淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件下基坑開挖施工分析

鄧其岳

摘 要：本文對淤泥質(zhì)土地質(zhì)軟土地基基坑施工順序、基本特征及失穩(wěn)機理進(jìn)行了相關(guān)概述、分析，進(jìn)而對淤泥質(zhì)土地質(zhì)地基開挖施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施進(jìn)行有效探討，希望能夠為提高淤泥質(zhì)土地質(zhì)基坑施工質(zhì)量提供有益參考。

關(guān)鍵詞：淤泥質(zhì)軟土;基坑施工;質(zhì)量控制

中圖分類號：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）05-0100-03

Abstract： This paper summarized and analyzed the construction sequence， basic geological characteristics and instability mechanism of silt soil foundation pit， and then discussesd the technical method and quality control measures of silt soil geological foundation excavation effectively， hoping to provide a useful reference for improving the construction quality of silt soil geological foundation pit.

Keywords： silt soft soil;foundation pit construction;quality control

1 淤泥質(zhì)軟土相關(guān)概述

1.1 淤泥質(zhì)軟土基本特征分析

在物理特性方面，淤泥質(zhì)軟土呈現(xiàn)出天然含水量大、孔隙比例大、壓縮性水平高、滲透能力低及荷載強度低的特征，在工程施工方面則表現(xiàn)出較大的觸變性、流變性、不均勻性、低透水性等特征，對基坑工程開挖施工造成較大影響。首先，觸變性，在施工過程中對原狀土產(chǎn)生振動影響，其極易發(fā)生稀釋，進(jìn)而出現(xiàn)沉降、側(cè)向滑動等問題。其次，流變性，主要是在對軟土進(jìn)行排水后出現(xiàn)固結(jié)，進(jìn)而使得土體外形發(fā)生變化，在受到剪力作用之后，還會出現(xiàn)長期緩慢的剪切變形問題，嚴(yán)重影響地基穩(wěn)定性。此外，由于淤泥質(zhì)軟土基坑施工因素較為復(fù)雜，又受到土工試驗技術(shù)水平不高的限制，導(dǎo)致淤泥質(zhì)土體流變參數(shù)極難測定。再次，高壓縮性，淤泥土質(zhì)的高壓縮性極為明顯，在施工過程中容易發(fā)生體積縮小而導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降，進(jìn)而引發(fā)基坑坍塌問題。最后，低透水性，淤泥土質(zhì)的透水性極弱，富水性極高，對地基排水固結(jié)、地基強度、地基沉降穩(wěn)定等都會產(chǎn)生較大的不利影響[1]。

1.2 淤泥質(zhì)軟土基坑失穩(wěn)機理分析

在淤泥質(zhì)軟土基坑施工過程中，施工進(jìn)度、震動、坑頂堆載、雨后土體增重等，都是對淤泥質(zhì)軟土地基施工影響較大的外部因素。若是由于上部具備較好的土質(zhì)條件而采用超尺寸開挖的方式進(jìn)行施工，極易導(dǎo)致無壁基坑局部喪失穩(wěn)定性。若是對坑頂進(jìn)行監(jiān)測得到的位移量不大，但是坑底淤泥質(zhì)軟土在流變性與觸變性的影響下，極有可能出現(xiàn)了較大變形而導(dǎo)致在坑壁中下部位發(fā)生坍落現(xiàn)象。在施工過程中，機械設(shè)備等的使用難免會對淤泥質(zhì)土體造成震動影響，使土質(zhì)變得更差，進(jìn)而出現(xiàn)沉降、基底變形、側(cè)向滑動等問題。開挖土方在坑頂進(jìn)行臨時堆載過程中，以及下雨過后上部土體重量大幅增加，會大大增加坑底所受的應(yīng)力作用，超出淤泥質(zhì)土體的強度，進(jìn)而發(fā)生基坑坍塌問題。而處于飽和狀態(tài)的土體在受到工程降水作用的影響時會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的固結(jié)作用，加劇了基坑的變形[2]。綜上可知，鑒于淤泥質(zhì)土質(zhì)的特殊性，其極易因施工與環(huán)境條件的變化而發(fā)生結(jié)構(gòu)變化與破壞，降低物理性質(zhì)，使基坑穩(wěn)定性大幅下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

2 淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件下基坑開挖施工

2.1 掌握淤泥質(zhì)軟土基坑施工順序

在進(jìn)行基坑工程開挖之前，應(yīng)做好相應(yīng)的事前準(zhǔn)備，如進(jìn)行必要的地質(zhì)勘驗，詳細(xì)地分析地質(zhì)材料，對基坑施工每層地質(zhì)條件進(jìn)行全面考察，分析施工區(qū)域的地下水含量等。同時，需要全面掌握施工區(qū)域建筑物的平面位置、高程?；趯σ陨闲畔⒌娜?、準(zhǔn)確把控，合理確定基坑的開挖輪廓、尺寸等，進(jìn)而繪制出詳細(xì)、準(zhǔn)確的基坑開挖平面圖。完成整體上的開挖施工設(shè)計后，則需要按照不同的階段對相應(yīng)的施工方法、施工強度、施工要點、施工工期等進(jìn)行詳細(xì)分析，全面掌握各個階段的施工要求與施工重點。除此之外，在綜合考慮地質(zhì)因素、地理位置、施工方法等基礎(chǔ)上，結(jié)合施工現(xiàn)場條件與開挖總量，科學(xué)、合理地編制基坑開挖進(jìn)度計劃，確保開挖計劃合理、可行、高效，為基坑開挖施工制定合理的施工順序[3]。

2.2 明確具體基坑開挖高程

在進(jìn)行淤泥質(zhì)土地質(zhì)條件的基坑開挖過程中，一般都是采取挖掘機來完成，具有快速、高效的優(yōu)點。相較于普通土質(zhì)來說，淤泥質(zhì)土的形狀較差，而且承載力偏低，如若對建基面產(chǎn)生擾動，便會導(dǎo)致基土強度降低，從而使建筑物穩(wěn)定性下降。因此，務(wù)必要防止出現(xiàn)該類問題，禁止出現(xiàn)人為擾動。此外，如若是天然地基，則可以采取機械來實施作業(yè)，且以超過基面高層20～30 cm為宜，隨后采取人工方式將其挖至建基面高程。值得注意的是，需覆蓋厚度30～40 cm的原狀土在建基面上，隨后將砂墊層鋪設(shè)在上方可實施樁施工，待作業(yè)完畢后采取機械倒退式來完成清潔工工作，隨后方可實施下道作業(yè)[4-6]。

2.3 正確界定具體開挖輪廓線

在確定開挖輪廓線時，要充分考慮開挖需求、輪廓具體寬度和排水溝寬度。這三方面因素會直接關(guān)系到最終確定的開挖輪廓線。除此之外，還需要將排水溝深度、打樁以及立模等要求考慮在內(nèi)。

2.4 基坑開挖

在具體開挖過程中，需要充分考量時空效應(yīng)，結(jié)合具體作業(yè)環(huán)境情況、基坑尺寸、挖深、維護(hù)結(jié)構(gòu)類型等因素來進(jìn)行確定。通常來說，主要有分段、分層、盆式以及中心道開挖這幾種方式，在實際選擇開挖方式時，需要將穩(wěn)固性與安全性放在首要考慮位置。在具體開挖環(huán)節(jié)，需要重視如下幾方面。第一，在正式開挖前，要確保降水充足。雖然淤泥質(zhì)土的滲透性不高，但是，對于其而言，降水有利于起到良好的固結(jié)效果。因此，在開挖前要盡量確保降水時間以及數(shù)量充足。第二，嚴(yán)格根據(jù)土石方挖運流程來實施基坑開挖。土石方挖運流程見圖1。第三，盡可能縮短暴露基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的時長，如若需要，還要對挖土速度進(jìn)行管控，尤其是在采取水泥土擋墻支護(hù)及懸臂結(jié)構(gòu)基坑的情況下，該步驟非常關(guān)鍵。通常采取組合開挖方式來進(jìn)行，如分段與分層組合、中心道與分層開挖組合等。在進(jìn)行水泥土擋墻支護(hù)過程中，盡量延長其受力時間，以有效提升早期強度及水泥土成熟度。第四，如若淤泥質(zhì)土基坑面積較大，則可采取分層、分段開挖方式，這不僅能為施工組織提供便利，而且有利于增強基坑穩(wěn)定性。如若基坑開挖深度較大，則無法采取整體分層的方式，而需要使用階梯式分層形式來進(jìn)行作業(yè)，將各個階梯臺用作挖土機械的接力作業(yè)平臺。其中，每一階梯所留寬度都需要滿足挖土機械作業(yè)需求，高度則要求結(jié)合具體土質(zhì)條件來確定，通常維持在1.5～2 m，同時實際坡度的設(shè)置務(wù)必要確保土坡穩(wěn)定。第五，在具體開挖環(huán)節(jié)，要實時檢測基坑情況，并對開挖方法、速度予以管控，確?；臃€(wěn)定性。

2.5 裝設(shè)鋼支撐

在實施各層土體小段開挖過程中，如若挖到支撐處，需要仔細(xì)測定具體安裝點，控制中心與支撐端部偏差不超過15 mm，確保墻面垂直部位達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，同時做好標(biāo)記，以便于將接觸點支撐長度正確測定出來。采取人工輔助完畢后可合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力，將頂力座安裝在支撐部位處，并采取千斤頂來確保兩側(cè)受力均勻。若土體出現(xiàn)集中應(yīng)力或是穩(wěn)定性不高，則可采取鋼支撐安裝方式來實施土層開挖。

2.6 做好基底檢查與處理

基坑開挖完畢后，需要在8 h內(nèi)實施混凝土澆筑，避免產(chǎn)生基底軟化的問題，并且需要在5 d內(nèi)完成底板混凝土作業(yè)，這樣方可實施其他作業(yè)，以確?；臃€(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

3 淤泥質(zhì)土質(zhì)基坑施工技術(shù)分析

3.1 樁基施工法

對淤土層比較厚且無法采取大面積處理方式施工時，宜選用打樁的方式來對基坑進(jìn)行加固。水泥攪拌樁、木樁、砂石樁是早期較為常用的樁基施工技術(shù)，但是由于各自存在不同缺陷，大多是以輔助支護(hù)的形式出現(xiàn)在當(dāng)前的基坑開挖過程中。水泥土攪拌樁技術(shù)由于水灰比、攪拌、輸漿等質(zhì)量控制尚不完善，加上設(shè)備與技術(shù)落后，導(dǎo)致攪拌均勻性較差、成樁效果不理想、穩(wěn)定性差。而砂石樁適用于對較深淤泥質(zhì)土質(zhì)的地基加固，存在施工工期較長、施工導(dǎo)致的變形量較大的問題，難以滿足當(dāng)前對變形要求越來越高的地基施工要求。木樁基礎(chǔ)由于支護(hù)強度小、穩(wěn)定性不足等原因已不能滿足當(dāng)前水工建筑地基的施工要求。目前，較為流行且使用效果最理想的當(dāng)屬鋼筋混凝土預(yù)制樁，不但承載力有保障，而且具備施工速度快、成本小等優(yōu)勢，在各類建筑工程基坑施工中得到普遍應(yīng)用。

3.2 回填法

回填法是一項常見的基坑開挖處理方式，具體工藝流程見圖2。首先，基坑降水。通常采取污水泵明排的方法來完成，如果該種方式?jīng)]能取得一定成效，則要使用輕型井點排水的方式進(jìn)行處理。其次，回填法擠淤。待基坑水位降至底部或僅有少量水時，可進(jìn)行宕渣或干土回填。宕渣回填厚度一般為1.5～2 m，具體還需要結(jié)合回填后淤泥地基實際承載力來最終確定。再次，淤泥層開挖?；靥罱Y(jié)束后的3～5 d實施淤泥開挖，通常采取倒退式開挖，即與回填逆向進(jìn)行。

3.3 灌漿施工法

灌漿施工法主要是借助氣壓、液壓，或者是利用電化學(xué)原理，把能發(fā)生固化反應(yīng)的漿液灌入地基介質(zhì)，或者是注入地基縫隙當(dāng)中，通過提高土質(zhì)密度來提升地基的密實性。水泥漿、黏土漿、砂漿、聚氨酯類、硅酸鹽類等都是較為常見的基坑灌漿漿液。灌漿施工法在淤泥質(zhì)土質(zhì)基坑的加固中具有較好的應(yīng)用效果，能基本上實現(xiàn)對地基沉降的控制。隨著技術(shù)水平不斷提升，高壓旋噴灌漿施工法的應(yīng)用更是大大提高了地基承載能力。在對淤泥質(zhì)土質(zhì)地基掏空處理方面，首先要進(jìn)行防滲處理，通過水平防滲與垂直防滲的方式實現(xiàn)對地基滲流的全面控制，然后再對掏空處進(jìn)行灌漿處理，結(jié)合對灌漿空間的分析，確定細(xì)砂、水泥砂漿、水泥漿的注入順序。一般來說，先進(jìn)行灌漿處的鉆孔處理，然后按照細(xì)砂—水泥砂漿—水泥漿的灌漿順序，效果較為顯著。

3.4 換土墊層法

在換土墊層法作業(yè)過程中，通常都是選用反鏟式挖掘機，其斗容量約1.0 m3，斗容量不可偏大也不能過小，需要選用自重小、履帶寬、動作靈敏的反鏟式機型。在選擇墊層時，盡可能選用含水量低的黏土，可以就地取材。如果開挖深度較大，地基滲水量多且滲水速度快，到場單價較低能二次利用的情況下，可以選用戈壁料做墊層。在實際開挖過程中，通常采取一次鋪填一次開挖的方式來進(jìn)行，即完成一次鋪填后，采取后退方式一次性開挖完畢。若有縱坡存在于開挖基坑底部或是開挖深度較大，則可采用一次鋪填兩次開挖的方式來進(jìn)行，以提高作業(yè)效率，減小成本費用。該類方式適用于開挖深度不超過5 m的飽和軟土淺基礎(chǔ)中。

4 結(jié)語

在建筑工程基坑施工過程中，淤泥質(zhì)土地極具復(fù)雜性，為基坑開挖施工帶來了較大難度，若是處理不當(dāng)，將會對基坑的穩(wěn)定性造成極大影響。因此，施工單位必須對淤泥質(zhì)土地質(zhì)基本特質(zhì)、產(chǎn)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的機理等進(jìn)行全面、深入的分析，明確淤泥質(zhì)土地質(zhì)地基基坑開挖施工順序，全面掌握各種施工技術(shù)，采取合適的施工技術(shù)，并切實做好施工質(zhì)量控制，更好地提高建筑工程基坑開挖施工質(zhì)量，保障施工安全。

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