王金修

【摘 要】軟土地區(qū)某基坑平面形狀復(fù)雜、平面形狀不規(guī)則、開挖面積較大、周邊環(huán)境復(fù)雜、工程地質(zhì)條件較差。基坑圍護(hù)采用水泥土攪拌樁重力式擋墻方案，對(duì)平面形狀復(fù)雜等薄弱部位采用有針對(duì)性的補(bǔ)強(qiáng)加固措施，制定分層分區(qū)、限時(shí)開挖挖土順序，并在施工中實(shí)行信息化施工，保證了基坑的順利開挖，達(dá)到了預(yù)期效果。

【關(guān)鍵詞】基坑；平面形狀復(fù)雜；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；水泥土攪拌樁；軟土地區(qū)

0 引言

基坑工程的區(qū)域性、個(gè)性、綜合性、時(shí)空效應(yīng)等均強(qiáng)，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)施工的安全歷來(lái)為相關(guān)人員及民眾所關(guān)注，平面形狀復(fù)雜的基坑在安全性等方面即更甚[1-8]。本文闡述了軟土地區(qū)某平面形狀復(fù)雜基坑采用重力式水泥土擋墻進(jìn)行基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)與施工的成功案例。

1 工程概況

某工程位于上海寶山區(qū)，地面建筑主要包括3幢8F的辦公樓和3F裙房，地面以下設(shè)有1層地下車庫(kù)；地下車庫(kù)基坑周長(zhǎng)約466米，呈不規(guī)則多邊形；面積約6667平方米；取場(chǎng)地自然地面平均絕對(duì)標(biāo)高為+3.800m，基坑開挖深度為4.3～4.5m。

本基坑具有以下特點(diǎn)：

（1）基坑平面形狀復(fù)雜、展布不規(guī)則、拐點(diǎn)多，見圖1；

（2）基坑南側(cè)、北側(cè)均為市政道路、地下管線眾多，基坑西側(cè)為既有建筑，周邊環(huán)境較復(fù)雜；

（3）開挖面積較大，保護(hù)要求高。

2 工程周邊環(huán)境

本基坑工程地下結(jié)構(gòu)距離紅線較近，擬建筑物基坑?xùn)|側(cè)，地下室邊線距離道路紅線約6～10m，紅線外約5.0m為雨水、電力等管線。南側(cè)本工程地下室距用地道路紅線約6～7m，道路上有雨水、污水、電力等管線。基坑西側(cè)有一既有建筑，該地下室邊線距離紅線6.5m?；颖眰?cè)地下室邊線距道路離紅線遠(yuǎn)近不一，近處僅5m?；又苓呧徑姓缆?、地下管線眾多，基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜，保護(hù)要求較高。

3 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地在地貌上屬長(zhǎng)江三角洲入?？跒I海平原，地基土按成因類型、形成時(shí)代、工程性質(zhì)等自上而下可分為7層。場(chǎng)地地層情況及物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

淺部土層分布有潛水，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和地表徑流，地下水穩(wěn)定水位埋深0.50m。

場(chǎng)地第①層填土厚度在1.5m，該層土工程性質(zhì)較差，成分復(fù)雜；場(chǎng)地第③層夾多量粉性土，滲透性強(qiáng)，并影響水泥土攪拌樁樁體成樁質(zhì)量，基坑開挖時(shí)，在水頭差的作用下極易產(chǎn)生管涌及流砂現(xiàn)象。場(chǎng)地內(nèi)不良地質(zhì)條件包括一個(gè)厚填土區(qū)和一條暗浜，厚填土區(qū)位于場(chǎng)地北部寬約10m，暗浜位于場(chǎng)地中偏東側(cè)呈南北向橫亙場(chǎng)地，寬約15m；見圖1。

4 基坑圍護(hù)方案

根據(jù)本基坑工程的挖深、規(guī)模和基坑周邊道路、地下管線和周圍建筑物等情況，按三級(jí)基坑進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制在50mm以內(nèi)。

4.1 基坑圍護(hù)方案

基坑圍護(hù)的意義在于保障基坑工程的安全，確保地下結(jié)構(gòu)的順利施工；同時(shí)，也必須考慮對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)。在滿足安全和環(huán)境保護(hù)要求的前提下，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理、盡可能的節(jié)約工期，即達(dá)到“多快好省”。

經(jīng)設(shè)計(jì)方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性、施工工期及其它等方面進(jìn)行綜合比選，選定的基坑圍護(hù)方案：水泥土攪拌樁重力式擋墻。

由于本基坑平面形狀復(fù)雜、平面形狀不規(guī)則，并且有暗浜區(qū)、厚填土區(qū)，為保證基坑穩(wěn)定，針對(duì)平面形狀復(fù)雜等薄弱環(huán)節(jié)采取了如下重點(diǎn)加固補(bǔ)強(qiáng)保護(hù)措施。

（1）平面拐點(diǎn)區(qū)補(bǔ)強(qiáng)

基坑平面拐點(diǎn)處采用加豎向錨桿加長(zhǎng)、重點(diǎn)注漿等措施予以補(bǔ)強(qiáng)。水泥土攪拌樁比一般區(qū)域多二排、提高該區(qū)圍護(hù)抗?jié)B能力及增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備。

南側(cè)攪拌樁 基坑被動(dòng)土壓力側(cè)加寬壩體寬度，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的可靠性。

（2）長(zhǎng)邊效應(yīng)控制

由于本工程基坑面積較大、東側(cè)北側(cè)邊長(zhǎng)較長(zhǎng)，基坑“長(zhǎng)邊效應(yīng)”的控制，為了控制基坑圍護(hù)體的變形，減小基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的不利影響，長(zhǎng)邊區(qū)為控制“長(zhǎng)邊效應(yīng)”在坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)中部設(shè)置坑底攪拌樁抗滑墩措施加固，加固寬度4.2m，加固厚度4m，以提高被動(dòng)區(qū)土體抗力。

再就是通過(guò)分塊開挖控制因“長(zhǎng)邊效應(yīng)”引起的附加變形?？蓳?jù)地下室底板后澆帶位置分批進(jìn)行基坑開挖，做到開挖“分層、分塊、對(duì)稱、平衡、限時(shí)”，盡可能減小圍護(hù)體暴露長(zhǎng)度、暴露時(shí)間，控制基坑變形。

（3）暗浜區(qū)域、厚雜填土區(qū)

暗浜區(qū)域：在圍護(hù)體范圍內(nèi)的浜填土區(qū)采用分區(qū)換土墊層法措施予以處理，對(duì)浜填土進(jìn)行徹底清除必須挖除，且以較好的素土分層密實(shí)回填，填土?xí)r應(yīng)碾壓，保證填土的密實(shí)度，要求壓實(shí)度達(dá)到95%以上，并注意處理后地基的整體均勻性與協(xié)調(diào)性。

厚雜填土區(qū)：對(duì)于圍護(hù)體范圍內(nèi)的厚填土區(qū)根據(jù)厚雜填土的土性、壓實(shí)度、厚度等酌情采用換土墊層法或不作處理。

（4）集水井落深區(qū)補(bǔ)強(qiáng)

集水井落深區(qū)采用主動(dòng)土壓力區(qū)采用水泥土攪拌樁加寬壩體+坑底水泥土攪拌樁加固復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)方案，確保落深區(qū)安全及作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的加強(qiáng)點(diǎn)，并采取有效的施工措施。

4.2 主要計(jì)算成果

計(jì)算參數(shù)與其他計(jì)算數(shù)據(jù)的采用：

（1）坑外超載：施工超載為20KN/m2；

（2）攪拌樁壩體及主動(dòng)土壓力取值：采用c、φ值采用固結(jié)快剪峰值均值，水土合算；

（3）考慮地下水位埋深0.50m；

（4）主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法：朗肯主動(dòng)土壓力；水壓力計(jì)算方法：靜止水壓力；整體穩(wěn)定計(jì)算方法：瑞典條分法。

水泥土攪拌樁重力式擋土墻主要計(jì)算結(jié)果：地下車庫(kù)一般區(qū)域（挖深4.50m），最大位移50mm，整體穩(wěn)定安全系數(shù)1.80，坑底抗隆起安全系數(shù)2.30，抗傾覆安全系數(shù)1.45，抗滑移安全系數(shù)1.85，抗?jié)B流安全系數(shù)7.50。

從主要計(jì)算結(jié)果可知水泥土重力式擋墻基坑圍護(hù)體系的穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足要求。

5 基坑施工技術(shù)要點(diǎn)[6-12]

5.1 施工順序

地下車庫(kù)圍護(hù)樁階段施工順序依次為：工程樁施工→根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)確定位基坑圍護(hù)樁→圍護(hù)水泥土攪拌樁施工→重點(diǎn)區(qū)補(bǔ)強(qiáng)→監(jiān)測(cè)超前、工程施工同步監(jiān)測(cè)→輕型井點(diǎn)打設(shè)及運(yùn)行→土方分層分區(qū)開挖。

5.2 水泥土攪拌樁施工技術(shù)

（1）施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試驗(yàn)性試樁，并應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)性試樁確定施工參數(shù)；試驗(yàn)性試樁數(shù)量不得少于2根。

（2）雙軸水泥土攪拌樁單樁斷面尺寸700×1200，相鄰樁搭結(jié)200mm。雙頭水泥攪拌樁采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5，水泥摻入量為13%（暗浜區(qū)提高至15%）。

（3）攪拌樁樁體施工為兩噴三攪工藝，即攪拌樁機(jī)定位—攪拌下沉—噴漿提升—攪拌下沉—噴漿提升—下沉—攪拌提升—完成—移位。

（4）鉆頭每轉(zhuǎn)一周提升（下沉）1.0～1.5cm為宜，確保有效樁長(zhǎng)范圍內(nèi)樁體強(qiáng)度的均勻性。當(dāng)鉆頭預(yù)攪下沉至預(yù)定標(biāo)高、水泥漿液到達(dá)出漿口時(shí)，應(yīng)在水泥漿液與樁端土充分?jǐn)嚢?0s后再提升鉆桿。鉆頭每轉(zhuǎn)一周提升或下沉量10～15mm，額定漿量在樁身長(zhǎng)度范圍內(nèi)應(yīng)均勻分布。施工中因故停漿時(shí)，應(yīng)將鉆頭攪拌下沉至停漿點(diǎn)一下0.5m處，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿攪拌提升。停機(jī)時(shí)間>3h時(shí)，應(yīng)先拆卸輸漿管路，并對(duì)管路進(jìn)行清洗。鋼管和鋼筋的插入應(yīng)在水泥土攪拌樁成樁后15h內(nèi)施工，插入位置和深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（5）水泥土攪拌樁應(yīng)連續(xù)施工，相鄰樁間歇不得超過(guò)10小時(shí)，且噴漿攪拌時(shí)鉆頭下沉速度不宜大于1.0米/分，提升速度不宜大于0.5米/分。

（6）水泥攪拌樁下沉?xí)r不得采用沖水下沉，以免影響攪拌樁樁身強(qiáng)度。制備好的漿液不得離析，不得停置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)二小時(shí)的漿液應(yīng)降低標(biāo)號(hào)使用。泵送應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。

（7）水泥土攪拌樁強(qiáng)度采取鉆孔取芯的檢測(cè)方法。水泥土攪拌樁養(yǎng)護(hù)期不得少于28天，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu>0.8MPa時(shí)方可開挖基坑。樁位偏差不大于20mm，擋土樁垂直度偏差不大于1/100?？觾?nèi)加固攪拌樁應(yīng)注意避開工程樁。重力式水泥土攪拌樁墻采用插入鋼筋、鋼管等構(gòu)造加強(qiáng)措施。

（8）水泥土攪拌樁養(yǎng)護(hù)，滿足養(yǎng)護(hù)期后，結(jié)合分塊開挖區(qū)域分層分段開挖至坑底標(biāo)高（縮小開挖面積及暴露時(shí)間），并澆筑混凝土墊層。

5.3 坑內(nèi)輕型井點(diǎn)降水技術(shù)

基坑降排水是保證基坑工程穩(wěn)定的重要舉措。本基坑據(jù)基坑挖深、工程地質(zhì)條件等實(shí)施輕型井點(diǎn)降水。

（1）基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，土方開挖前要進(jìn)行基坑降水，本基坑采用輕型井點(diǎn)降水，基坑開挖前預(yù)降水10天以抽取基坑內(nèi)土中的滯水，降水深度控制在坑底或局部落深區(qū)以下1.0m。降水井點(diǎn)相對(duì)均勻布置于基坑內(nèi)。使基坑內(nèi)土體疏干，從而達(dá)到使基坑安全、順利施工的目的。

（2）輕型井點(diǎn)的布置需根據(jù)挖土流程進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)區(qū)域封閉降水。除坑內(nèi)降水措施外，地面及坑內(nèi)應(yīng)設(shè)排水措施，及時(shí)排除雨水及地面流水。

（3）輕型井點(diǎn)管要確保沖孔直徑≥300mm，濾管長(zhǎng)度取1.0m，主管標(biāo)高應(yīng)盡量下放以滿足抽水要求及真空度；井點(diǎn)平面布置套距為15～20m，支管間距為1.2m，總管50m為一套。輕型井點(diǎn)管的灌砂量要經(jīng)過(guò)計(jì)算，滿足抽水要求。

（4）抽水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)安置完畢后，應(yīng)進(jìn)行試抽，達(dá)到要求后轉(zhuǎn)入正常抽水，除遇特殊情況外，一般應(yīng)連續(xù)工作。

（5）抽水期間，應(yīng)做好各種記錄，及時(shí)測(cè)報(bào)抽水量及坑內(nèi)外水位。遇有情況及時(shí)協(xié)商解決。

5.4 基坑土方開挖施工技術(shù)

（1）挖土期間應(yīng)確?？觾?nèi)土體處于較干燥狀態(tài)，防止坑外明水倒灌入坑內(nèi)，土方據(jù)“分層分區(qū)”的要求進(jìn)行施工，分層厚度小于2.5m。

（2）基坑邊嚴(yán)禁大量堆載，地面超載應(yīng)控制在20KN/m2以內(nèi)。基坑開挖期間禁止在坑外2倍基坑開挖深度范圍內(nèi)堆放建材、大型機(jī)械等重物且不得行走重車。

（3）開挖最下一層土方時(shí)，坑底必須留200mm～300mm厚基土用人工鏟除及修平。開挖至坑底時(shí)，混凝土墊層“隨挖隨澆”，隨挖隨澆搗墊層，混凝土墊層需直接澆搗至圍護(hù)樁內(nèi)側(cè)面。當(dāng)開挖約150平方米左右的土方后（無(wú)墊層坑底暴露時(shí)間不得超過(guò)12小時(shí)），墊層便需跟進(jìn)澆搗，并摻入早強(qiáng)劑，施工時(shí)需確實(shí)保證墊層的平整度、厚度和強(qiáng)度，使混凝土墊層能夠起到一道地?fù)蔚淖饔?，以減小圍護(hù)樁后期位移。

（4）嚴(yán)禁機(jī)械碰撞圍護(hù)墻，其周邊200mm～300mm范圍內(nèi)的土方應(yīng)采用人工挖除；土方開挖和外運(yùn)過(guò)程中，應(yīng)做好地下管線、道路及測(cè)點(diǎn)的保護(hù)措施。

（5）挖土后在坑內(nèi)設(shè)明溝或盲溝集水井明排水，明溝及盲溝應(yīng)避免沿基坑底邊布置，宜利用電梯井等加深部分作為集水井。

（6）電梯井、集水井等局部落深區(qū)必須先挖至淺坑標(biāo)高，待大面積墊層形成后才能向下開挖。

6 基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)

基坑監(jiān)測(cè)包括對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)監(jiān)測(cè)和對(duì)本圍護(hù)體系的安全監(jiān)測(cè)，及時(shí)預(yù)報(bào)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)控制和調(diào)整施工進(jìn)度和施工方法。從而達(dá)到優(yōu)化施工方案、防止意外事件的發(fā)生、信息化施工的目的。監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目：

（1）監(jiān)測(cè)內(nèi)容：①圍護(hù)墻體頂端水平位移及沉降；②鄰近地下管線、構(gòu)筑物的水平位移及沉降；③坑內(nèi)外地下水位，每日抽水量；④坑外地表沉降。

（2）監(jiān)測(cè)要求：①圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前，須測(cè)得初讀數(shù)；②在基坑降水、開挖期間，須做到一日一測(cè)。在基坑施工期間，可視測(cè)得的沉降、位移等變化情況加密。測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)分析；③監(jiān)測(cè)報(bào)警值：一般情況下，水平、垂直位移大于5mm/d或累計(jì)大于35mm；坑外地表沉降最大變形>35mm；變化速率≥2mm/day，且持續(xù)2天以上；地下水位變化>500mm；變化速率≥150mm/day，且持續(xù)2天以上；周邊道路、建筑物、地下管線最大變形>20mm；變化速率≥2mm/day，且持續(xù)2天以上。

若監(jiān)測(cè)值達(dá)到上述界限須及時(shí)報(bào)警，引起重視，綜合分析，采取相應(yīng)措施，控制位移與沉降，確保基坑施工安全。

7 實(shí)施效果

經(jīng)數(shù)月的基坑圍護(hù)、降水、開挖、基礎(chǔ)底板澆注等施工，監(jiān)測(cè)成果顯示：基坑平面拐點(diǎn)最大位移4.5cm，圍護(hù)結(jié)構(gòu)體最大位移3.5cm，最大沉降3.0cm，沉降、位移等諸多數(shù)據(jù)均在規(guī)定范圍內(nèi)，控制效果良好，滿足要求。由此可見：軟土地區(qū)常見的平面形狀復(fù)雜的淺基坑采用重力式水泥土擋墻形式進(jìn)行基坑圍護(hù)是安全可行的。

8 結(jié)語(yǔ)

1）軟土地區(qū)平面形狀復(fù)雜的淺基坑采用水泥土攪拌樁重力式擋墻進(jìn)行基坑圍護(hù)、基坑降水采用輕型井點(diǎn)預(yù)先降水可取得較好的效果；

2）本基坑平面形狀不規(guī)則、變化大、周邊長(zhǎng)，平面的拐點(diǎn)處基坑陽(yáng)角區(qū)域采用加寬重力式水泥土墻等措施予以補(bǔ)強(qiáng)；由于坑底均為深厚的軟弱淤泥質(zhì)土，在長(zhǎng)邊坑底被動(dòng)區(qū)應(yīng)進(jìn)行攪拌樁加固處理；厚雜填土區(qū)、浜填土區(qū)采用換土墊層法措施予以處理；效果良好；

3）軟土地區(qū)的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)施工應(yīng)充分考慮場(chǎng)地巖土工程條件、周邊環(huán)境條件、基坑挖深、基坑大小、基坑形狀等，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)、施工前，應(yīng)先查清地下室周邊環(huán)境及地下管線的布置，做到精心設(shè)計(jì)、精心施工；

4）由于地下工程的復(fù)雜性與不可預(yù)見性，盡量做到“分層、分塊、對(duì)稱、平衡、限時(shí)” 開挖，做到信息化施，在施工過(guò)程中，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，及時(shí)調(diào)整與優(yōu)化施工。

本文參考了寶山區(qū)有關(guān)場(chǎng)地的資料，沒能注明出處，在此致謝。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]