深基坑工程软土地基处理技术要点探析

2016-03-19万长发江西有色地质探矿工程院江西南昌330038

低碳世界 2016年22期

万长发（江西有色地质探矿工程院，江西南昌330038）

深基坑工程软土地基处理技术要点探析

万长发（江西有色地质探矿工程院，江西南昌330038）

随着我国现代化城市建设的不断推进，城市的建筑越来越多，在建筑施工过程中，深基坑支护技术逐渐显示出其重要性。基坑支护系统是保障施工质量和施工安全的重要条件。本文就主要针对深基坑工程软土地基处理技术要点进行了阐述，并对影响基坑变形机理的产生、危害提出了控制措施。供同行参考。

软土地基；深基坑；变形；控制

引言

随着我国建筑工程技术的不断发展，深基坑的施工数量相比以往单个基坑的施工数量，逐渐呈现出增长趋势，即出现了较多的群基坑施工项目。尤其在大中型城市的大型施工项目中，群基坑的数量日益增多。而由于一些工程的实际需要，许多建筑物必须建在地质条件复杂的软土地区，此类地区的深基坑施工是土木工程界及岩土工程界的一大难题。尤其软土地基具有地下水位高、淤泥层淤泥粘聚力及内摩擦角小，基坑侧壁受水平荷载大易失稳等难题，给深基坑工程的施工带来了很大的挑战，因此，本文对软土地基深基坑施工的若干具体问题进行了分析。

1 软土地基深基坑施工特点

软土地基土层基本为饱和流塑或软塑粘土，抗剪强度低，低透水性，高含水量，高灵敏度，高压缩性，具有明显的流变特性，而且面临海水、渗透、侵蚀和海水高低潮扰动的影响。基坑土体在相对稳定的状态下随暴露时间的延长产生移动是不可避免的，特别是剪应力较高的部位，如在坑底下墙内被动区和墙低下的土体滑动面，都会因为围护结构暴露时间过长而产生位移，以至引起基坑变形，这种软弱流变的地质条件造成了软土地基深基坑施工的难度较大。

2 软土地基深基坑施工变形与控制措施

2.1 支护结构

对于软土地基深基坑工程来说，基坑支护结构是变形的易发区域。通常而言，基坑支护结构变形主要集中在：水泥搅拌桩止水帷幕施工、地下连续墙成槽、大直径、密排灌注桩成孔以及锚杆施工的施工过程中。虽然以上施工过程产生变形的机理不同，但是导致基坑变形产生的危害却是一致的，即通常都会导致邻近建筑物的沉降。如果深基坑建筑工程位于管线或隧道附近的话，那么其变形就可能引发邻近隧道、管线的变形。

针对深基坑支护结构的变形问题，当前使用较多的控制方法主要有：在进行水泥搅拌桩止水帷幕施工时，要在搅拌桩与建筑物之间设置隔离桩排，除此之外，在实际的施工过程中，要注意减少注水量，这样才能达到控制变形的作用；在进行地下连续墙成槽施工时，同样需要设置隔离桩排。同时，要尽量缩短槽段的长度，这样能够有效控制地下连续墙成槽施工中产生的变形；在进行深基坑的锚杆施工时，通常会采用一些其他的内支撑形式，或者通过在实际施工过程中增加防水、砂流失工序，从而对其变形进行有效控制；在进行大直径、密排灌注桩的成孔施工时，要实行跳打的打桩模式，同时对土泥浆护壁进行膨润，这样能够有效控制大直径、密排灌注桩成孔造成的软土深基坑变形。

2.2 降水

从事软土地基深基坑施工的技术人员都知道，除了在深基坑支护结构施工过程中会导致深基坑变形外，深基坑的基坑降水工程同样会导致软土地区的深基坑变形。通常来说，在深基坑降水阶段，引发其变形的因素主要有：开挖前的坑内降水、疏干降水以及抽降承压水工程。虽然以上施工过程产生变形的机理不同，但是除开挖前的坑内降水工程外，其他降水工程导致基坑变形产生的危害却是一致的，即都会导致邻近建筑物沉降、隧道、管线变形等等。

针对基坑降水引发的软土地区深基坑变形问题，当前使用较多的控制方法主要有：在进行开挖前坑内降水工作时，可以通过事先设置水平支撑，或者分段、分层降水，从而达到减小基坑变形可能性的目的；在进行疏干降水工作时，需要事先设置止水帷幕，然后让止水帷幕进入到隔水层之中。或者采用坑外回灌的方式进行疏干降水，这样可以有效减小疏干降水导致软土地区基坑变形的可能性；在进行深基坑抽降承压水工作时，可以通过减少抽水量、截断承压含水层或者承压含水层回灌的方式，来减小软土地区深基坑降水导致变形的可能性。

2.3 开挖阶段

众所周知，对于深基坑尤其是软土地基的深基坑来说，开挖阶段造成深基坑变形的可能性要大于以上工程造成深基坑变形的可能性。通常来说，在深基坑的开挖阶段，可能会造成其变形的因素主要有：桩、墙的水平移位或坑底的隆起。对于桩墙水平移位来说，其可能导致的深基坑变形机理为：坑内外压力差较大、坑外荷载过大以及水平支撑膨胀、收缩等等；而对于坑底隆起来说，其导致的基坑变形机理则是：桩、墙插入深度小、减载土体回弹、地下水向坑内渗流以及承压水扬压力。同样，深基坑开挖阶段引发的基坑变形，可能造成邻近建筑物的沉降、管线、隧道的变形以及桩、墙的差异性变形，如果变形严重的话，甚至可能造成工程桩断裂。

针对开挖阶段引发的深基坑变形，常见的控制方法主要有：桩、墙刚度的合理选择、支撑的及时设置以及开挖方案的合理制定。除此之外，还可以通过桩、墙插入深度的增加、加固被动区土体以及减小隆起桩的设置来减小基坑变形的可能性。在这些控制措施中，开挖方案的合理制定最为重要。一份科学合理的开挖方案不仅要包括分块施工的具体方案，而且还要保证基坑暴露时间减少、地下水渗流梯度的减小等等。当然，以上措施要建立在深基坑开挖前期的综合考察上。

除了以上可能导致软土地区深基坑变形的施工阶段以外，深基坑的使用、支撑的拆除以及地下水位的恢复工程，同样有可能造成软土地区深基坑的变形。因此，在实际的软土地区深基坑施工作业中，首先要对软土地区进行充分的考察，然后在此基础上，制定一份科学合理的施工方案。在深基坑开挖的具体操作过程中，要十分注意深基坑桩、墙的附加水平位移。与此同时，还要密切关注深基坑水平支撑柱的位移情况。如果发现由于深基坑中间桩、墙变形而导致附加内力与工程桩拉应力的出现，则要引起足够的重视，坚决将软土地区深基坑变形造成的危害降到最低。

3 工程应用实例

（1）某建筑工程地上建筑面积27886m2，地下建筑面积7895.39m2，地上22层，地下1层，建筑高度75.80m，结构体系为剪力墙结构，该工程地下室±0.00标高为罗零高程7.60m。地下室板面标高为-4.80，底板厚300mm，垫层厚100mm，承台厚1.2～2.4m，裙楼挖深按开挖至标高-5.90，开挖深度为4.9m；主楼挖深按开挖至承台垫层底标高-6.90～-7.30，挖深为4.9～6.3m，基坑周长285m。

（2）地质情况：根据地勘报告，基坑影响范围内的岩土层设计参数取值如下：①杂填土；②粉质粘土层；③淤泥；④粉砂。

①杂填土：褐灰、褐黄、稍湿-饱和，呈松散状态，厚度0.40～1.00m；②粉质粘土层：灰黄色，湿，呈流塑～硬塑状，厚度1.10～2.40m；③淤泥：深灰色，流塑，饱和，淤积成因，具臭味，含有机质及腐殖质等，厚度2.40～8.00m；④粉砂：灰色，饱和，松散～稍密状态厚度11.60～21.90m。基坑开挖范围内的土层分布情况由上至下分别为杂填土、粉质粘土层和淤泥层。基坑底部土层为淤泥层。

（3）水文条件：场地初见水位埋深0.00～2.50m，地下水位变化幅度约0.80～2.95m，地下水综合稳定水位埋深在3.26～5.92m。场地地下水埋藏主要有两种：地表水和孔隙型弱承压水。地表水赋存于①杂填土中，其透水性较好，但水量较小。补给来源主要为大气降水、生活用水及地表排水，含水量受季节性变化影响明显。孔隙型弱承压水埋藏于④粉砂中。

（4）本工程采用冲孔灌注桩结合高压旋喷桩支护结构，有效减少软土地基的淤泥层的侧压力，即减少支护桩及所需弯矩及锚索拉力的要求，锚索以较小的拉力产生较大的抗倾覆弯矩，经核算，该工程锚索锚拉力、基坑侧壁水平位移、弯矩值及地表沉降量均满足设计及规范要求，表明本工程对滨海软土区施工采取的支护形式是合理有效的。