淺談淤泥質軟土深基坑施工技術

劉志江

摘要：本深基坑工程周邊環境復雜，土質條件差，施工難度大。闡述了內撐式圍護結構施工方法，在施工時對基坑及周圍建筑的位移、沉降進行及時監控，保證基坑施工安全。

關鍵詞：淤泥質軟土；基坑圍護；水泥攪拌樁

1. 工程概況

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

2.工程地質構造及其性能

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

3. 基坑降排水及支護方案

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）孔灌注樁外側設置一排直徑≥Φ500 的高壓旋噴樁，設計有效樁長為13.0m，作為懸掛式止水帷幕。在基坑四周設置明溝組織排水，在坑內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，四個角上設四個集水坑。

3.2 基坑圍護方案

本工程基坑北側市政道路下各種管道密集，南側有磚混多層建筑，東西兩側為人行通道，基坑圍護施工方案必須考慮到上述的環境條件。根據工程場區周環境及基坑開挖深度，同時考慮經濟合理等因素，支護結構采用內撐式圍護結構：沖（鉆）孔灌注樁作為圍護樁，高壓旋噴（攪拌旋噴）樁（≥500）作懸掛式止水帷幕，用多排500水泥攪拌樁進行基坑底被動區土體加固，現澆鋼筋混凝土作為水平支撐體系。

由于工程結構變更，東側地下室結構減少一跨，基坑東側圍護樁與地下室之間間距為6.0m，其余各向圍護樁與地下室之間間距均約為1.0m。

4. 支護施工和土方開挖

4.1 施工順序

灌注樁施工→坑底被動區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支撐梁底→施工圍檁及鋼筋混凝土內支撐→土方開挖至設計要求標高→承臺胎膜、墊層→地下室二層結構→換撐→地下一層結構。

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 格構式鋼組合斷面鋼結構，基坑底面以下采用鉆孔灌注樁。混凝土強度等級均為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，設計有效樁長為13.0m。采用單管旋噴，邊旋轉、邊鉆進，噴射作業使用的參數：對于漿液壓力為20Mpa、注漿管提升速度20～25cm/min。

4.4 被動區水泥攪拌樁

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樁機按三攪兩噴工藝施工。攪拌樁的施工工藝流程：引孔攪拌機定位→預攪下沉→制配水泥漿→噴漿攪拌、提升→重復攪拌下沉→重復攪拌提升直至孔口→關閉攪拌機、清洗→移至下一根樁、重復以上工序。

由于坑內被動區加固從坑底標高起加固，故坑底以上為空孔，不噴漿，當攪拌下沉至設計標高時開始噴漿提升至基坑底標高.施工時采取在攪拌機鉆桿劃相應的標高控制點進行攪拌噴漿控制，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至坑底標高。

4.5 混凝土內撐

挖土至支撐梁底標高后，現場大部分均為淤泥質土，承載力低，而內支撐梁斷面為1000×700mm2，為了確保內支撐梁施工質量，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

土方開挖根據支撐的豎向布置情況，豎向開挖分兩次進行開挖，順序為：挖第一層土至標高-3.0m→制作鋼筋混凝土內支撐梁→挖第二層土至墊層底標高；平面開挖順序：以基坑東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和一臺中小型挖掘機進行開挖。

5. 換撐施工

按設計要求換撐采用地下二層地下室與支護樁之間回填粘土至地下一層梁板底標高后，再施工素混凝土傳力帶，待傳力帶混凝土強度達到后再拆除內支撐。若按該方法施工，則地下二層外墻防水應先施工，才能回填，這樣至少需要20 天才能進行拆撐。由于工期緊，經與設計人員共同研究對比，最后決定采用鋼筋混凝土斜梁進行換撐，即在東側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，支墩間距按圍護樁間距。經計算斜梁采用斷面300×400mm2，配筋為梁底3Φ20、梁面2Φ20，混凝土支墩采用200×300mm2按構造配筋4Φ14。由于負一層梁板標高為- 4.0m，而腰梁標高為- 214m，故斜梁對腰梁將產生向上反力，為了避免該反力對腰梁上翻作用，在腰梁上設置三角形混凝土鍥塊。圍護樁換撐結構與地下一層梁板同時施工，混凝土采用摻早強劑且比設計提高一個強度等級，當混凝土強度達到80%時即可拆除內撐，加快工期。

6. 基坑監測

對施工現場進行監測、信息反饋是控制變形和保護周邊環境的有效手段，本基坑工程在施工過程中對以下部位進行了全面的跟蹤監測。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樁的水平位移等。通過監測指導基坑土方開挖，根據設計要求的量測限值作預警預報，及時采取有效的技術措施，確保基坑安全。監測結果表明，圍護樁最大水平位移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生在東北角58.84mm，后經分析發現該處由于在坑頂建有臨時廁所，污水往基坑里滲漏，造成該處道路和管線沉降較大。換撐后圍護樁頂水平位移增量≤5mm，最大位移增量<1.0mm，換撐技術效果顯著。

7. 總結

1）在周邊環境復雜條件下軟土地區基坑開挖≥8.0m 支護結構通過對坑內被動區土體水泥土加固處理，實現采用一道內支撐施工技術，方便了土方開挖和地下室結構施工，確保了工期和支護結構的安全穩定。

2）換撐施工應根據工程具體情況采取措施，本工程針對基坑圍護結構與地下室外墻之間的間距采取不同的換撐技術措施，確保了工期，與采用鋼管換撐相比節約成本9萬多元，經濟效益顯著。

3）在軟土基坑頂四周，不應布設食堂、浴廁等容易產生水源的臨設，由于基坑開挖多少會引起周土體位移變形，造成設在坑頂的排水溝產生裂縫，容易引起雨污水沿圍護結構滲入坑內和主動區水土壓力增大，導致地面位移沉降和圍護結構水平位移增大。

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