項(xiàng)目管理角度的深基坑設(shè)計(jì)與施工實(shí)施方案分析

梁水斌

中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司

1 工程概況

武漢軌道交通2號(hào)線南延線工程同步建設(shè)光谷廣場(chǎng)綜合體配套工程，該綜合體位于武漢東湖高新區(qū)既有光谷廣場(chǎng)下方，設(shè)計(jì)有3條地鐵線路（2、9、11號(hào)線），和2條市政通道（珞喻路市政隧道、魯磨路市政隧道），是集軌道交通工程、市政工程、地下公共空間于一體的綜合項(xiàng)目。其圓盤(pán)主體直徑200m，地下一層底板埋深約14m，地下二層底板埋深約21m，地下三層11號(hào)線底板埋深約34m，工程采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)，共六道內(nèi)支撐，采用明挖順筑法施工。現(xiàn)圍繞該工程實(shí)際情況，從項(xiàng)目管理角度入手，對(duì)其深基坑工程的設(shè)計(jì)和施工方案予以深入分析。

2 工程地質(zhì)

在深基坑工程施工開(kāi)始前，對(duì)場(chǎng)地實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)踏勘，根據(jù)踏勘成果，地層從上到下依次為以下幾點(diǎn)。

2.1 填土（Qml）層

（1）雜填土[地層代號(hào)（1-1）]雜色，濕～飽和，高壓縮性，由磚塊、碎石、片石、混凝土塊等建筑垃圾混黏性土組成（地表多有15cm～50cm厚的混凝土地坪），硬雜質(zhì)含量約30%。該層土結(jié)構(gòu)不均、土質(zhì)松散，堆積時(shí)間一般大于10年，層厚0.3m～4.5m，普遍分布于場(chǎng)地表層。

（2）石英砂巖塊[地層代號(hào)（1-1a）]灰白色，呈塊狀、柱狀，壓縮性低，為路基所拋投之塊石，柱狀節(jié)長(zhǎng)5m～15cm 不等，塊狀粒徑6cm～10cm。

（3）素填土[地層代號(hào)（1-2）]。褐黃～黃褐、灰褐色，稍濕～飽和，高壓縮性，主要成分為黏性土，局部含少量碎石、磚屑等，該層土均勻性差，堆積時(shí)間一般大于10年，埋深0.3m～2.7m，層厚0.3m～6.2m，普遍分布于場(chǎng)地表層。

2.2 第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）層

粉質(zhì)黏土（Q4al）[地層代號(hào)（3-1）]褐黃～黃褐色，飽和，可塑狀態(tài)，中壓縮性，含灰白色高嶺土團(tuán)塊及黑色鐵錳質(zhì)氧化物斑點(diǎn)，埋深0.5m～3.9m，其厚度1.1m～7.5m，沿線局部地段分布。

2.3 第四系上更新統(tǒng)沖洪積（Q3al＋pl）層

（1）粉質(zhì)黏土（Q3al+pl）[地層代號(hào)（10-1）]黃褐～褐紅色，飽和～濕，可塑～硬塑狀態(tài)，中～低壓縮性，含灰白色高嶺土團(tuán)塊及黑色鐵錳質(zhì)氧化物結(jié)核。

（2）黏土夾碎石（Q3al+pl）[地層代號(hào)（10-4）]褐黃～褐紅色，濕，硬塑狀態(tài)，中～低壓縮性，含灰白色高嶺土團(tuán)塊及黑色鐵錳質(zhì)氧化物結(jié)核，不均勻含10%～30%的泥巖、石英砂巖碎石，直徑一般5mm～20mm。

2.4 殘積土（Qel）

（1）殘積土（Qel）[地層代號(hào)（13-2）]褐黃、紅褐～灰黃～灰白色，濕，可塑～硬塑狀態(tài)，中壓縮性，黏性強(qiáng)，主要由泥巖風(fēng)化殘積而成，含灰白色高嶺土團(tuán)塊及少量砂質(zhì)物。

（2）紅黏土（Qel）[地層代號(hào)（13-3a）]黃褐色，飽和，軟塑～流塑狀態(tài)，高壓縮性，黏性強(qiáng)，含灰白色高嶺土團(tuán)塊及少量灰?guī)r碎塊，土體強(qiáng)度不均。

2.5 下伏基巖

（1）石炭系（C）微晶灰?guī)r，微晶灰?guī)r[地層代號(hào)（18b-3）]淺灰白色，微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，屬堅(jiān)硬巖，巖芯呈柱狀、塊狀，傾角約50°～60°，裂隙發(fā)育，裂隙泥質(zhì)充填，可見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象，鉆進(jìn)過(guò)程中有失水現(xiàn)象。

（2）強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖[地層代號(hào)（19-1）]灰白色、棕紅色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，屬較硬巖強(qiáng)風(fēng)化物，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、白云母、絹云母，裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，錘擊易碎。

（3）中風(fēng)化泥質(zhì)石英粉砂巖[地層代號(hào)（19-1a）]暗褐色，可見(jiàn)棕紅色條紋，泥質(zhì)膠結(jié)，層狀構(gòu)造，屬軟巖，可見(jiàn)石英、長(zhǎng)石等礦物，巖芯呈長(zhǎng)柱狀，錘擊易碎。

（4）中風(fēng)化石英砂巖[地層代號(hào)（19-2）]灰白色、棕紅色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，硅質(zhì)膠結(jié)，屬堅(jiān)硬巖，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、白云母、絹云母，裂隙發(fā)育，傾角陡峭，巖芯多呈塊狀。本次勘察未鉆穿該層，層頂埋深為11.9m～18.9m，最大揭露厚度18.0m，主要分布于光谷廣場(chǎng)南端及西側(cè)分別與民族大道、卓豹路交會(huì)處，及EQNJz02-Ⅱ13-LY02孔有揭露。

（5）中風(fēng)化碎石狀石英砂巖[地層代號(hào)（19-4）]雜色，巖芯破碎，呈碎塊～碎礫狀，夾泥質(zhì)成分，局部泥質(zhì)含量較高。

3 深基坑支護(hù)方案

根據(jù)當(dāng)?shù)仄渌?lèi)型既有工程施工經(jīng)驗(yàn)，深基坑支護(hù)可采用以下幾種方法。

（1）放坡開(kāi)挖。

（2）深層攪拌樁。

（3）灌注樁。

（4）型鋼水泥墻攪拌樁。

（5）地下連續(xù)墻。

從項(xiàng)目管理角度講，在選擇具體的深基坑支護(hù)方案時(shí)，應(yīng)對(duì)在安全、工期與造價(jià)幾個(gè)方面的因素進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于放坡開(kāi)挖方案，其安全系數(shù)有很大的差異，工期是四種方案中最短的，同時(shí)成本也是四種方案中最低的，但對(duì)環(huán)境與土質(zhì)有著很高的要求；對(duì)于深層攪拌樁方案，其安全系數(shù)較高，工期和造價(jià)水平一般，現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用較為廣泛，且技術(shù)成熟；對(duì)于灌注樁方案，其安全系數(shù)較高，但工期較長(zhǎng)、造價(jià)略高，而且還需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置防水帷幕，施工要求和難度較大；對(duì)于型鋼水泥墻攪拌樁方案，其安全系數(shù)較高，工期較長(zhǎng)，而造價(jià)是四種方案較高，但結(jié)構(gòu)的整體性良好，還具有較強(qiáng)的防水性能[1]；對(duì)于地下連續(xù)墻方案，其安全系數(shù)最高，但工期較長(zhǎng)、造價(jià)最高，施工要求和難度較大，但基坑自防水能力強(qiáng)。

該工程場(chǎng)地位于城市副中心，圓盤(pán)既有道路緊鄰深基坑。通過(guò)初步估算，可采型鋼水泥墻攪拌樁方案進(jìn)行開(kāi)挖。因深基坑中的土層主要中風(fēng)化石英砂巖，型鋼水泥墻攪拌樁無(wú)法施工。由于無(wú)法保證安全，所以通過(guò)論證不采用放坡開(kāi)挖的方案。

除放坡開(kāi)挖以外的其他四種支護(hù)方案均有著廣泛地適用范圍，且安全系數(shù)很高。其中，灌注樁與地下連續(xù)墻能在挖深很大的深基坑當(dāng)中使用；而灌注樁則在工期與造價(jià)方面有著明十分顯著的優(yōu)勢(shì)[2]。根據(jù)工程實(shí)際情況，通過(guò)綜合考慮，最終以灌注樁為該工程的深基坑支護(hù)形式。

4 深基坑支護(hù)施工

灌注樁深基坑支護(hù)施工中，應(yīng)充分注意以下幾個(gè)方面的要點(diǎn)。

（1）灌注水下混凝土，鋼筋籠安裝完畢后，重新檢查沉淀量不大于10cm，即可灌樁。混凝土灌注使用導(dǎo)管進(jìn)行，直徑25cm。導(dǎo)管提前進(jìn)行壓力試驗(yàn)。首斗封底混凝土數(shù)量2.5m3以上，封底前向?qū)Ч軆?nèi)放入球膽作為隔水塞，封底后導(dǎo)管埋深不小于1m，水下混凝土灌注連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，灌注過(guò)程中導(dǎo)管埋深不小于2m，也不大于6m，混凝土的坍落度為18cm～22cm。配備泥漿泵，以便泥漿循環(huán)使用。混凝土灌注過(guò)程中認(rèn)真記錄澆筑混凝土的數(shù)量及導(dǎo)管埋深。灌注的樁頂混凝土標(biāo)高比設(shè)計(jì)高出0.5m～1.0m，預(yù)加高度必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后鑿除。

（2）樁基檢測(cè)，樁基施工完成后，鑿除樁頂預(yù)留混凝土，按設(shè)計(jì)要求對(duì)樁體進(jìn)行檢測(cè)。圍護(hù)樁主要采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)30%，且不少于20根；當(dāng)用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法判定的樁身缺陷可能影響樁的水平承載力時(shí)，用鉆芯法進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，且不得小于3根；檢測(cè)結(jié)果需報(bào)送設(shè)計(jì)單位。抗拔樁兼臨時(shí)立柱樁樁身完整性檢測(cè)采用低應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)法及聲波透射法進(jìn)行。

（3）樁底注漿，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程立柱樁要求對(duì)樁底進(jìn)行注漿加固。注漿加固在成樁后7d～30d內(nèi)進(jìn)行，注漿水泥采用P.O 42.5R普通硅酸鹽水泥，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35；注漿管采用1 根公稱(chēng)口徑48mm 壁厚大于等于30mm 的鋼管；注漿水灰比為0.6（暫定），待試樁結(jié)束后在進(jìn)行修正，注漿水泥量；鉆孔灌注樁每根水泥量2150kg（注漿前期水泥用量適當(dāng)增加）注漿壓力宜控制在3MPa～5MPa。

樁端后注漿以注入水泥量為主控項(xiàng)目，以注漿壓力為輔助控制。若遇注漿壓力大于0.5MPa、場(chǎng)地冒漿、注漿壓力過(guò)小等情況，可以采取間歇注漿，間歇時(shí)間一般控制在40min～60min為宜。

（4）在深基坑土方開(kāi)挖施工之前的20d，應(yīng)先進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕邓叵滤唤档偷缴罨拥撞肯路?.0m后才可以進(jìn)行開(kāi)挖施工。在開(kāi)挖施工中，應(yīng)做好水平分層與分段，同時(shí)還要對(duì)深基坑周?chē)亩演d進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般不可超出20kN/m2[6]。

（5）開(kāi)挖和墊層底板施工中，需要對(duì)包含坑外水位、水平位移與豎向沉降在內(nèi)的重要指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)下一步施工，必要時(shí)可以對(duì)施工進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以此在保證施工順利完成的基礎(chǔ)上，滿足質(zhì)量等方面的要求[7]。

5 方案實(shí)施效果

（1）注重對(duì)不同方案的對(duì)比和論證，在切實(shí)保證安全性的基礎(chǔ)上，選擇最佳方案，以此節(jié)省投資、縮短工期，保證工程效益。

（2）雖然放坡開(kāi)挖方案比較簡(jiǎn)單，而且工期短、造價(jià)省，但卻對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件有著很高的要求，需將其視作系統(tǒng)工程來(lái)考慮和策劃。該工程因與既有道路相鄰，且施工正值當(dāng)?shù)氐挠昙荆詻](méi)有采用這一方案。

（3）在施工中要對(duì)材料與施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證最終的成樁質(zhì)量。該工程土方開(kāi)挖施工完成后，經(jīng)檢查確定樁體保持垂直，攪拌均勻性良好，樁體的強(qiáng)度與止水效果都能達(dá)到預(yù)期要求。

（4）由于該工程施工場(chǎng)地狹小，所以施工中在基坑頂部設(shè)置了厚度為40mm的鋼混結(jié)構(gòu)棧橋板，用于現(xiàn)場(chǎng)材料加工場(chǎng)[8]。

（5）在實(shí)際的深基坑施工過(guò)程中，必須認(rèn)真做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以明確各項(xiàng)狀態(tài)量發(fā)生的變化，以此為實(shí)際的施工提供指導(dǎo)，保證施工順利完成和安全性。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，深基坑工程是現(xiàn)階段很多建筑工程建設(shè)要點(diǎn)，為保證深基坑工程安全與質(zhì)量，應(yīng)從項(xiàng)目管理角度入手做好設(shè)計(jì)與施工，通過(guò)綜合對(duì)比選擇最佳的設(shè)計(jì)和施工方案。目前，該工程的深基坑施工已經(jīng)順利完成，經(jīng)檢查確認(rèn)其質(zhì)量合格，所用設(shè)計(jì)與施工方案合理可行，可為類(lèi)似工程項(xiàng)目提供參考借鑒。