林華彬

隨著近些年我國城鎮(zhèn)化的加快，我國建筑行業(yè)獲得了快速發(fā)展的機會，為了充分的利用城市土地發(fā)揮最大的利用率，很多城市對地下空間開發(fā)的力度正在逐漸的擴大，地下商場、車庫等建筑興建于建筑林立的鬧市區(qū)當中，這些地區(qū)地下管線交錯，對環(huán)境的保護要求較高，這給基坑施工作業(yè)帶來了很大的麻煩，尤其是在軟土地質(zhì)的地區(qū)，如何讓天然含水量高、壓縮性強、抗剪能力較差、易發(fā)生變形和失穩(wěn)的軟土地基保持穩(wěn)定，成為了很多設計和施工單位頭痛的問題。想要做好軟土地區(qū)的施工，首先應該高度重視巖土工程勘察，根據(jù)勘察報告的內(nèi)容和工程實際情況，做好對基坑內(nèi)支護體系方案的設計，這樣才能在保證施工安全的前提下建設出高質(zhì)量的穩(wěn)定建筑，這能夠保障建筑使用者的生命和財產(chǎn)安全。

1 工程概況簡述

華大創(chuàng)業(yè)園項目位于泉州市豐澤區(qū)泉秀東街南側(cè)，建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，項目建設用地面積約為4285.8m2，建筑占地面積為1020.0m2，總建筑面積約為7570.09m2，10層，框架結(jié)構(gòu)，設有一層地下室，其中地上建筑面積為4998.90m2，地下建筑面積為2571.19m2。

擬建工程采用樁基，根據(jù)國家標準《巖土工程勘察規(guī)范》，擬建工程的重要性等級為二級，場地復雜程度為二級，地基復雜程度為二級，巖土工程勘察等級為乙級。按照《建筑抗震設計規(guī)范》進行劃分，擬建物的抗震設防類別為丙級，屬于標準設防類型。

2 巖土工程勘察

本次巖土工程勘察主體建筑與基坑工程一同進行，主要查明場地地基土的穩(wěn)定性、地層結(jié)構(gòu)、持力層以及下臥層的工程特性，查明地下水的賦存條件及滲透性，準確的提供滿足設計以及施工要求的相關(guān)巖土參數(shù)，確定地基承載能力，將地基變形情況進行合理的預測，為地基基礎(chǔ)施工、基坑支護、工程降水以及施工方案的確定提供合理建議，并針對建設場地不良地質(zhì)情況，提出建筑物防治的相關(guān)建議。

2.1 勘察工作布置

根據(jù)甲方提供擬建物的總平面布置圖，沿擬建物輪廓線及主要柱列線位置布置勘探孔16個，編號為ZK1-ZK16。取土試樣鉆孔按鉆探孔總數(shù)的1/3以上，計8個均為控制孔。由于擬建場地的距離已建建筑較近，無空間可施工，未布置基坑外圍孔，主要參照主樓孔的數(shù)據(jù)及收集資料進行綜合分析，均進入中風化花崗巖巖不少于6～8m。

2.2 具體勘察方法

本次勘察手段采用收集資料、鉆探取芯、取土樣室內(nèi)測試、現(xiàn)場原位測試等綜合手段進行。結(jié)合勘察技術(shù)要求及擬建構(gòu)筑物的特性本次勘察主要思路及重點：①巖土空間展布：鉆探采用全孔取芯；②巖土層物理力學性質(zhì)指標：取I級、原位測試；③水文地質(zhì)、水位觀測、抽水試驗。

2.2.1 鉆探

本次勘察外業(yè)鉆探施工采用XY-100型液壓回轉(zhuǎn)工程鉆機配合優(yōu)質(zhì)泥漿和套管護壁、回旋鉆進、干鉆取芯和“無泵投球”取芯鉆進，各巖土層回次進尺、巖芯采取率均符合規(guī)范要求，基坑開挖深度范圍內(nèi)采用全孔取芯，查明上部各巖土層結(jié)構(gòu)。

2.2.2 取樣及標貫

采取的原狀土試樣質(zhì)量等級為I級。取樣時，軟土原狀土樣采用薄壁取土器配合鉆機以快速靜力連續(xù)壓入法取樣，可～硬塑黏性土原狀土樣采用三重管單動回轉(zhuǎn)取土器取樣，取樣間距約2.0m，取樣孔徑不小于108mm。擾動土樣在標貫器或巖芯中采取，其中砂類土擾動樣不少于1kg。巖石樣使用金剛石鉆頭巖芯管采取。采取的巖土試樣密封后均置于溫度及濕度變化小的環(huán)境中。原狀土樣運送前采用專用土樣箱包裝，土樣之間用軟柔緩沖材料填實。一箱土樣總重不超過40kg。并采用小型汽車及時送達實驗室進行試驗。

地下水試樣按不同含水層分層采取。取樣前，用擬取的地下水反復沖洗容器不少于3次，每組水樣各取2件（每件水量不少于500ml），其中1件在現(xiàn)場取出后加入大理石粉搖勻密封，并及時送往室內(nèi)試驗。

標準貫入試驗在粘性土、砂土及全～強風化巖等層中進行，豎向測試間距1.0---2.0m，重型圓錐動力觸探試驗在雜填土層中進行。試驗采用自動落錘裝置，錘質(zhì)量為63.5kg，落距為76cm，鉆桿直徑42mm。

2.2.3 室內(nèi)試驗

室內(nèi)土工試驗主要執(zhí)行國標《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-2019）。

（1）原狀土樣以常規(guī)試驗為主，測定出土的物理指標、強度指標、壓縮性指標等，軟土進行三軸試驗（不固結(jié)不排水），巖土抗壓試驗。

（2）砂土進行顆粒分析。

（3）場地水腐蝕性分析，根據(jù)國家標準《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）等有關(guān)規(guī)范，判定地下水和地下水位以上的土對混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性。

2.3 地形地貌、周邊環(huán)境及巖土層結(jié)構(gòu)特征

擬建場地位于泉州市豐澤區(qū)泉秀東街南側(cè)，擬建場地地貌屬海陸相沖淤積平原地貌單元，地基土為人工回填、沖（海）積、風化殘積成因類型，后因建設需要經(jīng)人工平整成現(xiàn)狀，場地較平坦開闊，勘察期間測得各鉆孔標高為4.11～4.68m。

擬建場地周邊為已建建筑，場地北側(cè)基坑距紅線約5.0m，紅線外為一幢已建16F的單身公寓，東側(cè)基坑距紅線約5.0m，紅線外為一幢已建3F教學樓，南側(cè)基坑距紅線約5.50m，紅線外為一幢已建3F的體育館，西側(cè)基坑距紅線約5.0m，紅線外為兩幢已建19F住宅樓，周邊建筑基礎(chǔ)均采用樁基，紅線周邊場地東側(cè)、西側(cè)均分布有雨、污水及電力管線等地下埋藏物。

根據(jù)鉆孔揭示，本場地主要分布的土層主要為表層人工填土①、粉質(zhì)粘土②、淤泥③、粉細砂④、淤泥⑤、淤泥質(zhì)粘土⑥、中細砂⑦、砂土狀強風化花崗巖⑧、碎塊狀強風化花崗巖⑨、中風化花崗巖⑩，基坑開挖區(qū)內(nèi)土層主要為上部的人工填土①、粉質(zhì)粘土②、淤泥③、粉細砂④層。代表性的地層剖面詳見下圖：

圖1 代表性地質(zhì)剖面圖

2.4 場地地下水類型、埋藏條件及抽水試驗

地下水主要為上部土層孔隙型潛水，中部第四系沖海積層孔隙型承壓水及下部巖體風化層孔隙裂隙承壓水三大類型，各含水層具體埋藏與賦存條件分述如下：

（1）上部土層孔隙型潛水

主要賦存于淺層分布的雜填土①層中，富水性及透水性較差，主要接受地表水體及大氣降水的入滲補給，靠蒸發(fā)及沿地勢向低處排泄。水位受季節(jié)影響較大，年水位變幅約1.00～1.50m。

（2）中部第四系沖海積層孔隙型承壓水

主要賦存于粉細砂④、中細砂⑦，空隙連通性好，透水性強，主要接受含水層側(cè)向逕流補給，沿地勢向低處排泄。含水層水位受季節(jié)影響不大，年水位變幅約0.50m。其中中細砂⑦孔隙型承壓水與下部巖體風化層孔隙裂隙承壓水具一定的水力聯(lián)系。

（3）下部巖體風化層孔隙裂隙承壓水

主要賦存于砂土狀強風化花崗巖⑧、碎塊狀強風化花崗巖⑨、中風化花崗巖⑩層孔隙裂隙中，其孔隙裂隙發(fā)育程度不均，其透水性和富水性很不均勻。砂土狀強風化花崗巖⑧、碎塊狀強風化花崗巖⑨、中風化花崗巖⑩層裂隙較發(fā)育，連通性較好，水量受裂隙發(fā)育程度的影響，并且具有各向異性和不均勻性，透水性一般弱-中等，富水性弱-中等。以上含水帶具直接水力聯(lián)系。主要接受含水層側(cè)向逕流補給，水位受季節(jié)影響變化較小，年水位變幅一般小于0.50m。

場地地下水在勘察期間測得的地下水穩(wěn)定水位埋深變化在1.80～2.70m（標高1.51～2.59m），初見水位埋深變化在1.50～2.40m?？辈炱陂g，于ZK6進行分層水位觀測，測得陸地鉆孔粉細砂④、中細砂⑦層承壓水位埋深分別為6.20m、24.70m，水位標高分別為-1.73m、-20.23m，根據(jù)該區(qū)域的水文地質(zhì)資料及擬建場地的地質(zhì)情況，經(jīng)踏勘時了解擬建場地段及臨近場地的地質(zhì)資料，不同季節(jié)、條件場地地下水位將有所升降，升降幅度約1.0m左右，近3～5年的地下最高水位標高約為2.50～3.50m，歷史最高水位標高約為4.0m，場地室外地坪標高的改變將改變現(xiàn)狀水文地質(zhì)條件，而引起地下水位改變。

為查明含水層的滲透性能，給基坑降水設計等提供水文地質(zhì)參數(shù)，對基礎(chǔ)施工有影響的含水層進行抽水試驗。

勘察期間對施工有影響含水層主要有雜填土①及粉細砂④，雜填土①富水性及透水性較差，受季節(jié)性影響較大；粉細砂④為強透水層。野外鉆探選擇有代表性的ZK9鉆孔，對粉細砂④進行抽水試驗，按三次降深要求進行，降深主要考慮基坑開挖的最大深度和含水層底板的深度等因素，穩(wěn)定水位延續(xù)時間不小于8h（流量、抽水孔水位、觀測孔的水位均為穩(wěn)定）。試驗時用三角堰觀測抽水孔的涌水量，鉆孔內(nèi)水位用帶有刻度的專用測繩配萬用表進行測量，抽水試驗設備采用深井潛水泵。

根據(jù)抽水試驗成果，確定場地的粉細砂④滲透系數(shù)為8.3*10-2cm/s。

2.5 軟土震陷及砂土液化判別

擬建場地處于抗震設防烈度七度區(qū)，根據(jù)波速測試報告，淤泥③、淤泥⑤剪切波速Vs大于90 m/s，因此在七度地震力作用下可不考慮震陷影響。

依據(jù)國標《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2010）（2016版）第4.3.3條規(guī)定，對粉細砂④、中細砂⑦層進行初步液化判別，粉細砂④、中細砂⑦層屬于第四系全新世沉積，在7度地震時可能產(chǎn)生液化，其中中細砂⑦埋深≥20m可不進行液化判別。經(jīng)計算，粉細砂單孔液化指數(shù)為4.76～14.40，單孔液化指數(shù)平均值為9.05，擬建場地為中等液化場地。地基液化等級為中等時，應進行基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施。

3 基坑支護設計

本工程設一層地下室，擬建建筑設計室內(nèi)地坪標高±0.00=4.90m，現(xiàn)有場地地面黃海高程按4.200m左右平整。地下室底板面設計標高為-0.10m，純地下室底板厚300mm，底板下墊層100mm，純地下室基坑底板墊層底的標高約為-0.50m，開挖深度約4.70m，主樓區(qū)承臺基坑開挖至標高約為-1.50m，開挖深度約5.70m。本基坑工程的安全等級為二級，工程重要性系數(shù)取γ=1.00。本基坑支護工程為臨時性結(jié)構(gòu)，使用期限為一年。

結(jié)合該場地的周邊環(huán)境及巖土特征，本項目基坑支護的重點是止土與止水，此外應控制支護結(jié)構(gòu)變形，以保證周邊管線、

建筑物的正常使用。從本工程的地層分布、地下水賦存及分布情況、開挖深度、結(jié)合周邊的環(huán)境情況，本項目選用支護樁方案，從“鋼板樁”、“SMW工法樁”、“灌注樁”等進行技術(shù)、經(jīng)濟比選后采用了“SMW工法樁”，為了控制開挖變形量，基坑采用了SMW工法樁+鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐體系，具體實施如下：上部1.5m采用1：1.5坡率放坡，坡面采用掛6.5鋼筋間距250mm*250mm布置，噴射C20砼60mm形成護面結(jié)構(gòu)。基坑四周均采用單排SMW工法樁支護，前、后排樁相切，攪拌樁內(nèi)插型鋼HM488*300*11*18，放坡坡腳處采用三軸攪拌樁為650@450，經(jīng)驗算，三軸攪拌樁樁長14.5～17.5m，攪拌樁內(nèi)插型鋼HM488*300*11*18樁長15～18m。支護剖面如下：

圖2 支護剖面圖

根據(jù)《華大創(chuàng)業(yè)園巖土工程勘察報告》填土①上部土層孔隙型潛水，受大氣降水影響較大，勘察期間地下水標高在1.51～2.59m；粉細砂④中的孔隙承壓水，水位標高0.20m～-1.73m左右。基坑開挖至地板標高為淤泥③層，經(jīng)驗算，基坑開挖至坑底會產(chǎn)生突涌，因此，需要采取降水措施降低粉細砂④的承壓水頭高度。

本工程基坑采用三軸水泥攪拌樁隔水與管井降水法相結(jié)合,形成封閉狀止水帷幕，并在坑內(nèi)布置降水井和降壓井，同時在基坑坑內(nèi)周邊布置適量集水坑用于疏干基坑積水。根據(jù)地層分布情況和承臺分布特點,在基坑內(nèi)部共布置9口疏干井,井深約15～18m,要求降水管井穿透粉細砂④,并進入下臥層⑤淤泥層不少于1.0m；布置10口降壓管井,井深約15～18m,要求降水管井穿透粉細砂④,并進入下臥層淤積層不小于1.0m。同時為防止周邊臨近建筑沉降，沿基坑外圍布置了13口回灌井。在降水期間加強水位監(jiān)測,在滿足施工要求的前提下,盡可能的少抽取地下水,以保持基坑外圍合理的地下水位,根據(jù)水位及變形監(jiān)測情況,同時預留回灌措施。

4 監(jiān)測點布置、施工及監(jiān)測情況

4.1 監(jiān)測點布置

在基坑支護施工前，要布置監(jiān)測點對基坑周邊建筑物、道路的沉降情況進行觀測，同時還要對支護結(jié)構(gòu)水平方向的位移情況進行觀測，做好支撐梁應力監(jiān)測、支護樁測斜以及立柱沉降等。

布置監(jiān)測點位置的時候，要充分結(jié)合工程的性質(zhì)、周邊環(huán)境以及地下管線分布等相關(guān)的因素。應力監(jiān)測點應該布置在支護結(jié)構(gòu)中的最不利位置和斷面處，例如在最大變形處以及最大應力處。在多項監(jiān)測同時進行的時候，應該將監(jiān)測點布置與時間和空間進行有機結(jié)合，讓一個監(jiān)測點能夠同時對多處物理變化量進行反映，使其能夠觀測到內(nèi)在的聯(lián)系和變化規(guī)律。監(jiān)測點應該重點在降水以及挖掘土方影響最大的區(qū)域進行設施，能夠?qū)χёo結(jié)構(gòu)變形情況、建筑物變形情況以及地下水位情況進行觀測。此外監(jiān)測點布置還要和施工方法和施工流程相結(jié)合，考慮施工過程對監(jiān)測點產(chǎn)生的影響。

4.2 施工及監(jiān)測情況

本項目基坑支護施工于2019年10月9日開始施工，于2020于6月24日基坑支護完工并回填至整平標高，達到勘察設計的要求。

根據(jù)本次在基坑結(jié)構(gòu)、建筑物周邊布置的監(jiān)測點進行了監(jiān)測，結(jié)果如下：

監(jiān) 測 項 目 監(jiān) 測 成 果 設計預警值1、深層土體位移監(jiān)測累計最大變形量范圍值為10.53～30.79mm，累計最大變形量為C11孔：30.79mm。各孔變形量正常，未超出設計預警值。變化速率大于3mm/d或累計超過40mm。2、坡頂水平位移監(jiān)測累計最大位移量范圍值為11.0～24.0mm，累計最大位移量為J11：24.2mm，未超出設計預警值。變化速率大于3mm/d或累計超過35mm。3、坡頂豎向位移監(jiān)測累計最大沉降量范圍值為15.0～21.1mm之間，最大值為J11：21.1mm，未超出設計預警值。變化速率大于3mm/d或累計超過30mm。4、圍墻沉降監(jiān)測累計最大沉降量范圍值為3.6～11.8mm，最 大 值 為Q11：11.8mm，未超出設計預警值。變化速率大于3mm/d或累計超過30mm。5、周邊建筑沉降最大累計沉降量范圍值為0.3～1.5mm，最 大 值 為Q11：1.5mm，未超出設計預警值。變化速率大于2mm/d或累計超過30mm。6、周邊道路沉降累計最大沉降量范圍值為3.5～18.8mm之間，最大值為D13：18.8mm，未超出設計預警值。變化速率大于2mm/d或累計超過30mm。7、地下水位監(jiān)測累計最大位變形量在18～22cm之間，最大值為W3：22cm，未超出設計預警值。變化速率大于500mm/d或累計值為1000mm。8、立柱豎向位移各觀測點變化量均未超出設計預警值。變化速率大于2mm/d或累計超過25mm。9、圈梁、支撐梁鋼筋應力監(jiān)測應力變化量均未超出設計預警值。 （65%）*f1

監(jiān)測結(jié)果表明，本項目基坑支護工程各項指標均未達到預警的條件，滿足設計要求。

5 結(jié)語

軟弱土地基基坑施工存在地基土易變性、開挖難度大的問題，在施工的過程中，首先應該保證施工及周邊條件的安全，為施工提供充足的共建。通過對華大創(chuàng)業(yè)園工程的施工過程和經(jīng)驗總結(jié)可以得出如下結(jié)論：1、軟弱土地區(qū)基坑支護的重點是需要將軟弱土層內(nèi)部的力學特性以及夾層的情況進行查明，核實地下水賦存的情況之后，再設計相關(guān)的基坑支護體系，工法樁施工的方式對于基坑體積較小深度較淺的情況，有著非常良好的應用效果。2、對于相近似的地質(zhì)、水文及周邊條件，采用用SWM工法樁是確實可行的。