以某工程為例談深基礎(chǔ)支護(hù)工程施工技術(shù)與質(zhì)量控制

陳廣福

【摘 要】本文對如何加強(qiáng)深基坑支護(hù)工程施工階段的監(jiān)理工作，對某工程的監(jiān)控重點(diǎn)難點(diǎn)予以小結(jié)，以期拋磚引玉。

【關(guān)鍵詞】支護(hù)；錨桿；施工

0.工程概況

該工程地下2層，基坑開挖深度12m，周長約920m，面積56000萬m2。開挖土方量約62萬。基坑側(cè)壁安全等級取二級，設(shè)計(jì)方案經(jīng)過專家論證采用大直徑沉管灌注樁加錨桿支護(hù)體系，沉管灌注樁外設(shè)雙排水泥攪拌樁止水帷幕。由于該基礎(chǔ)工程的深基坑支護(hù)和開挖規(guī)模宏大，場地地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度大，技術(shù)含量高，工程影響較大，對沿海地區(qū)的深基坑的施工有很高的參考價(jià)值。

1.工程地質(zhì)

場地為港灣灘涂地帶回填整平形成的，在沿海地區(qū)具有典型性。影響基坑開挖的土層有：素填土、填砂層、沖填土、淤泥質(zhì)土、殘積土等。除殘積土外，以上四層土的工程性質(zhì)不良或較差。自上而下巖土層分布及特征如下：

（1）人工填土：三種類型，素填土、填砂（粗砂）、沖填土；素填土，均有分布，厚度0.7～4.6m，由粉質(zhì)粘土和殘積土回填，回填時(shí)間1年，未經(jīng)壓實(shí)處理，屬欠固結(jié)土，密實(shí)度及均勻性較差；填砂（粗砂），埋深0.8～6.6m，厚度0.7～10.5m，主要由石英組成含泥約16.7%～27.4%，級配較差，局部以中砂為主，回填時(shí)間5年；沖填土，大部分均有，埋深0.7～9.2m，厚度0.3～4.3m，沖填時(shí)間5年，欠固結(jié)土，屬高壓縮性軟弱土。

（2）淤泥質(zhì)土：部分分布，埋深7.3～10.5m，厚度0.3～4.3m，屬高壓縮性軟弱土。

（3）殘積土：整場地分布，層位較穩(wěn)定，埋深9.3～l4.7m，厚度1.8～25.7m，為特殊性土，具有泡水易軟化、崩解的不良特性。

該場地地下穩(wěn)定水位埋深埋深較淺，在0.5～3.4m之間，地下水主要賦存和運(yùn)移于填砂層。對基坑開挖及坑壁支護(hù)工程穩(wěn)定最直接影響最大的土層為填砂層，涌水量大（336.4mVd），滲透系數(shù)大可按k=1.06×10-3cm/s考慮，屬富水性強(qiáng)、滲透性大的含水層。3優(yōu)化支護(hù)工程的設(shè)計(jì)方案地下室深基坑開挖工程最緊要的問題是地下水的處理。而該基坑的支護(hù)工程正是以止水為重點(diǎn)，為此，經(jīng)專揭論證，施工手段采用具有經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險(xiǎn)程度低、施工工期短、施工作業(yè)方便等特點(diǎn)的沉管灌注樁外設(shè)雙排水泥攪拌樁止水帷幕的設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)上同時(shí)提出下面五個(gè)要求：

（1）沉管灌注樁700共594根，設(shè)計(jì)樁長11～12m，嵌固段樁長4.5～5.8m。

（2）水泥攪拌樁樁徑ф500雙排@350、搭接寬度150mm，共5500根，樁長8.5～10m，要求進(jìn)入殘積土層≥500mm，止水帷幕寬度850mm，采用噴漿法施工，水泥摻量15%：（3）錨桿采用3×7ф5鋼絞線豎向布置全斷面二道、局部斷面三道，共906根，間距分別為@1500、@3000，錨固土層為殘積砂質(zhì)粘性土、殘積粘性土，設(shè)計(jì)軸向力155～370kN，總長度L=16～30m，自由段Lf=16～8m，錨固段La=10～22m。

（4）噴錨網(wǎng)護(hù)坡面積約5654m2。

（5）降水井31口，水位觀測孔11口4深基礎(chǔ)的支護(hù)工程施工的監(jiān)控。

1.1錨桿基本試驗(yàn)及錨桿施工工藝確定

設(shè)計(jì)要求錨桿基本試驗(yàn)為6根，考慮現(xiàn)場地質(zhì)復(fù)雜，共計(jì)代表性地質(zhì)剖面有10個(gè)，設(shè)計(jì)軸向力l55～370kN，設(shè)計(jì)長度L=16～30m，大部分超過25m，最終確定并施工9根，在確定時(shí)有意識的多數(shù)選取設(shè)計(jì)軸向力較大的剖面做試驗(yàn)，后因?yàn)閭€(gè)別錨桿試驗(yàn)結(jié)果未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，增加試驗(yàn)錨桿3根，總計(jì)施工試驗(yàn)錨桿12根?；惧^桿試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)性長，且地質(zhì)差異可能帶來的結(jié)果不可預(yù)期性，在試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上需考慮本地區(qū)類似工程錨桿的施工經(jīng)驗(yàn)，因此需及早施工并視試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整后續(xù)試驗(yàn)的施工工藝以及施工參數(shù)，最終經(jīng)設(shè)計(jì)單位綜合多次試驗(yàn)結(jié)果明確錨桿的施工工藝以及施工參數(shù)，差異較大的剖面應(yīng)當(dāng)采取不同的施工工藝以及施工參數(shù)。

根據(jù)以上情況，本工程采取了泥漿護(hù)壁成孔、鋼鋼套管成孔、二次劈裂注漿、多次劈裂注漿等錨桿施工工藝。

1.2加強(qiáng)錨桿施工的監(jiān)控

（1）超長錨桿的施工。錨桿長度通常在20m以內(nèi)，而本工程長度達(dá)到30m，而且需穿過厚砂層，給錨桿成孔以及護(hù)孔增加了很大難度。采取在穿砂層時(shí)下鋼套管成孔護(hù)孔的工藝。超長錨桿的設(shè)計(jì)軸力較大，要求保證進(jìn)入粘土層（錨固土層）的錨固長度，現(xiàn)場通過補(bǔ)勘查明地質(zhì)情況、鉆機(jī)鉆進(jìn)以及泥漿循環(huán)情況來判斷。

（2）加強(qiáng)清孔工藝。清孔應(yīng)采取多次清孔工藝，應(yīng)注意觀測泥漿濃度，特別不要忽略下錨桿前的清孔工作，確保在注漿前沒有塌孔、縮孔現(xiàn)象，尤其淤泥地質(zhì)的剖面。如果在下錨桿過程中發(fā)現(xiàn)穿孔困難，基本可以判斷已經(jīng)出現(xiàn)塌孔等現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)重現(xiàn)清孔。對塌孔嚴(yán)重的部位應(yīng)當(dāng)及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)單位調(diào)整鉆孔部位，而對已經(jīng)形成的空孔應(yīng)當(dāng)做空孔注漿處理，以免影響鄰近孔位的錨桿成孔和注漿。

（3）適當(dāng)縮短二次注漿注漿管的開孔長度。二次注漿注漿管的開孔長度設(shè)計(jì)值為錨固段全長10～22m，多次基本試驗(yàn)后現(xiàn)場調(diào)整為5～7珀，以減小不可見因素影響的概率，盡量在錨桿底部段形成可靠的錨固體。

（4）對于錨桿注漿量不足的處理。錨桿施工注漿采用二次高壓注漿工藝，應(yīng)確?？傋{量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并保證每地質(zhì)剖面的錨桿最小注漿量，即一、二次注漿累計(jì)水泥用量不小于75kg/m。注漿過程應(yīng)注意觀察以下幾個(gè)冒漿部位：孔口、坡腳平臺、相鄰錨桿、坡頂平臺、鄰近路面等。第一次注漿量應(yīng)得到保證，對于未冒漿的情況不得擅自終止注漿，發(fā)現(xiàn)冒漿后應(yīng)當(dāng)持續(xù)注漿l～5min，以填充土體孔隙并控制水泥用量。對于總體注漿不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的，應(yīng)加強(qiáng)鄰近錨桿的注漿控制。在第二道錨桿施工時(shí)，考慮第一道錨桿已經(jīng)施工并受力，應(yīng)加強(qiáng)第～次注漿的質(zhì)量保證。注漿量不足時(shí)采取分段劈裂注漿、多次清孔補(bǔ)注漿、加強(qiáng)異常孔相鄰錨桿注漿量控制、及時(shí)施工邊坡噴錨網(wǎng)以延緩冒漿等辦法處理。一次注漿孔口溢漿，即可停止注漿，但漿體硬化后不能充填錨固體時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿，孔口補(bǔ)漿應(yīng)及時(shí)進(jìn)行，補(bǔ)漿時(shí)間宜在第一次注漿的當(dāng)日進(jìn)行，應(yīng)能對薄弱地方起到加強(qiáng)并封閉孔口的效果。

（5）注漿不成功的處理。應(yīng)及時(shí)清孔并在24h內(nèi)及時(shí)注漿，可采取多次清孔注漿的技術(shù)措施。對于地質(zhì)特別不利的軟弱土層可采取設(shè)置多次（道）注漿管的工藝保證注漿成功和注漿量。多次注漿的間隔時(shí)間不宜過久，以免不能劈裂而注漿失敗，主要表現(xiàn)為爆管和注漿量僅2-5包水泥。

（6）關(guān)于注漿壓力不足問題。實(shí)踐證明在軟弱土層注漿壓力基本上難于達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，錨桿施工中經(jīng)常出現(xiàn)壓力不足1.0MPa（尤其第一次注漿）或阻礙消除后壓力突降的現(xiàn)象，主要靠保證注漿用量控制錨桿的施工質(zhì)量，而且必須第二次注漿壓力宜控制在1.0MPa以上，以確保達(dá)到劈裂注漿的效果。

（7）錨桿抗拔力不足。在錨桿驗(yàn)收檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別錨桿抗拔力不能滿足設(shè)計(jì)要求，采取按設(shè)計(jì)加做一道腰梁增加錨桿補(bǔ)償，并對該區(qū)域的錨桿以及基坑變形加強(qiáng)監(jiān)測。

（8）調(diào)整施工角度，避免產(chǎn)生錨桿錨固體重疊。錨桿施工中遇到超出紅線范圍以及碰到相鄰建筑物的基礎(chǔ)管樁、道路管線等。根據(jù)影響錨桿施工的實(shí)際位置，精確放樣并調(diào)整錨桿傾角來解決?；愚D(zhuǎn)角處工作面重疊的錨桿應(yīng)注意調(diào)整施工角度，避免產(chǎn)生錨桿錨固體重疊。

（9）幾個(gè)時(shí)間應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制。注漿補(bǔ)漿時(shí)間詳上述。二次高壓注漿時(shí)間為一次注漿形成的錨固體強(qiáng)度達(dá)到5MPa后進(jìn)行，多次注漿間隔時(shí)間可參照之。錨桿張拉時(shí)間，注漿體強(qiáng)度達(dá)到15MPa后方可進(jìn)行張拉。正式張拉前取設(shè)計(jì)軸向力的10%～20%對錨桿進(jìn)行預(yù)張拉。通過以上幾方面的監(jiān)控，可以看出，錨桿支護(hù)體系的特點(diǎn)是分層開挖土方分層錨桿施工，具有工期短且可隨時(shí)監(jiān)測基坑變形和支護(hù)體系受力情況而具有風(fēng)險(xiǎn)度低的特點(diǎn)。本工程局部設(shè)計(jì)三道錨桿，設(shè)計(jì)單位根據(jù)監(jiān)測結(jié)果全部調(diào)整為兩道錨桿，加快了土方施工進(jìn)度并節(jié)約了投資39萬元。

1.3加強(qiáng)支護(hù)樁工程的監(jiān)控

（1）場地濕陷對施工的影響。施工沉管灌注樁時(shí)適逢雨季，場地地耐力不能滿足大直徑沉管樁機(jī)施工的要求，包括安全以及灌注樁垂直度的要求。采取局部回填建筑垃圾改造場地，部分沉管樁改變施工工采取鉆孔灌注樁、合理調(diào)整施工進(jìn)度和工作面的安排避開大雨天。800沉管樁施工的擠土較嚴(yán)重，采取間隔2樁以上間距進(jìn)行跳打施工，避免因?yàn)閿D土效應(yīng)造成樁位偏移以及樁身質(zhì)量問題。

（2）灌注樁浮樁以及部分樁混凝土充盈系數(shù)不足1.0的處理。施工中因?yàn)閳龅赜倌嘁约皬?qiáng)降雨的影響，在地質(zhì)較差的施工段出現(xiàn)浮樁甚至浮籠的現(xiàn)象。監(jiān)理機(jī)構(gòu)建議采取沉管樁管內(nèi)填2～4m高的碎石壓重并降低拔管速度以減輕上浮現(xiàn)象，對個(gè)別依然存在上浮現(xiàn)象的施工部位采取增大樁徑的辦法，以補(bǔ)償因?yàn)樯细≡斐傻臉稄娇s小，極個(gè)別上浮嚴(yán)重的樁采取鄰近部位補(bǔ)樁的措施，實(shí)踐證明取得了良好效果。圍護(hù)樁施工完畢后方可進(jìn)行水泥攪拌樁施工，以免沉管樁施工時(shí)的擠土效應(yīng)對攪拌樁質(zhì)量的影響。

1.4加強(qiáng)止水帷幕的監(jiān)控

水泥攪拌樁在施工前應(yīng)當(dāng)根據(jù)地勘等資料明確各施工段的預(yù)打樁長，并根據(jù)施工中的鉆機(jī)電流情況，采取雙控，以確保水泥攪拌樁能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)入不透水的粘土層500ram以上，方可形成可靠的止水帷幕。水泥攪拌樁相鄰樁施工應(yīng)盡快安排施工（相鄰樁噴漿施工時(shí)間間隔不大于l0h），并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)放樣，確保相鄰樁包括前后兩排攪拌樁的可靠搭接，方可保證封閉的止水效果。

施工采用至少復(fù)攪一次的施工工藝，噴漿時(shí)的提升或下沉速度不大于0.5m/rain?，F(xiàn)場控制主要應(yīng)根據(jù)實(shí)際注漿量和水灰比，建議采取多次復(fù)攪的工藝，保證水泥漿的用量和攪拌效果以確保水泥土固結(jié)。尤其在軟弱土層需適當(dāng)增加復(fù)攪次數(shù)并降低施工速度。水泥攪拌樁時(shí)遇到厚的填砂層，難以成孔及提鉆，有埋鉆抱鉆現(xiàn)象，建議采取局部改用旋噴樁處理。在淺部遇到回填石塊區(qū)段，建議采取局部挖除重新回填或者適當(dāng)挪位并增加攪拌樁處理。水泥攪拌樁止水帷幕應(yīng)盡量分段閉合施工，以利于后續(xù)錨桿分段施工。水泥攪拌樁施工～周內(nèi)進(jìn)行開挖檢查成樁質(zhì)量，若不符合要求應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工工藝。止水帷幕局部滲漏水的止水和灌注樁間土的處理處理，建議采取削土和局部安裝鋼筋網(wǎng)并做噴錨處理，這樣施工效果才會良好。

1.5中間土方的處理意見

原設(shè)計(jì)整個(gè)基坑土方挖除并外運(yùn)，在開挖過程中我們監(jiān)理機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，在基坑中間需回填的區(qū)域約5萬m3的土體良好，因此建議做為深基坑開挖的預(yù)留土方處理，有利于防止基坑底部土體的隆起以及應(yīng)急方案的實(shí)施，經(jīng)設(shè)計(jì)單位和專家會議決定按此做設(shè)計(jì)變更，并對預(yù)留土方做放坡和表面噴錨的簡單處理，相應(yīng)對施工方案調(diào)整，實(shí)踐證明可行并降低了基坑施工的危險(xiǎn)性、減少了回填方量且節(jié)約造價(jià)120萬元，此外建議將15萬m。較好的原場地回填土聯(lián)系相鄰未開工的施工工地就近臨時(shí)堆放，做為地下室完工后的回填土方，也被設(shè)計(jì)等單位采納并實(shí)施。

2.結(jié)束語

本支護(hù)工程從2010年6月至10月施工，現(xiàn)地下室工程已經(jīng)封頂并已進(jìn)入防水施工及土方回填階段，福建省建筑科學(xué)研究院監(jiān)測的結(jié)果顯示，累積位移最大值27mm，累計(jì)沉降最大值19.5mm，全部位移觀測點(diǎn)的變形量、變形速率以及各沉降觀測點(diǎn)的沉降量、沉降速率均在設(shè)計(jì)及規(guī)范允許值范圍內(nèi)，其他基坑監(jiān)測指標(biāo)均允許值范圍內(nèi)，整個(gè)基坑變形已經(jīng)趨于穩(wěn)定且在近3個(gè)月內(nèi)沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，表明該深基坑的支護(hù)工程是十分成功的。