淤泥質(zhì)地基基坑支護(hù)施工技術(shù)研究

鄒 平

（珠海保稅區(qū)建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)用地日益緊張，地下空間開(kāi)發(fā)力度逐步加大，基坑施工正在向深大基坑趨勢(shì)發(fā)展。基坑施工場(chǎng)地周邊的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)單一的基坑支護(hù)方案無(wú)法滿(mǎn)足基坑支護(hù)要求，其逐漸由復(fù)合支護(hù)方案代替[1]。而淤泥質(zhì)地基基坑施工是基坑工程中最復(fù)雜的一種，目前淤泥質(zhì)地基基坑施工技術(shù)應(yīng)用的研究是基坑工程研究中的熱點(diǎn)。該文以某擬建項(xiàng)目基坑支護(hù)施工為研究背景，對(duì)淤泥質(zhì)地基基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 擬建項(xiàng)目概況

擬建項(xiàng)目位于廣東省珠三角某市，項(xiàng)目總建筑面積約83495.70m2，總用地面積為15093.41m2，擬建2棟21層高層辦公樓、1棟4層會(huì)議中心和1棟2層辦公樓，建筑紅線范圍內(nèi)擬設(shè)2層地下室。該地下室基坑開(kāi)挖面積約為13625.50m2，開(kāi)挖坡頂線總周長(zhǎng)約535.00m。擬建場(chǎng)地平均標(biāo)高暫為+4.50m，地下室負(fù)一層的相對(duì)標(biāo)高是-4.50m，負(fù)二層的相對(duì)標(biāo)高是-8.40m，板厚度暫定600mm，墊層厚暫定100mm，基坑開(kāi)挖深度為8.60m。擬建場(chǎng)地為海陸交互相地貌，場(chǎng)地西側(cè)為已建成工廠區(qū)，北側(cè)、東側(cè)和南側(cè)為市政道路。擬建場(chǎng)地地下水埋深2.30m～4.26m，基坑周邊主要為淤泥質(zhì)土，流塑性大且地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，基坑支護(hù)難度大。

2 基坑施工特點(diǎn)

2.1 場(chǎng)地地質(zhì)情況復(fù)雜

2.1.1 工程地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探結(jié)果，擬建場(chǎng)地內(nèi)埋藏的地層主要為人工填土層（人工填土、填石），其下為第四系海陸交互相沉積淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及殘積砂質(zhì)黏性土，下伏基巖為燕山期全～微風(fēng)化花崗巖，地質(zhì)條件較為復(fù)雜。場(chǎng)地內(nèi)發(fā)育的地層自上而下分述如下：1）人工填土層。該擬建場(chǎng)地揭露的人工填土層由人工填土和填石。人工填土在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布為1.30m～9.80m雜填土；填石由人工填筑而成，層厚0.70m～5.30m；2）第四系海陸交互相沉積層。該擬建場(chǎng)地揭露的土層由淤泥、淤泥質(zhì)土和粉質(zhì)黏土3個(gè)亞層組成，淤泥質(zhì)土在該擬建場(chǎng)地內(nèi)局部分布，呈飽和和流塑狀態(tài)，局部略固結(jié)呈軟塑狀態(tài)；淤泥在擬建場(chǎng)地內(nèi)均有分布，呈飽和和流塑狀；粉質(zhì)黏土在擬建場(chǎng)地內(nèi)均有分布，呈飽和和可塑狀態(tài)。該土層靈敏性高、工程性質(zhì)差，當(dāng)開(kāi)挖時(shí)易產(chǎn)生變形和塌孔；3）第四系殘積層。該擬建場(chǎng)地揭露的土層主要為砂質(zhì)黏性土，場(chǎng)地內(nèi)均有分布，呈飽和和硬塑狀；4）燕山期花崗巖層。該擬建場(chǎng)地揭露的土層按其風(fēng)化程度的不同可分為全～微風(fēng)化花崗巖，場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類(lèi)，合金鉆具易鉆進(jìn)，該層土承載力較高、變形小，土的工程性質(zhì)較好。節(jié)理裂隙很發(fā)育，地下水較豐富，屬極軟巖。

2.1.2 地下水位

根據(jù)這次勘察揭露，擬建場(chǎng)地地下水位差異不大，地下水穩(wěn)定水位變化幅度在1.00m左右。勘察期間測(cè)得場(chǎng)地內(nèi)穩(wěn)定水面埋藏深度為0.80m～1.65m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為2.30m～4.26m。這次勘察結(jié)果及區(qū)域水文地質(zhì)資料顯示擬建場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型屬Ⅱ類(lèi)，場(chǎng)地內(nèi)地下水水質(zhì)對(duì)砼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有腐蝕性?？辈旖Y(jié)果表明除了擬建場(chǎng)地內(nèi)人工填土①-1、填石①-2屬?gòu)?qiáng)透水性地層外，其他各個(gè)地層均為弱透水性地層。

2.2 場(chǎng)地周邊環(huán)境復(fù)雜

擬建場(chǎng)地北、東和南側(cè)為規(guī)劃道路，基坑支護(hù)工程周邊既有建筑物分布如下：東側(cè)為已建市政道路，距離基坑冠梁外邊線26.76m；南側(cè)為已建市政道路，距離基坑冠梁外邊線36.50m；西側(cè)已建某公司兩棟3F建筑物，樁基礎(chǔ)，距離基坑冠梁外邊線18.92m～19.01m，六棟1F建筑物，距離基坑冠梁外邊線5.76m～10.05m；北側(cè)為已建市政道路交叉口，距離冠梁外邊線3.86m～24.57m，部分臨時(shí)建筑已占用紅線，建議施工前拆除。此外，場(chǎng)地周?chē)植级鄺l錯(cuò)綜復(fù)雜的給、排水管及其管線。場(chǎng)地周邊環(huán)境總體較為復(fù)雜，須根據(jù)周邊環(huán)境擬定合適的基坑支護(hù)方案。

3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案

擬建項(xiàng)目基坑支護(hù)方案綜合考慮安全性、工期、基坑周邊環(huán)境、場(chǎng)地地層分布和開(kāi)挖深度等因素，結(jié)合基坑支護(hù)施工實(shí)踐，不斷優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)方案。

3.1 整體開(kāi)挖支護(hù)方案

基坑西側(cè)建筑物距離基坑冠梁外邊線較近，基坑變形會(huì)直接影響施工質(zhì)量，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)劃分為二級(jí)，擬采用灌注樁+一道內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)方案。在絕對(duì)標(biāo)高+4.5m設(shè)置?1300mm的支護(hù)樁和一道內(nèi)支撐，為了避免樁間土流失，在灌注樁樁間布置高壓旋噴樁，使其形成灌注樁間的止水帷幕，基坑地下水采取明溝排水方案。

基坑其余各側(cè)的城市道路及交叉口距離基坑冠梁外邊線24.57m～36.50m，基坑允許一定變形，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)劃分為二級(jí)，擬采用放坡2m+灌注樁+一道內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)方案。先放坡開(kāi)挖2m深修坡，坡度45°，坡面掛網(wǎng)噴射混凝土防止坡體滑移，然后在絕對(duì)標(biāo)高+2.5m設(shè)置?1300mm的支護(hù)樁和一道內(nèi)支撐，為了避免樁間土流失，在灌注樁樁間布置高壓旋噴樁，使其形成灌注樁間的止水帷幕，基坑地下水同樣采取明溝排水方案。

3.2 坑中坑支護(hù)方案

擬建項(xiàng)目電梯井基坑（22800mm×22500mm）原支護(hù)方案為水泥攪拌樁（坑底標(biāo)高-2.60m，坑外直徑?600mm，間距450mm，咬合布置）。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中按設(shè)計(jì)翻挖深度（5m），翻挖后進(jìn)行試樁，但試樁32次下鉆，僅2次鉆進(jìn)且沒(méi)有碰到孤石達(dá)到的設(shè)計(jì)深度，淤泥層孤石較多，無(wú)法采用攪拌樁施工。

綜合考慮安全、成本和工期等因素，優(yōu)化原電梯井支護(hù)方案，電梯井基坑加固采用坑中坑支護(hù)方案，即待基坑支撐體系完成后，適當(dāng)增加土方翻挖深度，去除孤石影響，繼續(xù)在地面采用水泥攪拌樁施工，支撐梁完成后，對(duì)水泥攪拌樁有影響的部位須在開(kāi)挖至坑底后采用高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)樁。開(kāi)挖完成后電梯井加固攪拌樁成樁質(zhì)量較好，坑底淤泥含水率較低，坑中坑支護(hù)效果較好。

4 淤泥質(zhì)地基基坑支護(hù)施工技術(shù)

4.1 支護(hù)樁施工

在支護(hù)樁施工前，應(yīng)先平整場(chǎng)地至絕對(duì)標(biāo)高+4.5m，根據(jù)相關(guān)勘察資料以及施工經(jīng)驗(yàn)，客觀分析擬建場(chǎng)地出現(xiàn)塌孔和縮頸等安全隱患的概率，提前做好相關(guān)預(yù)防措施[2]。擬建項(xiàng)目中支護(hù)樁采用旋挖樁，根據(jù)施工要求，先旋挖鉆孔完成帷幕樁施工后再進(jìn)行支護(hù)樁施工，相鄰樁施工間隔時(shí)間不少于12h，具體施工流程如圖1所示。支護(hù)樁樁身直徑設(shè)計(jì)為1300mm，樁體間距為1500mm，樁體長(zhǎng)度與基坑深度保持一致。支護(hù)樁所用鋼筋籠采用預(yù)制式，并在起吊和安裝過(guò)程中做好防變形措施，樁芯混凝土采用水下灌注工藝，水下混凝土等級(jí)為C35，垂直度偏差控制在0.67%以?xún)?nèi)，樁位偏差小于50mm?？紤]到灌樁環(huán)節(jié)存在鑿除泛漿的需求，需要適當(dāng)增加灌注施工高度，超灌高度為0.8m。在支護(hù)樁施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，避免影響支護(hù)樁整體施工質(zhì)量。

圖1 支護(hù)樁施工流程

4.2 高壓旋噴樁及冠梁施工

高壓旋噴樁不僅用于灌注樁間土止水，還用于電梯井水泥攪拌樁補(bǔ)樁。在支護(hù)樁施工完成且挖出樁頭之后開(kāi)始進(jìn)行高壓旋噴樁施工。當(dāng)高壓旋噴樁施工時(shí)，將相鄰支護(hù)樁的樁頂挖開(kāi)并在兩樁之間進(jìn)行定位，使旋噴樁與支護(hù)樁之間留有充足的搭接寬度。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，高壓旋噴樁成樁直徑設(shè)計(jì)不小于600mm，采用單管法施工工藝進(jìn)行預(yù)成孔，待鉆孔結(jié)束，成孔垂直度以及孔底沉渣厚度檢驗(yàn)合格后可以進(jìn)行注漿施工，注漿加固料為P.C42.5R水泥，水泥用量不小于185kg/m，試驗(yàn)后水灰比設(shè)定為1.0～1.2，樁體抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.0MPa 以上，能充分發(fā)揮灌注樁間土的止水作用。為了確保各項(xiàng)參數(shù)的科學(xué)性，在施工前進(jìn)行了試樁，樁體抗壓強(qiáng)度下限設(shè)定為0.7MPa并適當(dāng)提高注漿管的提升速度。在施工過(guò)程中，須水平安放鉆機(jī)，保持鉆桿垂直，垂直度允許偏差應(yīng)低于0.5%，采用隔孔分序的方式進(jìn)行注漿，相鄰孔注漿間隔時(shí)間應(yīng)不少于24h，隨時(shí)觀測(cè)孔位和孔深，如果出現(xiàn)涌水和漏水等異?，F(xiàn)象，須及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施。在護(hù)坡樁樁頂設(shè)置通長(zhǎng)冠梁，冠梁混凝土等級(jí)為C35，保護(hù)層厚度控制在40mm左右，當(dāng)鑿開(kāi)護(hù)坡樁樁頂直至露出新鮮混凝土面時(shí)，將浮漿和渣土清理干凈后才能開(kāi)始澆筑，確保排樁和冠梁之間穩(wěn)固連接，將排樁相互連接為一個(gè)整體。

4.3 土方開(kāi)挖施工

在土方開(kāi)挖施工前，不僅要做好開(kāi)挖期間的臨時(shí)排水措施，配備合適的機(jī)械設(shè)備，還應(yīng)檢測(cè)冠梁強(qiáng)度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，可以開(kāi)始施工?；娱_(kāi)挖的整個(gè)施工流程遵循分層和分段的原則，分層高度控制在2.0m以?xún)?nèi)，分段長(zhǎng)度不小于20m，堅(jiān)決禁止超挖并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)開(kāi)挖至絕對(duì)標(biāo)高+2.5m時(shí)，放坡掛網(wǎng)噴射混凝土，進(jìn)行立柱樁、剩余支護(hù)樁和旋噴樁施工；當(dāng)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高時(shí)，及時(shí)澆注砼墊層封底并進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)施工，基坑裸露不得超過(guò)1d。當(dāng)基坑內(nèi)（例如河道開(kāi)挖、小承臺(tái)開(kāi)挖等）局部開(kāi)挖高差不超過(guò)1m時(shí)，采用坑內(nèi)放坡開(kāi)挖方式；當(dāng)開(kāi)挖高差超過(guò)1m時(shí)，采用電梯井坑中坑支護(hù)方式開(kāi)挖[3]。當(dāng)在基坑邊線附近樁基承臺(tái)開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采取有效措施保持開(kāi)挖土體的穩(wěn)定性。在土方開(kāi)挖過(guò)程中避免觸碰支護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑排水設(shè)施。

4.4 內(nèi)支撐施工與拆除

在土方開(kāi)挖至壓頂梁底標(biāo)高后，將支護(hù)樁樁頂鑿除，確保進(jìn)入冠梁500mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)量放線，支撐梁的截面尺寸為120m×120m。擬建項(xiàng)目設(shè)有一道支撐，支撐梁底模采用混凝土墊層，然后采用HRB400鋼筋進(jìn)行綁扎和側(cè)模施工，支撐梁混凝土強(qiáng)度為C35，主筋保護(hù)層厚度為35mm。采用斜面分層法澆筑混凝土，二次振搗法振搗混凝土，使支撐體系封閉，避免上下層混凝土之間產(chǎn)生縫隙，做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，當(dāng)支撐梁體系混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上時(shí)才可以拆除模板、掏挖內(nèi)支撐下土方。在完成地下室側(cè)壁結(jié)構(gòu)7d后可進(jìn)行支撐轉(zhuǎn)換處理。在圖示標(biāo)高處結(jié)構(gòu)與支護(hù)樁間隔做通長(zhǎng)C20，500/700厚素混凝土支撐轉(zhuǎn)換板，等到素混凝土齡期達(dá)到7d后，可以拆除支護(hù)樁樁頂支撐梁，在支撐拆除過(guò)程中須加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)，每隔2m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移大于25mm，須及時(shí)停止拆撐，進(jìn)行換撐加固處理。

4.5 雙軸水泥攪拌樁施工

因?yàn)閳?chǎng)地富集填石，所以施工電梯井水泥攪拌樁應(yīng)在東、西兩側(cè)鉆孔樁施工完畢后翻挖電梯井水泥攪拌樁施工區(qū)，深度為5m，翻挖兩側(cè)放坡坡率不應(yīng)小于1∶4，去除孤石影響，采用雙軸水泥攪拌樁施工。施工工藝流程為施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→攪拌樁機(jī)就位→調(diào)平對(duì)中→重復(fù)攪拌下鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→重復(fù)噴漿攪拌提鉆至地表→樁機(jī)移位→成樁。

在雙軸水泥攪拌樁施工前，首先應(yīng)清除地上和地下的障礙物，平整場(chǎng)地。根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)各項(xiàng)參數(shù)和工藝進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)樁數(shù)不應(yīng)小于總樁數(shù)的1%且不應(yīng)少于3根，使其符合設(shè)計(jì)及工藝要求。當(dāng)水泥攪拌樁加固施工時(shí)，樁身直徑設(shè)計(jì)不小于600mm，樁間距450mm，采用PC42.5R復(fù)合硅酸鹽水泥，水泥摻入比例為18%～20% ，采用“四噴四攪”法進(jìn)行水泥攪拌樁成樁，重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度。確保攪拌樁成樁均勻、連續(xù)、無(wú)縮頸和斷層，成樁垂直偏差不大于1%樁長(zhǎng)，定位誤差不大于5cm。當(dāng)在施工中加固水泥攪拌樁時(shí)應(yīng)當(dāng)避讓樁基礎(chǔ)后再施工。

4.6 基坑排降水施工

為了避免當(dāng)土方開(kāi)挖施工時(shí)作業(yè)面出現(xiàn)大量積水的問(wèn)題，在施工過(guò)程中分別設(shè)置截水溝、排水溝和集水井等抽排積水，在基坑周?chē)马敽鸵患?jí)坡底分別設(shè)置尺寸為350mm×350mm×400mm的截、排水溝，根據(jù)承臺(tái)分布情況適當(dāng)調(diào)整坡底排水溝距坑邊距離，基坑四周沿截、排水溝設(shè)置尺寸為1000mm×1000mm×1000mm的集水井。采用錯(cuò)縫組砌的方式，錯(cuò)搭長(zhǎng)度不得小于一塊長(zhǎng)的1/3，砌筑用砂漿須隨拌隨用，稠度最好控制在5cm～7cm，鋪灰長(zhǎng)度控制在30cm～50cm。在基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高后，可以開(kāi)始基坑排降水施工，形成有效的地下水集結(jié)和排放體系，減少地下水對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕。綜合考慮降雨因素，在集水井內(nèi)配置適當(dāng)數(shù)量的潛水泵，保證基坑原土層的穩(wěn)定性。此外在排降水施工中，基坑坡頂截水溝及基坑內(nèi)積水須通過(guò)沉砂池后才可以排入附近市政排水溝內(nèi)，避免淤泥沉積堵塞市政排水管。

5 基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)

由于基坑支護(hù)施工中存在較多潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此為了保障基坑施工安全，減少土方開(kāi)挖對(duì)周邊建筑和道路的影響，應(yīng)做好坡頂水平位移和周邊地面的沉降監(jiān)測(cè)工作。結(jié)合擬建項(xiàng)目實(shí)際情況，共布設(shè)3個(gè)沉降基準(zhǔn)點(diǎn)和3個(gè)水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)。由于擬建現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件非常差，極易產(chǎn)生自然沉降，因此沉降基準(zhǔn)點(diǎn)須鉆孔埋設(shè)至穩(wěn)定的基巖層，具體方案為φ91mm鉆桿鉆孔至基巖以下1m、埋設(shè)φ50mm鋼管至地面并挖槽制作觀測(cè)墩。水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)可以直接挖基槽和制作觀測(cè)墩。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括坡頂位移情況、周邊建筑沉降情況、支撐內(nèi)力情況以及地下水位情況等，嚴(yán)格按照《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50497—2019）的相關(guān)規(guī)定確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)、間距和監(jiān)測(cè)儀器等，基坑監(jiān)測(cè)控制值及報(bào)警值見(jiàn)表1。

表1 基坑工程監(jiān)測(cè)控制值及報(bào)警值

6 結(jié)語(yǔ)

基坑支護(hù)施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，尤其是淤泥質(zhì)復(fù)雜環(huán)境下的基坑支護(hù)施工，增加了基坑支護(hù)施工的難度。在施工前期須做好地質(zhì)環(huán)境、周邊環(huán)境的調(diào)查和摸排工作，不斷優(yōu)化基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案；在施工過(guò)程中明確支護(hù)樁、高壓旋噴樁、水泥攪拌樁和內(nèi)支撐等施工技術(shù)要點(diǎn)，合理控制定位偏差和垂直度偏差等，設(shè)置截水溝、排水溝和集水井等抽排積水，減少腐蝕；施工完成后應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，確保坡頂變形和道路沉降等在允許范圍內(nèi)。該技術(shù)不僅全面提升了基坑支護(hù)工程質(zhì)量，還創(chuàng)造了安全的施工環(huán)境。