流塑状淤泥质土深基坑加固措施的研究

2020-03-05蒋剑莹

广东建材 2020年2期

蒋剑莹

（浙江广厦建设职业技术学院）

0 引言

随着我国农村城市化的飞速发展，近几年来绍兴市大力推进“棚户改造”，在城市面貌焕然一新的同时，人口越来越密集，用地越来越紧张，必然出现高层房屋建筑、超高层建筑，以及提高地下空间利用率的要求，这些房屋建筑的出现使得基础的埋深越来越深。基坑深度的增加导致土压力的增加，对于基坑支护的要求也随之增加，深基坑支护显得尤为重要。本文中介绍的工程项目位于杭甬运河边上，多为流塑状淤泥质土分布，在施工过程中就要更多考虑软土自身的特点进行基坑支护设计。

1 工程概况

绍兴市则水牌棚户改造安置房，用地总面积55635.9m2，地上建筑面积150088m2，主要建筑物为高层住宅，公建配套用房，配电房，燃气调压间和门卫室。拟建场地设1 层地下室，建筑面积55000m2，基坑开挖深度平均4.4m，最深处4.9m。本工程场地东侧为会龙大道，西侧为建设中袍中路，北侧为拟建湖滨大道，南侧为松陵村，有一东西向河流，距离拟建场地最小间距4m，场地北侧和东侧分布有沿道路走向地上高压电线。

根据地质勘探报告显示，场地土层自上而下依次如表1。

本工程地处亚热带季风气候区，季风显著，四季分明，梅雨季常年在6 月中旬入梅至7 月出梅，雨量相对集中，拟建场地北侧40m 左右为杭甬运河，南侧约4m 左右有河流通过，河水水位标高均为3.85m，场地地下水位埋深0.38～2.02m，地下水埋深较浅。

2 基坑支护

2.1 原基坑支护设计

基坑支护的设计要求，遵循安全第一，经济效益最优，保质保量，保护周边环境。采取因地制宜，针对不同的地质情况、地层情况，基坑深度的变化，采用最优的或者多种方法相结合的方式来进行基坑支护。根据建筑总平面图，受周边环境条件较复杂，工程地质条件较复杂，地下水位较高的影响，综合考虑开挖深度和土层性质，以及相同类似工程的施工经验，基坑安全等级为II 级，重要性系数为1.0，离基坑6m 范围内允许堆载设计值小于15KN/㎡的施工荷载，经计算确定采用土钉墙、钻孔灌注桩排桩加角撑和锚桩的围护方案。

2.2 基坑出现险情及原因

本工程基坑已经处于淤泥质土层范围，设计采用边坡坡度为1:1.5 和1:1.8，自然放坡处理，坑底局部采用松木桩进行坑底加固，采用喷射100 厚C20 混凝土护坡边坡，内配钢筋网片，同时在边坡中打入锚管进行加固。基坑局部采用支撑梁及钻孔灌注桩，水泥搅拌桩进行支护。

在基坑开挖过程中，监测单位及项目部施工人员进行定点定时的基坑监测时发现局部边坡出现了位移和坍塌的险情，东北、西北基坑边坡的水平位移超过了报警值日水平位移5mm，累计30mm，基坑边上的施工道路出现了大小各异且深度不一的裂缝。出现险情后，项目部立即组织了专家进行原因的分析查明，例如场地西侧基坑出现的坍塌险情是因为设计根据地质报告用一级放坡用了锚管加固的形式，但在实际施工中发现实际现场土质与地质报告土质有着显著的差别，实际现场淤泥质土的深度且含水量比地质报告中更深更大，而且由于实际施工进度上略微过快，导致锚管起到的对土体加固支护作用不大，使基坑出现了险情。

2.3 本工程基坑支护的难点

⑴基坑底部土质多分布流塑状淤泥质土，基坑已经处于淤泥质土层范围内。

⑵基坑场地周边整体空间小，场地受限，不利于大型机械施工作业。

⑶由于基坑已经有部分经过土方开挖，因而对加固难度有较大提升。

2.4 解决方案

经过多方的综合探讨和讨论，最后给出了变更过后的基坑设计方案。

⑴对放坡形式进行设计变更，场地北侧将原来的一级放坡变更为二级放坡，二级放坡虽然增加了占地面积，但有效的降低了原本需要基坑加固的成本，同时加速对基坑周边土方的卸土速度，减轻周边土体对基坑的压力。

⑵对基坑东面边坡底增加打拉森钢板桩来进行加固，拉森钢板桩具有重量轻、强度高、锁扣紧密、水密性好、施工方便、施工进度快等优点。同时也增加边坡的锚管道数。

⑶南侧基坑由于紧临河道，不便于桩机大规模的施工作业，因此采用了打拉森钢板桩的方法，选用长12m的SKSP-IV 拉森钢板桩用扣打的方式进行布置。

对于像西侧基坑土质极差的局部区域，且由于基坑边与桥坡挡墙垂直距离出现了较大高差，最大处有十几米，因此在打钢板桩的同时增打了高压旋喷桩。高压旋喷桩是以高压旋喷的喷嘴将水泥喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，它具有施工占地少，振动小，噪音低的特点。之所以采用高压旋喷桩是因为西侧土体的土质极差，使用了高压旋喷桩不仅有止水作用，而且高压旋喷桩固化土体强度高，况且由于西侧土体之前有过坍塌的险情，土体已经经过了扰动，如果不使用高压旋喷桩则对基坑加固效果不大。

2.5 现场实施

⑴对于场地北侧施工时一边进行边坡的开挖及卸土，一边施工人员及时地对边坡进行喷锚加固，对第一级边坡底打压松木桩，同时在松木桩上浇筑了一条宽0.7m，高0.4m 的钢筋混凝土压顶梁，以此来加固北侧土。在加固的同时，施工人员每天也不断的进行基坑监测并对主要检测结果进行汇总，发现基坑位移由原来的1.5cm 减小到了2mm，低于了基坑位移预警值。

⑵东侧基坑加固主要是增打了拉森钢板桩，增加了锚杆打入边坡的道数，在东侧东侧所对应的边坡采用钻孔灌注桩及增加支撑梁的方法来防止东侧土方的坍塌，同时对东侧已经开裂的施工道路裂缝用水泥浆进行填补，避免地表水渗入影响边坡的稳定性。

⑶南侧边坡由于紧临河道距离较小，受场地限制，因此设计中南侧边坡坡度较陡，在实际施工中施工人员首先对边坡段的河道设置临时围堰，对河道进行排水清淤作业，以减小外力因素对基坑的影响，然后对坑底进行拉森钢板桩的加固，并且施工人员严格控制边坡坡度及基坑深度，防止边坡过于陡峭发生塌方危险。

⑷西侧基坑由于实际土质与地质报告中的土质有着巨大差别，而且由于施工场地有限，不利于大型桩机的施工，且一开始已经经过了开挖，加固难度增大，因此对部分开挖的地方进行土方回填，在基坑底部也打入了钢板桩同时用高压旋喷桩进行加固，此外对桥坡挡墙外的土方进行卸土，位于西侧桥洞下部分边坡进行了一个大放坡，坡度由原来的1:1.5 放缓为1:6，坡度的减缓也减小了基坑边土体对基坑的压力。

2.6 成效及收获

⑴经过对边坡一系列的加固措施，以及在后续的基坑监测中，基坑水平位移或地面沉降都控制在了预警值范围内，最终排除了险情。除了一开始开挖的基坑有局部位移及塌方现象，后续的基坑开挖中无险情发生，说明加固效果明显。

⑵这次对淤泥质土基坑加固之前项目部进行过钻孔灌注桩及水泥搅拌桩加固和钢板桩加固的比较，最后采用了相对经济且实用的钢板桩加固方案。由于本工程地下室基坑长971m，基坑围护总造价7037657 元，其中钢板桩大约需要1968898 元，如果采用钻孔灌注桩及水泥搅拌桩围护则大约需要8092854 元，在成本上钢板桩的经济效益就比钻孔灌注桩及水泥搅拌桩有了很大的优势。

⑶其次从施工进度中比较，由于本工程计划工期720 天，工期紧，任务重，从地下室开挖到地下室顶板浇筑完成大约用了4 个月左右的时间，这与采用钢板桩加固的方法密不可分。若采用钻孔桩围护，按1 天打一颗桩约1m 长度，场地内按10 台打桩机同时施工计算，整个基坑围护时间就需要大约97 天。而采用钢板桩加固只需要1 个月左右时间即可完成对基坑的加固。因此无论从经济还是时间上钢板桩加固都占据了绝对优势。

一个合理可靠的加固方法对工程的成本及工期的重要性显而易见。同时本工程还合理的应用了基坑时空效应理论，对土方开挖及支护进行分段、分层、分块的施工，提高了施工效率，节省了大量工期，同时节省大量的地基加固费用，创造良好的经济效益。环境多变则需要应用到的加固方法各不相同，只有合理的选择好加固的方法才能为工程创造更多的利益。