集，南側(cè)有磚混多層建筑，東西兩側(cè)為人行通道，基坑圍護(hù)施工方案必須考慮到上述的環(huán)境條件。根據(jù)工程場區(qū)周環(huán)境及基坑開挖深度，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)合理等因素，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)：沖（鉆）孔灌注樁作為圍護(hù)樁，高壓旋噴（攪拌旋噴）樁（≥500）作懸掛式止水帷幕，用多排500水泥攪拌樁進(jìn)行基坑底被動區(qū)土體加固，現(xiàn)澆鋼筋混凝土作為水平支撐體系。

由于工程結(jié)構(gòu)變更，東側(cè)地下室結(jié)構(gòu)減少一跨，基坑?xùn)|側(cè)圍護(hù)樁與地下室之間間距為6.0m，其余各向圍護(hù)樁與地下室之間間距均約為1.0m。

4. 支護(hù)施工和土方開挖

4.1 施工順序

灌注樁施工→坑底被動區(qū)水泥土深層攪拌樁施工→旋噴樁止水帷幕→灌注樁樁頂壓梁施工→土方開挖至鋼筋混凝土內(nèi)支撐梁底→施工圍檁及鋼筋混凝土內(nèi)支撐→土方開挖至設(shè)計(jì)要求標(biāo)高→承臺胎膜、墊層→地下室二層結(jié)構(gòu)→換撐→地下一層結(jié)構(gòu)。

4.2 鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁直徑為Φ700mm、Φ800mm 和Φ900mm，樁身長度Φ700mm、Φ800mm 為15.0m；Φ900mm 為18.0m。樁間距為Φ700m@900mm、Φ800@1100mm 和Φ900@1140mm。支撐梁立柱采用460×460mm 格構(gòu)式鋼組合斷面鋼結(jié)構(gòu)，基坑底面以下采用鉆孔灌注樁?；炷翉?qiáng)度等級均為C25。

4.3 止水帷幕高壓旋噴樁

高壓旋噴樁作懸掛式止水帷幕，樁徑≥500mm，設(shè)計(jì)有效樁長為13.0m。采用單管旋噴，邊旋轉(zhuǎn)、邊鉆進(jìn)，噴射作業(yè)使用的參數(shù)：對于漿液壓力為20Mpa、注漿管提升速度20～25cm/min。

4.4 被動區(qū)水泥攪拌樁

水泥攪拌樁為Φ500@450mm，相互搭接50mm，有效樁長為5.0m 和3.5m，水泥摻合量為15%，水灰比為0.55～0.6：1，采用SJB- 37樁機(jī)按三攪兩噴工藝施工。攪拌樁的施工工藝流程：引孔攪拌機(jī)定位→預(yù)攪下沉→制配水泥漿→噴漿攪拌、提升→重復(fù)攪拌下沉→重復(fù)攪拌提升直至孔口→關(guān)閉攪拌機(jī)、清洗→移至下一根樁、重復(fù)以上工序。

由于坑內(nèi)被動區(qū)加固從坑底標(biāo)高起加固，故坑底以上為空孔，不噴漿，當(dāng)攪拌下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)開始噴漿提升至基坑底標(biāo)高.施工時(shí)采取在攪拌機(jī)鉆桿劃相應(yīng)的標(biāo)高控制點(diǎn)進(jìn)行攪拌噴漿控制，以0.4～0.6m/min的速度沉至要求的加固深度，在原位攪拌30～60秒，再以0.3～0.5m/min的均勻速度噴漿攪拌提起攪拌機(jī)至坑底標(biāo)高。

4.5 混凝土內(nèi)撐

挖土至支撐梁底標(biāo)高后，現(xiàn)場大部分均為淤泥質(zhì)土，承載力低，而內(nèi)支撐梁斷面為1000×700mm2，為了確保內(nèi)支撐梁施工質(zhì)量，地胎膜采用200厚毛石灌砂作墊層，面層40厚C15素砼找平一次抹光，測板用膠合板加釘豎向木檔拼制而成，平撐和斜撐釘在木樁與木檔之間。

4.6 土方開挖

土方開挖根據(jù)支撐的豎向布置情況，豎向開挖分兩次進(jìn)行開挖，順序?yàn)椋和诘谝粚油林翗?biāo)高-3.0m→制作鋼筋混凝土內(nèi)支撐梁→挖第二層土至墊層底標(biāo)高；平面開挖順序：以基坑?xùn)|南角的斜坡道底為分界線，先挖北半部，后挖南半部，逐步由基坑西北向東南出入口推移。采用一臺大型挖掘機(jī)和一臺中小型挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。

5. 換撐施工

按設(shè)計(jì)要求換撐采用地下二層地下室與支護(hù)樁之間回填粘土至地下一層梁板底標(biāo)高后，再施工素混凝土傳力帶，待傳力帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到后再拆除內(nèi)支撐。若按該方法施工，則地下二層外墻防水應(yīng)先施工，才能回填，這樣至少需要20 天才能進(jìn)行拆撐。由于工期緊，經(jīng)與設(shè)計(jì)人員共同研究對比，最后決定采用鋼筋混凝土斜梁進(jìn)行換撐，即在東側(cè)間距較大處采用斜梁換撐，斜梁一端與地下一層梁板連接，一端支頂在支護(hù)腰梁，其余各向由于間距較小采用混凝土支墩，支墩間距按圍護(hù)樁間距。經(jīng)計(jì)算斜梁采用斷面300×400mm2，配筋為梁底3Φ20、梁面2Φ20，混凝土支墩采用200×300mm2按構(gòu)造配筋4Φ14。由于負(fù)一層梁板標(biāo)高為- 4.0m，而腰梁標(biāo)高為- 214m，故斜梁對腰梁將產(chǎn)生向上反力，為了避免該反力對腰梁上翻作用，在腰梁上設(shè)置三角形混凝土鍥塊。圍護(hù)樁換撐結(jié)構(gòu)與地下一層梁板同時(shí)施工，混凝土采用摻早強(qiáng)劑且比設(shè)計(jì)提高一個強(qiáng)度等級，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)即可拆除內(nèi)撐，加快工期。

6. 基坑監(jiān)測

對施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測、信息反饋是控制變形和保護(hù)周邊環(huán)境的有效手段，本基坑工程在施工過程中對以下部位進(jìn)行了全面的跟蹤監(jiān)測。如：周圍道路和管線的位移和沉降、周邊建筑物的位移和沉降以及圍護(hù)樁的水平位移等。通過監(jiān)測指導(dǎo)基坑土方開挖，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的量測限值作預(yù)警預(yù)報(bào)，及時(shí)采取有效的技術(shù)措施，確?；影踩?。監(jiān)測結(jié)果表明，圍護(hù)樁最大水平位移25.18mm，周圍管線最大水平位移13.0mm，周圍道路和管線最大沉降發(fā)生在東北角58.84mm，后經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)該處由于在坑頂建有臨時(shí)廁所，污水往基坑里滲漏，造成該處道路和管線沉降較大。換撐后圍護(hù)樁頂水平位移增量≤5mm，最大位移增量<1.0mm，換撐技術(shù)效果顯著。

7. 總結(jié)

1）在周邊環(huán)境復(fù)雜條件下軟土地區(qū)基坑開挖≥8.0m 支護(hù)結(jié)構(gòu)通過對坑內(nèi)被動區(qū)土體水泥土加固處理，實(shí)現(xiàn)采用一道內(nèi)支撐施工技術(shù)，方便了土方開挖和地下室結(jié)構(gòu)施工，確保了工期和支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

2）換撐施工應(yīng)根據(jù)工程具體情況采取措施，本工程針對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室外墻之間的間距采取不同的換撐技術(shù)措施，確保了工期，與采用鋼管換撐相比節(jié)約成本9萬多元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3）在軟土基坑頂四周，不應(yīng)布設(shè)食堂、浴廁等容易產(chǎn)生水源的臨設(shè)，由于基坑開挖多少會引起周土體位移變形，造成設(shè)在坑頂?shù)呐潘疁袭a(chǎn)生裂縫，容易引起雨污水沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲入坑內(nèi)和主動區(qū)水土壓力增大，導(dǎo)致地面位移沉降和圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移增大。

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