泥炭質土深基坑開挖案例分析

蔡 斯，阮永芬，張 磊

(1.昆明理工大學，云南 昆明 650500；2.云南建投中航建設有限公司，云南 昆明 650500)

由于特殊的地理環境，昆明滇池形成了分布廣及埋深大的泥炭質土，給工程建筑造成了極大的阻礙。昆明的湖沼相泥炭質土被視為特殊土，不包括在現行的六大土類[1]中，具有高含水率，高壓縮性，承載力低，靈敏度高等特點，并且昆明地下水位較高，昆明許多的基坑及工后沉降都是由于泥炭質土的特殊性質導致的[2]。對于泥炭質土土層的處理措施是地基工程建設和經濟造價的重要組成。

1 工程概況

擬開挖的深基坑位于昆明滇池周邊，地層中含有大量泥炭質土。擬挖基坑安全等級設為一等級，設計使用2 年。根據場地土層特質，采用0.8m 地下連續墻支護方案，連續墻在標準段設計為長15m。基坑深度14.97～17.06m，覆土厚度約1.383～2.168m。

擬挖基坑場地總體地勢平坦，地面標高為1 885.91～1 887.16m。場地表層為近期人工填土，下層為全新統沖湖積層，下層土層主要由泥炭質土、黏土及粉土、粉砂、細砂、中砂、粗砂、圓礫土組成。其中泥炭質土分布有四層，顏色為黑色和灰黑色，軟塑～可塑，主要成分以黏粒為主，并含有機質及未分解的動植物殘骸；承載能力較差，巖土施工工程等級為Ⅱ級。

地下水位距地表1.8～5.0m，地下水位較淺，受含水層層面起伏影響，具微承壓性。

2 基坑施工難點

基坑開挖深度中含有兩層平均厚度為2.1m的泥炭質土，由于泥炭質土的影響，基坑穩定性較差，泥炭質土重度低于常見土體，僅為12kN/m3，泥炭質土土層的位置會隨著地下水位的變化而變化，導致基礎產生沉降或隆起；土中含有的腐爛植物殘體、有機質及高孔隙比等特性導致與水泥的水化反應形成強度較低，當攪拌土中水泥含量超過20%后水泥土強度不再提升；含水量高達202%、高靈敏度、觸變性大，基坑兩側容易產生變形。為防止對基坑附近公路和建筑影響在設計開挖及支護等方案設計時要充分考慮不同土層的影響。

3 基坑開挖施工方案

根據工程特點及工期安排，主體結構施工采用總體平行、分項流水作業方式。根據施工進展情況和施工條件，見縫插針，合理組織。采用半蓋挖順筑法施工，主要步驟為：①做好前期準備，水、電、路通及平整場地；②進行圍護結構的施工，形成有效的隔水帷幕；③進行開挖第一個土層，并進行冠梁及第一道砼支撐施工；④開始降水施工；⑤反復開挖及梁和砼支撐施工，直至開挖到坑底且做好墊層施工安裝好接地裝置；⑥依次拆除梁、砼支撐及鋼支撐同時做好相應土層的側墻及板塊。

3.1 基坑降排水

根據工程實際情況先使用封閉的圍護結構對待開挖地基形成有效的隔水帷幕，并使用井點降水對坑底進行降低地下水位、疏干土體，以保證坑內的土體達到穩定狀態，提高土體抗剪強度。降水需要在開挖前20 天以前就把水位降至開挖面1m 以下，這一過程應伴隨主體結構的開挖和整個施工過程完結，不得中途停止，底板下設置泄水孔，待頂板覆土后封閉泄水孔。基坑內降水井成孔直徑0.6m，井深30m。降水井管全部采用鋼質焊管，其中標準段及觀測井井壁管長度為20m，壁厚4mm，過濾管長度為10m，壁厚3～4mm，管徑0.25m，濾管外包單層80 目錦綸濾網，濾料為礫砂。

在正式降水時需對部分井點進行抽水試驗并進行數據的分析，為接下來全部井點的降水提供數據參考。在降水期間要加強對地塊周邊的建筑、地下管線等進行實時監測，對重要的建筑進行注漿等保護，必要時采取回灌措施。

3.2 基坑開挖順序

根據實際施工情況基坑部分開挖示意圖如圖1，基坑采用從兩端向中間施工，兩側土方開挖結束后再向標準段進行。根據設計規范要求分為四層開挖，采用縱向分段、豎向分層的方式開挖。基坑內排水設施影響范圍內的土方以人工開挖為主小型機械為輔，每層平臺間預留一定平臺且設置為單向坡。

圖1 土方開挖示意圖

基坑中共設三道支撐，自上而下第一道為混凝土支撐、第二、第三道均為管徑609mm、壁厚16mm 的鋼支撐。為保證支撐的穩定性，在鋼支撐施工結束后需在兩端施加預應力。

為保證安全，需要遵守基坑土方開挖原則，必須在圍護及降水已達到要求后才可進行下一步施工，根據本工程實際，按照“開槽驗縫，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的開挖原則確保施工安全，運用好“時空效應”理論，做好機械設備的選型和配置，以求達到高質量、快進度、低成本的目標。

4 結語

在施工過程中要根據實際情況使用相應的施工方案，在本文的案例中根據泥炭質土以及深基坑的特性采用地下連續墻的加內支撐的支護方式，井點降水法，用半蓋挖順筑法施工，開挖時采用縱向分段、豎向分層的方式開挖，按照“開槽驗縫，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的開挖原則，既保證了施工安全，又降低了造價，提高工程質量，加快了施工進度。