深厚淤泥質(zhì)軟土地區(qū)內(nèi)支撐梁及基坑開挖施工技術(shù)

文／王超 廣州協(xié)安建設(shè)工程有限公司 廣東廣州 510000

引言：

隨著社會發(fā)展，我國沿海城市人口和城市生活圈也不斷擴大，地下空間的開發(fā)與利用顯得越來越重要，隨之而來的深開挖工程也越來越多。本文結(jié)合工程實際，探討深厚淤泥質(zhì)軟土地區(qū)內(nèi)支撐梁及基坑開挖施工技術(shù)及控制要點。

1、項目概況

本技術(shù)主要應(yīng)用于番禺糧食儲備有限公司港口糧庫擴建二期工程，該工程位于廣州市南沙區(qū)欖核鎮(zhèn)。本工程樁采用預(yù)制管樁，地下室1 層，局部2 層，場地內(nèi)有深厚的淤泥質(zhì)土層。

1.1 深厚淤泥質(zhì)軟土地區(qū)施工重點難點

（1）在淤泥質(zhì)軟土上施工混凝土支撐梁，混凝土梁由于自重過大，軟弱的淤泥質(zhì)土層的承載力根本無法支撐混凝土內(nèi)支撐梁，混凝土內(nèi)支撐梁會隨著土體承載力的不同，產(chǎn)生不均勻的沉降，從而使混凝土內(nèi)支撐梁扭矩、傾斜、變形，嚴重影響施工質(zhì)量。大體積混凝土支撐梁由于外觀變形，改變了原有深基坑支護的傳力形式，使深基坑支護存在嚴重安全隱患；

（2）一般而言，預(yù)制管樁的施工如果是在深厚淤泥的條件下，有可能會因為開挖方法的錯誤，導(dǎo)致樁體出現(xiàn)嚴重的傾斜，部分情況下甚至會造成斷樁的情況，這就需要對深厚淤泥軟土地區(qū)所造成的問題科學解決。

2、深厚淤泥質(zhì)軟土地區(qū)混凝土內(nèi)撐梁施工技術(shù)

2.1 水泥硬化淤泥質(zhì)土工法

（1）現(xiàn)場試驗，將水泥與在施工現(xiàn)場取得的淤泥進行拌合，分別測定不同水泥摻量的淤泥隨時間的強度變化情況，試驗結(jié)果表明,在相同的養(yǎng)護時間下,無側(cè)限抗壓強度隨水泥摻量的增加而增加。從圖 1 可知,28d 的強度增加量大于14d 的強度增加量。從變化的趨勢看,添加水泥后,很大程度上提高了土體的強度。

圖1 不同水泥摻量對淤泥固化土強度的影響

（2）考慮到施工進度問題，拌合的水泥的淤泥齡期控制在7d 以內(nèi)，則重點分析7d 內(nèi)的泥漿強度。齡期為7d 時,不同水泥摻量的淤泥固化土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系見圖 2。試驗結(jié)果表明,原狀土的強度是應(yīng)變的增大,應(yīng)力也在增加,但是隨著水泥摻量的增加,應(yīng)變的增大,應(yīng)力是先增加后減小,水泥用量增加越多,變化的幅度越大。同時從圖 2 可以看出,隨著水泥摻量的增加,土體的彈性模量也在增加,由此趨勢可知添加水泥后使土體由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?破壞時的應(yīng)變逐漸變小。

圖2 齡期 7 d 時淤泥固化土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

（3）根據(jù)本工程的成本要求、施工進度要求，主要是選擇普通硅酸鹽水泥進行施工，同時在水泥含量上控制在2%的標準，減少過多水泥摻量帶來的問題。地質(zhì)勘探報告方面比較多元化，不同厚度淤泥的條件下，針對水泥數(shù)量的用量也存在較大的不同。比如，華南國際港服務(wù)中心二期項目的建設(shè)方面，針對現(xiàn)場的淤泥層在劃分的時候，主要是將50 平方米作為1 個區(qū)域，結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)的淤泥層厚度特點，選擇對應(yīng)的水泥用量，具體如圖3 所示。現(xiàn)場的挖掘機應(yīng)用時發(fā)揮了較好的拌和效果，針對施工項目基坑內(nèi)部的支撐施工提供了較多的幫助。支撐施工主要是按照分段施工的方法進行優(yōu)化，拌和以后還要靜置至少7 天時間，針對抗壓強度要有效的測量，最少要達到150Kpa 的標準，強度方面要滿足工人施工、機械施工，然后才能在后續(xù)的工程建設(shè)方面得到理想的成績，減少傳統(tǒng)建設(shè)帶來的問題和隱患。

圖3 不同區(qū)域水泥摻量圖

圖4 挖掘機拌合淤泥與水泥

圖5 淤泥與水泥拌合后

2.2 素混凝土墊層支撐內(nèi)支撐梁技術(shù)

（1）墊層澆筑施工的時候應(yīng)做好前期準備工作，澆筑前建議通過全站儀進行有效的定位處理，定位完畢以后要通過大概1m 的長短鋼筋，有效插入墊層澆筑的4 個角落位置，并且針對鋼筋進行有效的固定，一直到達基坑地步的位置。接下來，還要通過全站儀針對墊層面的標高進行仔細分析，針對鋼筋方面、基坑邊方面，都要通過彩筆進行合理的標記，而后要通過施工線的作用，針對兩根鋼筋之間的拉線定位，有效作為墊層上層的標高線，最終在支撐梁的混凝土墊層位置、混凝土墊層標高方面有效的明確，堅持在基礎(chǔ)施工方面得到較多的保障。

（2）由于墊層厚度較小，直接用木方作為側(cè)模板，澆筑中中部起拱1/1000。用鐵鍬鋪混凝土，厚度略高于找平堆，隨即用平板振搗器振搗，做到不漏振，確?；炷撩軐?。

圖6 內(nèi)支撐梁梁底澆筑素混凝土墊層

（3）使用水平木刮杠進行刮平處理，表面施工的時候，通過木抹子進行搓平處理，提高平整度。針對有坡度要求的地面施工，要求嚴格按照設(shè)計要求進行操作，針對坡度進行合理的把控。如果是已經(jīng)完成的混凝土墊層部分，建議在12 小時左右的時候進行覆蓋施工、澆水施工，養(yǎng)護時間不能少于7 天，避免造成施工裂縫的情況。

2.3 墊層與支撐梁快速分離技術(shù)

（1）覆蓋澆水養(yǎng)護應(yīng)在混凝土澆筑完畢后的12h 內(nèi)進行，對于墊層的養(yǎng)護采用的是200＊1.5m 寬的聚乙烯吹塑工程養(yǎng)護膜，養(yǎng)護完成后不掀開，直接作為支撐梁與墊層的隔離層。墊層寬度2m,而內(nèi)支撐梁寬度1m，需保證墊層中間位置墊層的質(zhì)量與平整度，薄膜中心線與墊層中心線平。

（2）薄膜端部與格構(gòu)柱或基坑邊緊貼，中間每各2m 用木方壓住，防止薄膜背風吹走，覆蓋澆水養(yǎng)護應(yīng)在混凝土澆筑完畢后的12h內(nèi)進行，混凝土的澆水養(yǎng)護時間，不得少于7d。澆水次數(shù)應(yīng)根據(jù)能保持混凝土處于濕潤的狀態(tài)來決定，保持薄膜內(nèi)濕潤狀態(tài)。

圖7 薄膜養(yǎng)護素混凝土墊層

（3）支撐梁澆筑方法

一般而言，支撐梁的澆筑方法應(yīng)用，主要是從一端開始施工，建議通過“趕漿法”進行操作，可根據(jù)梁體的高度實施分層澆筑，澆筑成階梯效果，并且伴隨著階梯不斷的延伸，加強梁體混凝土的連續(xù)澆筑操作，提高澆筑的質(zhì)量。針對混凝土開展?jié)仓臅r候，應(yīng)觀察細節(jié)因素帶來的影響，比如模板施工、鋼筋施工、預(yù)埋件施工等，主要是觀察這些部分是否出現(xiàn)了移動的情況、變形的情況、堵塞的情況，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)問題后要快速的處理，同時要求在已經(jīng)澆筑的混凝土凝結(jié)以前進行解決，這樣才能提高支撐梁的澆筑水平。

（4）養(yǎng)護

混凝土的養(yǎng)護工作非常重要，澆筑工作結(jié)束以后，建議在12 小時以內(nèi)進行養(yǎng)護，主要是通過覆蓋養(yǎng)護、澆水養(yǎng)護的方法來應(yīng)對，澆水的次數(shù)應(yīng)合理把控，保持混凝土處于濕潤的狀態(tài)，嚴格按照相關(guān)規(guī)范操作，養(yǎng)護的時間最少不能低于7 晝夜。針對外加劑進行應(yīng)用時，養(yǎng)護時間不能少于14 晝夜，確保養(yǎng)護工作的質(zhì)量更好的提升。

圖8 隨著開挖進行墊層自動剝離

3、深厚淤泥質(zhì)土層條件下防止預(yù)制管樁傾斜斷樁的開挖技術(shù)

3.1 均勻破除表面硬殼層

處于淤泥土質(zhì)的狀態(tài)下，要按照均勻破除的方法，針對表面的硬殼土層或者是整體表層土進行開挖操作。施工的過程中要考慮到土層內(nèi)部應(yīng)力帶來的影響，應(yīng)力向上釋放的狀態(tài)下，會促使約束層有效的解除，此時釋放的應(yīng)力比較多，主要是由于預(yù)制樁的壓入作用，導(dǎo)致淤泥層內(nèi)部的應(yīng)力增加，借助這部分應(yīng)力，可以減少與泥土層的流動問題，但是對于已經(jīng)壓入的管樁會產(chǎn)生一定的影響。為此，現(xiàn)場施工的時候，要先將表面硬殼層體進行開挖操作，而后同步施工釋放出淤泥層內(nèi)部的應(yīng)力，確保基礎(chǔ)工作得到更好的完善。

圖9 土方開挖前后應(yīng)力變化圖

3.2 先行開挖淤泥層面明顯較高部位

淤泥層面比較高的位置在開挖的時候，應(yīng)選擇淤泥層面起伏較大的地方進行操作，或者是存在明顯高的地方實施開挖工作，確保施工現(xiàn)場的內(nèi)部淤泥層面，能夠表現(xiàn)出一致的狀態(tài)，避免因為高差過大的問題，造成內(nèi)部土層的嚴重滑動。

3.3 分緩坡薄層逐層開挖，邊挖邊曬

土方開挖工作的開展，建議針對每一層挖土的厚度不能超過1m 的范圍，曾與層之間要做出合理的預(yù)留，主要是預(yù)留出一定寬度的工作面，尤其是在開挖的天氣情況方面要高度關(guān)注，確保淤泥層的開挖施工可以得到良好的晾曬效果，對其中的水分快速的蒸發(fā)處理。與此同時，要結(jié)合土質(zhì)情況的影響，合理完成放坡工作，加強淤泥層的流動控制水平。通過合理的開挖方式，針對預(yù)制樁偏移的問題、預(yù)制樁傾斜問題、預(yù)制樁斷樁問題有效的解決，由此在施工質(zhì)量上得到了較多的保障。

3.4 合理設(shè)計坑內(nèi)出土運輸?shù)缆?/h3>

選用小型履帶式挖機輔以鋼板開挖，以減小對土體的局部壓強。嚴禁挖機在樁頂來回走動，防止對樁頂產(chǎn)生屢次沖擊，且保留基底以上30cm 人工開挖?；油谕敛簧畹那闆r下可用長臂挖機站在遠離樁位的位置開挖。深基坑在接近坑底時應(yīng)采取交替開挖。

3.5 降水措施

針對地質(zhì)資料及現(xiàn)場實際情況，加強施工現(xiàn)場降水排水措施。開挖內(nèi)側(cè)采用井點降水和明坑排水。在土方開挖區(qū)域內(nèi)設(shè)置降水管井，同時觀測管井中水位的變化。土方開挖應(yīng)在地下水位控制在開挖面500mm 后進行，每個開挖區(qū)域設(shè)置簡易排水明溝和集水坑，并及時抽排土層水和地下水，配合管井加快表層土疏干。

結(jié)語：

深厚淤泥質(zhì)軟土地區(qū)內(nèi)支撐梁及基坑開挖施工技術(shù)，從基坑內(nèi)支撐梁混凝土觀感質(zhì)量來看，混凝土表面平整、密實，筆直，其位置尺寸得到了有效保證，同時保證了預(yù)制管樁的施工質(zhì)量，在一定程度上加快了工程的施工進度、節(jié)約了施工成本?？赏茝V至類似的深厚淤泥質(zhì)軟土地區(qū)，具有良好的應(yīng)用前景。