軟土地區淤泥質復雜基坑處理及支護技術研究

席方超

（鄭州商學院，河南 鄭州 451200）

為推動城市化建設進程，大規模應用地下空間，基坑工程項目越來越多。在基坑工程施工中，由于基坑周圍通常有已建的建筑物或者交通管線等，因此基坑邊坡失穩，不僅會造成工程事故，還會影響周邊建筑物的安全。在基坑工程中合理的支護施工非常重要，然而，隨著城市建設不斷向四周擴張，基坑施工常遇到各種復雜的地質環境，尤其是臨海等軟土地區有大量淤泥質軟弱土層，淤泥質土體的含水率很高，孔隙比也更大，因此在基坑施工過程中常破壞施工機械，導致浪費資源。同時軟土地層穩定性較差，無法給基坑支護結構提供足夠的承載力，也無法保證基坑支護效果，在軟土地區淤泥質復雜基坑工程中，如何安全、合理地處理地基與支護施工越來越受到人們的關注。

1 軟土地區淤泥質復雜基坑處理及支護設計

1.1 確定施工方案

通常軟土地區淤泥質復雜基坑穩定性較差，需要進行支護施工，但軟土地層含水量較高，為基坑支護施工帶來一定困難[1]。該文根據軟土地區淤泥質復雜基坑的實際特點與難點，設計一種邊坡軟土換填+錨桿噴射混凝土護坡的施工方案[2]，如圖1所示。

圖1 軟土地區淤泥質復雜基坑處理及支護示意圖

在該文設計的軟土地區淤泥質復雜基坑處理及支護施工方案中，采用合適的換填材料，對基坑上層的淤泥質軟土進行換填，達到基坑處理目的[3]；采用錨桿噴射混凝土的方式支護下部巖體，有保護基坑邊坡的作用[4]。在實際的軟土地區淤泥質復雜基坑施工中，基坑邊坡失穩現象很普遍，輕則造成施工機械陷入軟土地層，影響施工的進程，重則會引起工程事故，為工程帶來重大損失，因此當對淤泥質復雜基坑進行支護時，該文通過軟土換填施工處理邊坡失穩問題，在基坑邊坡成型后，確保基坑邊坡承載力滿足施工要求后，采用錨桿支護的方式進行護坡，形成基坑支護結構體系，進一步提升基坑邊坡的安全穩定系數。

1.2 砂石換填施工

由上述內容可知，針對軟土地區淤泥質復雜基坑施工，為提高地基承載力，該文采用邊坡軟土換填的施工技術對基坑進行處理[5]。需要確定基坑換填材料，因為換填的主要目的是提高基坑邊坡淺層地基的承載力，所以使用的換填材料需要有較高的強度，該文主要采用質地堅硬的級配砂石作為換填材料，當配制換填砂石時，需要嚴格控制粉砂的含量與碎石粒徑，正常情況下，基坑邊坡換填材料中碎石的粒徑要﹤40mm且含泥量≤6%，根據施工現場軟土地層的實際地質情況，對砂石進行配比，在配比過程中必須將砂石拌和均勻，無任何粗細顆粒離析現象后，確定基坑邊坡地基的換填深度[6]，根據相關規范要求，當確定軟土地區淤泥質復雜基坑邊坡換填深度時，須計算工作區厚度，如公式（1）所示。

式中：h1為淤泥質復雜基坑邊坡地基工作區的厚度；F為施工荷載；ε為安全系數；λ為淤泥質土的容重。同時，計算地基土層當量厚度如公式（2）所示。

式中：h2為淤泥質復雜基坑邊坡地基面層土體當量厚度；H為地基面層厚度；E1為地基土層回彈模量；E2為地基面層的回彈模量。

根據公式（1）與公式（2）可確定淤泥質復雜基坑邊坡換填深度，計算如公式（3）所示。

式中：h3為淤泥質復雜基坑邊坡地基換填深度；h4為邊坡面層深度。

該文采用分層換填的方式對軟土地區淤泥質復雜基坑的砂石進行換填施工[7]，在砂石換填施工前需要整平下承層，確保下承層的平整度滿足施工要求后，控制施工機械入場，砂石換填施工主要采用挖掘機、推土機、平地機以及振動壓路機。根據邊坡地基邊線和換填深度對其進行測量放樣，用油漆標記后根據現場實際情況確定分層換填的厚度，采用挖掘機開挖至換填區域后，將挖出的軟土運離施工現場，并將換填材料運到施工現場后進行分層換填。按照設計的分層厚度，將級配砂石攤鋪至換填區域，采用推土機對攤鋪砂石進行粗平處理，用振動壓路機對換填砂石進行壓實處理。在砂石碾壓施工的過程中，控制壓路機由邊坡邊緣向中心移動，按照靜壓、小振、強振和靜壓的順序進行碾壓，每碾壓1遍，由相關人員對砂石壓實度進行檢驗，直到砂石壓實度95%以上可以停止碾壓，至此，完成該軟土地區淤泥質復雜基坑邊坡砂石換填施工。

1.3 錨桿支護施工

在軟土地區淤泥質復雜基坑邊坡軟土換填施工結束后，該文主要采用錨桿噴射混凝土的支護技術進行支護施工[8]。首先，綜合考慮軟土地區淤泥質復雜基坑的地質與水文條件，該文采用由鋼筋束和水泥砂漿組成的抗浮錨桿作為支護結構，這種錨桿的抗壓強度與抗拔承載力均優于普通錨桿，適合應用于軟土地區淤泥質復雜基坑的支護施工中。其次，根據錨桿布置圖，采用全站儀在施工現場進行定位放線，找到每個孔位的精準位置并做好標記，便于后續鉆孔施工。最后，根據現場標記，控制鉆機就位進行鉆孔施工，在此過程中需要保證鉆機始終保持平穩狀態，避免孔洞傾斜，成孔直徑通常約110mm，成孔后將鋼套管壓入孔洞，通常鋼套管需要埋進砂石墊層下的10m處，可以起到封閉砂石墊層的作用。在鋼套管就位后，清理干凈孔洞，開始置入錨桿桿體，需要用人工的方式緩慢安裝錨桿，避免桿體扭曲、壓彎等，讓桿體安放角度和鉆孔傾角相同，待錨桿安裝到位后，做好檢查工作，檢查合格后向鋼管內注入水泥漿液。將注漿管下放至孔底，邊注漿邊提升注漿管，直至提升至孔口，水泥漿液冒出后停止注漿，緩慢拔出鋼套管后，水泥漿液會凹陷，需要及時補漿。待漿液冷凝后，需要在基坑邊坡面層噴射混凝土[9]，如圖2所示。

圖2 面層配筋示意圖

清理干凈基坑邊坡，編制鋼筋網，沿著錨桿節點，將鋼筋以縱橫交錯的方式固定在邊坡面層，進行現場綁扎施工。確保邊坡面層鋼筋網焊接牢固后，采用砼噴射機，將混凝土漿液高速噴射至邊坡面層的鋼筋網上，噴射厚度為100mm，在噴射過程中，讓噴頭與鋼筋網呈垂直狀態，保證混凝土漿液充分填實鋼筋網，在混凝土漿液將鋼筋網完全包裹起來后，檢查混凝土表面，確保混凝土無麻窩、滑移流淌等，避免影響邊坡護坡效果。在混凝土冷凝后，在基坑邊坡面層上形成一層密實且硬化的砼噴面。在混凝土終凝后，需要對砼噴面進行灑水養護，避免混凝土出現裂縫。該文通過砂石換填與錨桿支護施工，對軟土地區淤泥質復雜基坑進行了處理及支護施工。

2 實例分析

2.1 工程概況

某軟土地區是在黃河的長期侵蝕與堆積作用下形成的平原，受水流分選影響，該地區的沉積物顆粒，從上至下由粗到細且在水平分布上明顯不均勻，見表1。

表1 軟土地區地基土分布特征

該建筑工程為高層商業房項目，位于軟土地區，工程由18層地上結構與2層地下結構組成，其中地下總建筑面積約為12800m2，底板標高為-9.24m，基坑挖深為8.55m。根據施工現場勘察報告顯示，工程周圍存在大量已建道路與建筑，因此基坑施工質量對周邊環境有重要影響，為保障該基坑施工的安全，避免發生重大工程事故，需要對施工過程進行監測。基坑監測是指對支護結構進行全方位且實時地監測，通過支護結構頂部水平位移與垂直沉降的監測數據，掌握基坑支護結構的變形情況。沿基坑支護結構頂部每隔約10m，布置一個監測點，形成變形監測網如圖3所示。

圖3 基坑支護結構變形監測示意圖

如圖3所示，均已采用十字標志對設置在支護結構中的監測點進行標記，并通過混凝土加固監測點位，在監測點位上布置監測儀器，采用全站儀對支護結構的水平位移進行監測，采用應力計對垂直沉降進行監測，需要根據工程的可視監測信息反饋結果對具體監測頻率進行適當設置。

2.2 結果分析

在基坑工程監測中，共布設10個監測點，在施工初始時期進行監測工作，每天監測1次，并將統計監測數據中的最大值作為監測結果，見表2。

表2 基坑支護結構變形監測數據

從表2數據可以看出，在施工前期，基坑支護結構的變形值較大且隨著施工工期增長呈增加的趨勢，但增加幅度趨于穩定。在整體監測工作中，該基坑支護結構的水平位移最大值為26.76mm、垂直沉降最大值為22.74mm，遠小于基坑工程變形警戒值48mm，所以表2的監測數據充分證明該文研究軟土地區淤泥質復雜基坑處理及支護技術的合理性。

3 結語

基坑工程是一項涉及眾多學科與技術的系統性工程，該文對軟土地區淤泥質復雜基坑處理及支護技術進行深入研究，根據軟土地區地質具有分布不均、壓縮性高和蠕變等特性，設計一種邊坡軟土換填結合錨桿噴射混凝土護坡的基坑處理與支護技術，同時通過實際工程對設計施工技術的有效性與正確性進行驗證。雖然已經取得一定研究成果，但是文中研究的只是普通基坑的處理與支護技術，后續將針對軟土地區特大特深的基坑支護技術進行研究，為類似工程提供相關經驗。