楊新文 楊立新

（1.中南勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北武漢 430071 2.中南勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北武漢 430071）

1 引言

武漢長(zhǎng)江I級(jí)階地為第四系全新統(tǒng)河相沖級(jí)層，具有典型二元結(jié)果，分布有深厚的粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層土。由于該層土分布不穩(wěn)定，水平及垂直方向上分布極度不均，呈各向異性。特別是該層土水平方向的滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于垂直方向滲透系數(shù)，該層中粉土、粉砂含孔隙承壓水，基坑開(kāi)挖后，當(dāng)?shù)叵滤ζ陆颠_(dá)到或超過(guò)土體的臨界水力坡降時(shí)，會(huì)因滲透破壞而產(chǎn)生流土，導(dǎo)致坑壁失穩(wěn)，當(dāng)基坑開(kāi)挖到該類土層中時(shí)，由于層間飽含承壓水，基底施工極易使該層擾動(dòng)而使強(qiáng)度大幅度降低，基底經(jīng)常積水給基坑施工作業(yè)帶來(lái)不便，因垂直方向上分布有較多的粘性土夾層，滲透系數(shù)較小，管井降水很難將粉砂、粉土夾層中地下水水位降低或水量疏干。該層土對(duì)基坑穩(wěn)定及開(kāi)挖具有較大影響。本文以武漢航運(yùn)中心大廈超深大基坑為例，該基坑采用TRD水泥土攪拌墻落底止水帷幕，水力沖挖技術(shù)，針對(duì)該基坑開(kāi)挖出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行探討分析，為武漢地區(qū)類似場(chǎng)地基坑提供經(jīng)驗(yàn)及借鑒。

2 工程概況

武漢航運(yùn)中心大廈位于漢口沿江大道民權(quán)路與民生路交匯處。由1棟62層塔樓（高330m）及2棟47層住宅樓1棟26層住宅樓及5層商鋪裙樓和4層地下室組成。

擬建層塔樓及47層住宅樓26層及采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁端持力層為⑥中風(fēng)化泥巖，地下室基礎(chǔ)采用天然筏板基礎(chǔ)，以②-2粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層為持力層?？拱螛稙殂@孔灌注樁（僅考慮抗拔），樁端以⑥中風(fēng)化泥巖為持力層。

工程基坑長(zhǎng)約210m，寬約170m，基坑面積約32000m（單層），普遍開(kāi)挖深度約19～22.4m，塔樓區(qū)域開(kāi)挖深度達(dá)29m。

基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜，北側(cè)臨民生路及1東16層居民樓，東側(cè)臨近沿江大道，南臨長(zhǎng)航大廈，西臨黃陂街，距離長(zhǎng)江堤岸最近距離僅60m。道路及周邊地下管網(wǎng)、臨近建筑及長(zhǎng)江防汛墻是基坑設(shè)計(jì)保護(hù)重點(diǎn)。

3 工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地勘探范圍地層可劃分為以下幾層：①雜填土，層厚4.6～9.6m；②-1粉質(zhì)粘土夾粉土，層厚3.0～12.4m；②-2粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層，層厚 6.6～15.9m；③-1細(xì)砂，層厚 2.7～16.5m；③-1a粉質(zhì)粘土，層厚0.0～2.2m；③-2細(xì)砂，層厚 0.80～23.7m；③-2a粉質(zhì)粘土，層厚 0.0～2.7m；④中細(xì)砂夾卵礫石，層厚0.0～3.9m；⑤強(qiáng)風(fēng)化泥巖，層厚0.3～2.5m；⑥中風(fēng)化泥巖，頂板埋深約57m。

基坑開(kāi)挖深度大，基底大部分位于②-2粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層，局部位于③-1細(xì)砂層。

場(chǎng)地地下水為上部雜填土中的上層滯水及砂層、卵礫石層中的承壓水以及下部基巖中的裂隙水等三種類型水。

賦存于①雜填土層中的上層滯水，無(wú)統(tǒng)一的自由水面，其水位、水量隨季節(jié)變化，主要受大氣降水、生活排放水滲透補(bǔ)給；鉆探期間，部分孔中測(cè)得上層滯水水位在地然地面以下1.90～2.0m。

賦存于砂土層中的承壓水，與長(zhǎng)江有一定的水力聯(lián)系，其水位變化受長(zhǎng)江水位變化影響，水量較豐富；根據(jù)場(chǎng)區(qū)東側(cè)《長(zhǎng)江航運(yùn)中心大廈抽水試驗(yàn)報(bào)告》（2011年11月），場(chǎng)區(qū)下部砂層承壓水含水層平均滲透系數(shù)K取18.29m/d，R取200m。抽水試驗(yàn)期間為枯水季節(jié)，武漢地區(qū)I級(jí)階地承壓水水位的絕對(duì)標(biāo)高值一般為17.0～22.5m，受長(zhǎng)江水位影響，臨江一帶年變化幅度為5.00～7.00m，最高承壓水位的絕對(duì)高程（黃海高程）可超過(guò)23.00m（據(jù)武漢關(guān)水文站實(shí)測(cè)資料，長(zhǎng)江段最高洪水位為27.67m）。長(zhǎng)江、漢江與其兩岸地下承壓水有較密切聯(lián)系，本工程緊鄰長(zhǎng)江，水位互補(bǔ)關(guān)系明顯。

賦存于基巖裂隙水，主要賦存于場(chǎng)地基巖裂隙中，總體水量較小且不均勻，場(chǎng)地內(nèi)所分布的基巖僅少量裂隙中裂隙水與第四系砂卵石層承壓水相連通。

4 基坑支護(hù)形式及開(kāi)挖方式

基坑采取鋼筋混凝土地下連續(xù)墻（非落底）+四道雙圓環(huán)內(nèi)支撐進(jìn)行支護(hù)，兩道環(huán)形支撐半徑分別為64.5m、75.2m，國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)，止水帷幕采用落底TRD水泥土攪拌墻（墻深度約57m，武漢地區(qū)首次應(yīng)用）。

工程基坑開(kāi)挖深度大，土方開(kāi)挖量約68萬(wàn)m2，距離長(zhǎng)江僅60m，是目前全國(guó)離長(zhǎng)江最近的超大深基坑工程。項(xiàng)目地下承壓水水位高，土層主要為粉質(zhì)粘土以及粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層，粉砂土，地下室共4層，在施工到一定深度后，大型機(jī)械難以繼續(xù)施工。項(xiàng)目經(jīng)過(guò)多方論證，決定采用在國(guó)內(nèi)房建領(lǐng)域極少運(yùn)用的水力沖挖技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)水流經(jīng)高壓泵產(chǎn)生壓力，通過(guò)水槍噴出一股密實(shí)的高速水柱，切割、粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿和泥塊的混合物，再由立式泥漿泵將泥漿吸入管道輸送到指定的場(chǎng)地內(nèi)沉淀，解析出的水可以重復(fù)利用，而沉淀下來(lái)的泥土可作為場(chǎng)地回填土或外運(yùn)。

圖1 鋼筋混凝土地下連續(xù)墻（非落底）+四道雙圓環(huán)內(nèi)支撐進(jìn)行支護(hù)

圖2 水力沖挖

5 事故及處理

當(dāng)基坑基本挖到裙樓基坑底（自然地面下約18.3m深），2015年11月30日上午9點(diǎn)左右，現(xiàn)場(chǎng)在施工開(kāi)挖塔樓坑中坑時(shí)，場(chǎng)地塔樓D16軸線～D19軸線段出現(xiàn)流土，流沙，東北側(cè)小局部已澆混凝土墊層由于流土，流沙形成空洞發(fā)生塌陷。隨即建設(shè)單位組織相關(guān)單位進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了技術(shù)咨詢，發(fā)現(xiàn)降水施工單位把設(shè)計(jì)布設(shè)的降水井減少了幾口，由于施工開(kāi)挖原因，事發(fā)場(chǎng)地附近已經(jīng)施工的2口降水井被損壞，失去功效。發(fā)現(xiàn)原因后，建設(shè)單位立即組織相關(guān)人員進(jìn)行補(bǔ)充施工降水井，降水井施工完成后，同時(shí)開(kāi)啟降水，使基坑穩(wěn)定下來(lái)。

為趕工期，塔樓四周局部土方開(kāi)挖時(shí)，施工單位未按照基坑施工論證要求“當(dāng)基坑開(kāi)挖到基底0.8m時(shí)，嚴(yán)禁采用水力沖挖，而應(yīng)采用機(jī)械及人工開(kāi)挖”。直到距基底0.2～0.3m左右時(shí)才采取人工開(kāi)挖。由于②-2粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層土特性，基底由于擾動(dòng)強(qiáng)度降低，形成“橡皮土”，基底經(jīng)常積水給基坑施工作業(yè)帶來(lái)不便。經(jīng)相關(guān)單位檢驗(yàn)，基底土層不滿足設(shè)計(jì)要求，需要處理。建設(shè)單位組織相關(guān)單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了技術(shù)咨詢，根據(jù)技術(shù)咨詢建議，為探明地下室天然地基擾動(dòng)情況，在天然地基基礎(chǔ)部位進(jìn)行靜力觸探施工勘察，將靜探結(jié)果與原詳勘報(bào)告進(jìn)行對(duì)比，查明土層擾動(dòng)情況及程度，對(duì)影響區(qū)域共布設(shè)52個(gè)靜力觸探孔，根據(jù)咨詢意見(jiàn)及勘察成果分析如下：

（1）根據(jù)勘察成果對(duì)持力層②-2粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層未形成擾動(dòng)的區(qū)域，不需處理，按原設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。持力土層基本沒(méi)擾動(dòng)的區(qū)域孔共計(jì)21個(gè)。

（2）持力層②-2粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層擾動(dòng)較小的區(qū)域承載力能達(dá)到100kPa（由于原來(lái)按天然地基筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，抗拔樁僅考慮抗拔作用，后經(jīng)設(shè)計(jì)單位考慮抗拔樁抗壓作用，基礎(chǔ)承載力需達(dá)到100kPa，才能滿足設(shè)計(jì)要求），地基承載力亦可滿足要求，不需要處理；持力土層擾動(dòng)較小、土層承載力能達(dá)到100kPa的區(qū)域的勘探孔共計(jì)21個(gè)。

（3）對(duì)持力層②-2粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層擾動(dòng)較大，該層承載力fak=70kPa的區(qū)域，對(duì)擾動(dòng)土需處理。該區(qū)域的勘探孔共計(jì)10個(gè)，孔號(hào)為6（需處理上部 0.6m 厚土層）、13、14、15、16（13～16 號(hào)孔需處理上部 0.6～1.1m 厚土層）、21、22、31（需處理上部 0.9～1.6m 厚土層）。49、50（需處理上部0.9～1.2m厚土層）。處理措施可采用素混凝土換填或高壓漩噴處理。綜合考慮工期，經(jīng)綜等各方面，最終采用素混凝土換填處理。經(jīng)處理后，經(jīng)過(guò)相關(guān)檢測(cè)及監(jiān)測(cè)，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)基坑坑底位于粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層時(shí)，該層對(duì)基坑穩(wěn)定性影響大，基坑設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)引起足夠重視，應(yīng)采取有效工程措施（降水井深淺結(jié)合或真空吸水井），保證基坑安全。地下室基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，如采用樁基礎(chǔ)時(shí)，為策安全，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)宜既考慮抗壓又考慮抗拔。

水力沖挖可節(jié)約大量工期，但距基底0.8～1.0m時(shí)，應(yīng)嚴(yán)禁采用該施工方法，以免降低基底土層承載力。

當(dāng)基坑采用落底止水帷幕（地下連續(xù)墻或TRD水泥土攪拌墻落底至基巖）時(shí)，由于施工中往往存在缺陷，且底部基巖也存在著一定裂隙，落底止水帷幕并不能完全阻隔基坑內(nèi)外地下水聯(lián)系。在采用地下連續(xù)墻的情況下，坑內(nèi)外水頭差很大，側(cè)壁隔滲顯得十分重要，除地連墻接頭部位應(yīng)采用高壓旋噴外，如有特別重要保護(hù)對(duì)象，該支護(hù)段地連墻內(nèi)外兩側(cè)應(yīng)另設(shè)連續(xù)三軸攪拌站止水帷幕，帷幕進(jìn)入坑底3～5m即可。根據(jù)武漢地區(qū)目前經(jīng)驗(yàn)故，在設(shè)置全落底帷幕的情況下，總的抽水量約為無(wú)帷幕敞開(kāi)降水總水量的40～50%。