黃曉波HUANG Xiao-bo

（中交隧道工程局有限公司，北京 100088）

0 引言

超深基坑開(kāi)挖較易引發(fā)基坑土體、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，進(jìn)而導(dǎo)致臨近建筑物的沉降。隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，地下水系會(huì)變得更加豐富，可能會(huì)出現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水、管涌、流砂、基坑底突涌等現(xiàn)象，進(jìn)而可能產(chǎn)生基坑失穩(wěn)、坍塌、臨近地表沉降、塌陷、建構(gòu)筑物開(kāi)裂、破壞等工程病害。飽和粉土、粉砂容易形成流土、流沙，使得施工難度增加，基坑開(kāi)挖時(shí)臨時(shí)邊坡容易失穩(wěn)，致使施工過(guò)程的不安全因素增多，進(jìn)而引發(fā)安全事故。如果在軟土、富水超深基坑開(kāi)挖的施工過(guò)程中，選擇合適的基坑開(kāi)挖及支護(hù)的方法，并針對(duì)施工過(guò)程中的重難點(diǎn)問(wèn)題，提出具體質(zhì)量控制及安全管理措施，既能夠提高施工效率，也可以合理的控制施工風(fēng)險(xiǎn)，確?；幼陨硪约捌渲苓叚h(huán)境安全。旨在預(yù)防與治理軟土、富水超深基坑病害方面具有一定的研究?jī)r(jià)值及指導(dǎo)意義。

1 工程概況

1.1 5、6#風(fēng)井位置及周邊情況

5#風(fēng)井、6#風(fēng)井位置位于上海市西側(cè)，起終里程分別為：DK34+473.151 至DK34+503.751，DK40+250.874 至DK40+281.474。兩風(fēng)井建筑場(chǎng)地以綠化為主。其中5#風(fēng)井周邊局部少量建筑。由于6#風(fēng)井場(chǎng)地在沔青一號(hào)河道上，故施工開(kāi)始前，應(yīng)該對(duì)沔青一號(hào)河進(jìn)行導(dǎo)流施工，進(jìn)行河道清淤回填處理，以保證施工基礎(chǔ)穩(wěn)定。

1.2 水文地質(zhì)概況

按照工程所處位置以及上海地貌單元分區(qū)圖，5#風(fēng)井、6# 風(fēng)井線路歸類于濱海平原地貌類型，該地區(qū)地勢(shì)比較平坦。5#風(fēng)井、6#風(fēng)井基坑場(chǎng)地周圍水文地質(zhì)情況如下所述。

1.2.1 地質(zhì)情況

由上而下，5#風(fēng)井、6#風(fēng)井基坑場(chǎng)地開(kāi)挖范圍的土層依次為：①1填土、②1黏土、③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④淤泥質(zhì)黏土、⑤1粉質(zhì)黏土、⑤31粉質(zhì)黏土夾粉砂、⑤32粉質(zhì)黏土與粉砂互層、⑤33粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑤41粉質(zhì)黏土、⑦1灰黃～灰綠色粉質(zhì)黏土夾粉砂、⑦2粉砂，均屬于軟弱地層。5#風(fēng)井、6#風(fēng)井基坑場(chǎng)地開(kāi)挖范圍地質(zhì)情況如圖1 所示。

圖1 5# 風(fēng)井、6# 風(fēng)井地質(zhì)情況

1.2.2 水文情況

依據(jù)勘測(cè)結(jié)果與上海地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，5#風(fēng)井及6#風(fēng)井基坑場(chǎng)地開(kāi)挖范圍地下水分為淺部土層中的潛水以及中層的承壓水。

潛水位于淺部土層中，埋深一般為地表下0.3 至1.5m，因降雨、潮訊、地表水的變化而有所不同，年平均水位埋深為0.5 至0.7m，地下水位埋深相對(duì)較淺。承壓水水位一般低于潛水位，年呈周期性變化，埋深3.0 至12.0m。依據(jù)初步水位觀測(cè)成果，⑤1-1微承壓水水位埋深為3.88m，相應(yīng)標(biāo)高為1.10m，⑤32+⑦2層承壓水水位埋深為5.30m，相應(yīng)標(biāo)高為-2.03m，⑦2層承壓水水位埋深5.60m，相應(yīng)標(biāo)高為-0.75m。承壓水水頭較高，埋深較淺。

1.3 5#風(fēng)井及6#風(fēng)井結(jié)構(gòu)形式及施工方法

本工程明挖工程基坑為超深基坑，采用超深地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護(hù)方式。

5#風(fēng)井、6#風(fēng)井施工均采用明挖順作法施工，因?yàn)槭┕すぷ髅孑^小，采用整體進(jìn)行基坑開(kāi)挖的形式，并且按照順序?qū)χ黧w結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。

2 施工重、難點(diǎn)分析

2.1 軟土、富水地層地下連續(xù)墻施工重、難點(diǎn)分析

地區(qū)承壓水水頭較高，地下水埋深較淺，屬于富水地區(qū)。該地質(zhì)情況會(huì)影響地下連續(xù)墻的成槽質(zhì)量，槽壁穩(wěn)定性差，易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，致使成槽困難，進(jìn)而引發(fā)地面坍塌、沉陷等安全事故，在施工過(guò)程增添了極大的難度，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

鑒于施工安全整體考量，5# 風(fēng)井、6# 風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的結(jié)構(gòu)形式，地下連續(xù)墻深度均為66m，屬于超長(zhǎng)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，且成槽厚度較大。根據(jù)工程的施工環(huán)境及水文地質(zhì)情況，5# 風(fēng)井及6# 風(fēng)井基坑場(chǎng)地范圍地下連續(xù)墻施工范圍土層主要為：①1填土、②1黏土、③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④淤泥質(zhì)黏土、⑤1粉質(zhì)黏土、⑤31粉質(zhì)黏土夾粉砂、⑤32粉質(zhì)黏土與粉砂互層、⑤33粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑤41粉質(zhì)黏土、⑦1灰黃～灰綠色粉質(zhì)黏土夾粉砂，均為軟土地層，且最深到達(dá)隔斷⑦1層粉砂層，成槽范圍內(nèi)粉砂等不良土質(zhì)較多。

本工程5# 風(fēng)井及6# 風(fēng)井地下連續(xù)墻厚均為1200mm，地下連續(xù)墻6m 劃分幅，鋼筋籠長(zhǎng)度均為66m，豎向布設(shè)主筋眾多，整體幅段鋼筋籠的總重量達(dá)115 噸，連接困難，故本工程不宜采用分段吊裝。鋼筋籠長(zhǎng)度較長(zhǎng)，鋼筋籠過(guò)重，導(dǎo)致吊裝鋼筋籠施工難度增大。

2.2 超深基坑開(kāi)挖和支撐施工重、難點(diǎn)分析

超深基坑開(kāi)挖容易引起基坑土體以及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，引發(fā)周邊臨近建筑物的沉降。隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，地下水系更加豐富，隨時(shí)會(huì)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水、管涌、流砂、基坑底突涌等工程病害發(fā)生，進(jìn)一步可引發(fā)基坑失穩(wěn)、坍塌、周邊地表沉降、塌陷、建構(gòu)筑物開(kāi)裂、破壞等施工風(fēng)險(xiǎn)。如何保證超深基坑開(kāi)挖穩(wěn)定是本工程的一個(gè)重、難點(diǎn)。

5# 風(fēng)井及6# 風(fēng)井基坑開(kāi)挖尺寸均為33×42.4m，5#風(fēng)井開(kāi)挖深度為35.05m，6#風(fēng)井開(kāi)挖深度為35.05m，結(jié)構(gòu)埋深大，基坑開(kāi)挖較深，地質(zhì)為軟土富水，地下水埋深較淺。超深基坑開(kāi)挖使得基坑土體穩(wěn)定性較差，承載力不足，易引起土體滑移，分層放坡開(kāi)挖較為困難，導(dǎo)致基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，造成周邊臨近建筑物的沉降。隨著基坑開(kāi)挖深度增加，地下水系愈加豐富，基坑突涌和基坑滲、漏水直接影響基坑開(kāi)挖安全及結(jié)構(gòu)施工。基坑安全等級(jí)為一級(jí)。因此確保超深基坑開(kāi)挖穩(wěn)定是本工程安全工作的一個(gè)重點(diǎn)。

3 軟土、富水地層地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制

針對(duì)不良地質(zhì)狀況，在地下連續(xù)墻施工過(guò)程中，要嚴(yán)格控制泥漿質(zhì)量以及成槽施工工藝流程，最大程度的減少地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)槽壁坍塌的現(xiàn)象發(fā)生。在地下連續(xù)墻鋼筋籠制作、吊裝和水下混凝土澆筑過(guò)程中要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，以保證地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。

3.1 槽壁加固措施

如圖2 所示，本工程在地下連續(xù)墻內(nèi)、外兩側(cè)均采用Φ850 三軸攪拌樁槽壁加固，基坑內(nèi)搭接200mm，基坑外搭接600mm，加固到整平地面以下的20m 范圍，確保地墻成槽質(zhì)量以及基坑穩(wěn)定性，加大對(duì)三軸攪拌樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度0.8MPa 的監(jiān)控，保證槽壁加固水泥摻量≥20%，空樁水泥摻入量≥8%，水泥等級(jí)采用≥42.5 普通硅酸鹽水泥。

圖2 地下連續(xù)墻槽壁加固構(gòu)造圖

3.2 泥漿質(zhì)量控制措施

在地下連續(xù)墻施工過(guò)程中，泥漿性能的好壞能夠影響到地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)槽壁的穩(wěn)定性，是一個(gè)很重要的因素。根據(jù)本工程的地質(zhì)情況及類似地下連續(xù)墻施工經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)粉砂層的特點(diǎn)，增加泥漿漿面高度，合理優(yōu)化泥漿配合比，穩(wěn)固槽壁。本工程用膨潤(rùn)土制備泥漿，選用工業(yè)碳酸鈉作為分散劑，并添加了一定量的CMC，以保證泥漿性能指標(biāo)能夠滿足規(guī)范要求。施工過(guò)程中，要致使槽內(nèi)充滿泥漿，對(duì)泥漿質(zhì)量要定期進(jìn)行檢驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)過(guò)程實(shí)際情況，對(duì)泥漿指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，加大廢漿回收量以及新漿補(bǔ)充量，控制泥漿指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。若長(zhǎng)時(shí)間使用后，泥漿粘度指標(biāo)減小，可摻加一定量的新漿進(jìn)行調(diào)整；若粘度指標(biāo)增加，可添加一定量的分散劑，但是若經(jīng)處理后，指標(biāo)仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，要廢棄。

3.3 鋼筋籠制作、吊裝質(zhì)量控制

在鋼筋籠制作過(guò)程中，應(yīng)該提高鋼筋施工平臺(tái)平整度，嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙文件要求進(jìn)行鋼筋籠制作與加工，并且主筋焊接成閉合鋼筋骨架結(jié)構(gòu)。對(duì)各施工工藝環(huán)節(jié)的偏差進(jìn)行嚴(yán)格控制，鋼筋的搭接、焊接、錨固長(zhǎng)度和彎鉤等要符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）（2015 版）相關(guān)規(guī)范，確保所有施工誤差在允許范圍內(nèi)。嚴(yán)格檢查各焊接工藝人員資質(zhì)，并對(duì)焊接件進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，滿足要求才能夠持證上崗。認(rèn)真檢驗(yàn)制作后的鋼筋籠，確保鋼筋籠成型質(zhì)量，當(dāng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求后，才可以起吊入槽。為了使得運(yùn)輸途中十字鋼板不發(fā)生扭曲，可增設(shè)加肋鋼板，并且在工地現(xiàn)場(chǎng)安裝前拆除。在吊裝前，對(duì)鋼筋籠需要進(jìn)行安全論證。必須依照?qǐng)D紙要求進(jìn)行布設(shè)鋼筋籠的橫、縱桁架筋等構(gòu)造鋼筋，并依據(jù)施工吊裝方案的吊點(diǎn)設(shè)置等進(jìn)一步驗(yàn)算是否滿足承載力及穩(wěn)定性要求，依據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，增強(qiáng)配置。因?yàn)椴捎玫氖钦w吊裝形式，使用2 臺(tái)吊車抬吊，并且用橫吊梁，同主、副鉤起吊。為確保鋼筋籠吊裝安全平穩(wěn)安放置地下連續(xù)墻溝槽內(nèi)，配備400T 吊車作為主吊，260T 吊車作為副吊，采取橫向二點(diǎn)縱向七點(diǎn)吊的吊點(diǎn)布置方式，分別對(duì)主、副吊點(diǎn)處吊點(diǎn)處進(jìn)行鋼板節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)、圓鋼節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)處理。

3.4 RJP 地下連續(xù)墻縫止水措施

為避免基坑中地下連續(xù)墻滲、漏水對(duì)基坑開(kāi)挖安全及結(jié)構(gòu)施工的影響，本工程5#風(fēng)井及6#風(fēng)井地下連續(xù)墻接縫處均采用定角度（150°）直徑2400mm 改良型RJP 高壓噴射法進(jìn)行墻縫止水措施。RJP 墻縫止水加固至地下連續(xù)墻墻底，上部穿越三軸攪拌樁，豎向與三軸攪拌樁應(yīng)有不小于1m 的搭接，RJP 水泥摻入量初擬值≥40%，水泥等級(jí)≥42.5 普通硅酸鹽水泥，其中28 天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2MPa。

4 超深基坑開(kāi)挖施工安全控制

4.1 基坑降水措施

降水質(zhì)量是確保證深基坑開(kāi)挖以及基坑穩(wěn)定性的關(guān)鍵措施之一。由于5#風(fēng)井及6#風(fēng)井超深基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)地下水位埋深較淺，為確保基坑底板的穩(wěn)定性，采取在基坑設(shè)置降水井的方式進(jìn)行降水處理。為保證超深基坑地下水位的有效降低，5#風(fēng)井、6#風(fēng)井超深基坑降水井點(diǎn)位設(shè)置如圖3。

圖3 風(fēng)井及6# 風(fēng)井超深基坑降水井點(diǎn)位設(shè)置圖

①基坑開(kāi)挖前15～20 天，應(yīng)采用坑內(nèi)井點(diǎn)對(duì)坑底進(jìn)行降水、疏干，以達(dá)到加固坑內(nèi)土體的目的，降水深度可依據(jù)每層支撐開(kāi)挖面深度而定，但是對(duì)于開(kāi)挖到結(jié)構(gòu)底板時(shí)，需要降至坑底以下2m。

②為避免地表水流入基坑，應(yīng)該沿著基坑周圍設(shè)有截水溝。縱向放坡開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)在坡頂外設(shè)置截水溝、擋土墻，避免地表水沖刷邊坡。

③基坑開(kāi)挖后，應(yīng)及時(shí)設(shè)置坑內(nèi)排水井、集水井，避免基坑內(nèi)部積水。采用排水溝及時(shí)排水，確保基坑安全。

4.2 基坑防突涌措施

①施工前，應(yīng)該加強(qiáng)地質(zhì)勘測(cè)，準(zhǔn)確測(cè)得基坑含承壓水地層分布及承壓水水頭。

②施工前制定詳細(xì)的降水方案，并嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行降水施工。

③嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案對(duì)基底進(jìn)行加固處理。

④基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

⑤土方開(kāi)挖過(guò)程中，嚴(yán)密監(jiān)視降水情況，坑內(nèi)水位必須滿足設(shè)計(jì)要求。

⑥依據(jù)施工編制方案，及時(shí)布設(shè)鋼支撐，并及時(shí)監(jiān)測(cè)支撐應(yīng)力變化情況，如有異常時(shí)，應(yīng)停止土方開(kāi)挖，查明原因，并進(jìn)行有效處理。

⑦按照施工段，開(kāi)挖見(jiàn)底后應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行墊層、底板的施工，減少基坑暴露時(shí)間。

⑧若出現(xiàn)險(xiǎn)情，應(yīng)該及時(shí)處理，必要時(shí)需要向坑內(nèi)回填砂土或回灌水。

4.3 地基加固措施

由于本工程位于有不良地質(zhì)區(qū)域，要保證超深基坑開(kāi)挖過(guò)程中基坑土體的穩(wěn)定性，避免土體承載力不足，引發(fā)土體滑移等安全問(wèn)題，在5#、6#風(fēng)井深基坑開(kāi)挖之前，采用三軸攪拌樁坑內(nèi)“抽條”加固形式對(duì)基坑施工場(chǎng)地進(jìn)行加固處理。地基加固措施如圖4 所示。

圖4 5#、6# 風(fēng)井地基加固措施平面圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文依據(jù)上海軌道交通市域線機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線標(biāo)段中軟土、富水超深基坑地質(zhì)水文狀況，在連續(xù)墻、超深基坑開(kāi)挖和支護(hù)方面分析了其施工重、難點(diǎn)問(wèn)題。分別在槽壁加固、泥漿質(zhì)量控制、鋼筋籠制作、吊裝、RJP 地下連續(xù)墻縫止水方面提出了具體質(zhì)量控制措施；在基坑降水、基坑防突涌方面提出了施工安全控制措施。研究結(jié)果表明上海軌道交通市域線機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線標(biāo)段軟土、富水超深基坑施工技術(shù)保證了其工程的施工質(zhì)量，規(guī)避了施工風(fēng)險(xiǎn)，研究?jī)?nèi)容在預(yù)防與治理軟土、富水超深基坑病害方面具有一定的研究?jī)r(jià)值及指導(dǎo)意義。