淤泥質(zhì)軟土地區(qū)深基坑工程施工技術(shù)

淤泥質(zhì)軟土地區(qū)深基坑工程施工技術(shù),淤泥,土地,基坑,工程施工,技術(shù) (總第 1 0 0期)2 0 0 6年第 4期 福 建 建 筑 F u i i a n Ar c h i t e c t u r e&C o n s t r u c t i o n V o l1 0 0 No 4 2 0 o6 淤 泥質(zhì)軟 土地 區(qū)深 基坑 工程施工技術(shù) 黃清 雙(福建建工集 團(tuán)總公司)摘要：本文通過工程實(shí)例證明，淤泥質(zhì)軟土基坑開挖 8 3 m采用一道 內(nèi)支撐的施工技術(shù)，并根據(jù)工程具體情況，選用簡便實(shí)用換 撐技術(shù)方法，效益明顯。關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)結(jié)構(gòu) 內(nèi)支撐系統(tǒng)換撐技術(shù) 信息化施工 中圖分類號：T U 7 5 3 6 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1 0 0 4 6 1 3 5(2 0 0 6 0 4 0 0 9 1 0 3 De e p Fou nda t i o n W o r k s Co n s t r uc t i o n Te c hno l o g y I n So f t M u dd y So i l Re g i on H u a n g Q i n g S h u a n g (F u j i a n C o n s t ruc t i o n E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n)Ab s t r a c t：T h e a r t i c l e p r o v e s t h a t e x c a v a t i n g t h e d e e p f o n u n d a t i o n w i t h o n e i n n e r s u p p o r t s y s t e r m t e c h n i q u e，a n d c o mb i n e wi t h p r e s e n t f a c t，u s i n g s i mp l e a n d a p p l i e d s u p p o rt r e p l a c e me n t t e c h n i q u e i s f e a s i b l e Th i s t e c h n i q u e h as b e e n a p p l i e d s u c c e s s f u l t o a 8 3 m d e e p f o u d a t i o n e x c a v a t i n g p r a c t i c e p r o j e c t a n d t h e e c o n o m i c r e s u l t i s o b v i o u s Ke y wo r ds：d e e p f o u n d a t i o n s u p p o rt s t ruc t u r e i n n e r s u p port s y s t e m s u p po rt r e p l a c e me n t t e c h n i q u e i n f o r ma t i o n a l c o n s t ruc t i o n O前言 對于位移城市中心周邊環(huán)境復(fù)雜的淤泥質(zhì)軟土基坑開挖 8 O m。一般情況采用帶兩道內(nèi)撐系統(tǒng)的深支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)?下室工程施工到一定程度時(shí)，需對內(nèi)支撐進(jìn)行拆除才能繼續(xù) 進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的施工，設(shè)計(jì)換撐大部分利用基坑周邊回填物 與地下室結(jié)構(gòu)共同作用來控制變形。本文結(jié)合工程具體情況 在淤泥質(zhì)軟土基坑開挖達(dá) 8 3 m，通過對被動區(qū)土體加固處 理，采用一道內(nèi)撐系統(tǒng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，既確保工期和支護(hù)穩(wěn)定又 節(jié)約成本、方便施工。1 場地條件 某工程北側(cè)為市政主干道各種管道密集，南側(cè)有 8層框 架的住宅，東西兩側(cè)為人行通道，地下室為二層，工程 占地面 積約 7 6 2 0 m ，基坑面積約 3 4 3 5 m ，周長 為 2 3 4 6 m，開挖深 度 為 8 3 m。2工程地質(zhì)構(gòu)造及其性能 本工程場地土層分布如下：雜填土；淤泥質(zhì)填土；填砂；粘土；淤泥；淤泥夾粉細(xì)砂；中砂夾淤泥；中 粗砂；粉質(zhì)粘土；含砂質(zhì)粘土圓角礫。表 1 土層物理 力學(xué)參數(shù) 序號 土層 層厚(m)r(k N m )C(k P a)q b(0)l 雜填土 O 61 8 l 7 5 2 淤 泥質(zhì)填 土 O 41 7 l 6 4 粘土 0 4 0 9 l 7 5 4 0 7 5 淤泥 6 5 8 5 1 5 6 2 1 1 1 2 6 淤泥夾粉細(xì)砂 6 6l O l 6 4 注：c、中值 為三軸不固結(jié) 不排水 剪 3 基坑降排水及支護(hù)方案 3 1 排水方案 圖 1 基坑圍護(hù)大樣 工程場地地下 水埋藏 較 淺，位于 地 面以上 1 2 m 一 2 O m 左右的雜填土中，屬上層滯水，水量不大，一般隨季節(jié)變化?；娱_挖 8 3 m，不超過淤泥層，而粘土和淤泥為弱透水層，故 基坑降水采用在沖(鉆)孔灌注樁外側(cè)設(shè)置一排直徑 0 o 的高壓旋噴樁，設(shè)計(jì)有效樁長為 1 3 0 m，作為懸掛式止水帷幕(圖 1)。在基坑四周設(shè)置明溝組織排水，在坑內(nèi)沿坑底周圍 開挖排水溝中間采用碎石形成盲溝排水的方法，四個(gè)角上設(shè) 四個(gè)集水坑。3 2 基坑 圍護(hù)方案 本工程基坑北側(cè)市政道路下各種管道密集，南側(cè)有 8層 框架的住宅，東西兩側(cè)為人行通道，基坑圍護(hù)施工方案必須考 維普資訊 http:/(總第 1 0 0期)2 0 0 6年第 4期 黃清雙 淤泥質(zhì)軟土地區(qū)深基坑工程施工技術(shù) 9 2 慮到上述的環(huán)境條件。根據(jù)工程場區(qū)周環(huán)境及基坑開挖深度，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)合 理等因素，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)：沖(鉆)孔灌注樁 作為圍護(hù)樁，高壓旋噴(攪拌旋噴)樁(5 0 0)作懸掛式止水 帷幕，用多排5 0 0水泥攪拌樁進(jìn)行基坑底被動區(qū)土體加固，現(xiàn) 澆鋼筋混凝土作為水平支撐體系。圖 2支護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平面 由于工程結(jié)構(gòu)變更，東側(cè)地下室結(jié)構(gòu)減少一跨，基坑?xùn)|側(cè) 圍護(hù)樁與地下室之間間距為6 O m，其余各向圍護(hù)樁與地下室 之間 間距均約 為 1 O m。4支護(hù)施工和土方開挖 4 1 施工順 序：灌注樁施工坑底被動區(qū)水泥土深層攪拌樁施工 旋噴樁止水帷幕灌注樁樁頂壓梁施工土方開挖至鋼 筋混凝土內(nèi)支撐梁底施工圍檁及鋼筋混凝土內(nèi)支撐 土方開挖至設(shè)計(jì)要求標(biāo)高承臺胎膜、墊層地下室二 層結(jié)構(gòu) 換撐地下一層結(jié)構(gòu) 4 2 鉆孔灌注樁 鉆孔灌注樁直徑為 q 7 O O m、q 8 O O m m和(I)9 0 0 l n l n，樁身長 度 q 7 O O m、q 8 O O m m為 1 5 O m；,l O O m m 為 1 8 O m。樁 間距 為 q 7 O O m9 0 0、q 8 0 0 1 1 0 0和 q g)O 0 1 1 4 0。支撐梁立柱采用 4 6 0 4 6 0 m m格構(gòu)式鋼組合斷面鋼結(jié)構(gòu)，基坑底面以下采用 鉆孔灌注樁?；炷翉?qiáng)度等級均為 C 2 5。4 3 止水帷幕高壓旋噴樁 高壓旋噴樁作懸掛式止水帷幕，樁徑5 0 0 m m，設(shè)計(jì)有效 樁長為 1 3 O m。采用單管旋噴，邊旋轉(zhuǎn)、邊鉆進(jìn)，噴射作業(yè)使 用的參數(shù)：對于漿液壓力為 2 0 Mp a、注漿管提 升速度 2 0 2 5e mmi no 4 4 被動 區(qū)水 泥攪 拌樁 水泥攪拌樁為 q 5 0 0 4 5 0 m m，相互搭接5 0 m m，有效樁長 為 5 O m和3 5 m，水泥摻合量為 1 5，水灰比為 0 5 5 0 6：1，采用 S J B一 3 7樁機(jī)按三攪兩噴工藝施工。攪拌樁的施工工 藝流程：引孔攪拌機(jī)定位一預(yù)攪下沉一制配水泥漿一噴漿攪 拌、提升一重復(fù)攪拌下沉一重復(fù)攪拌提升直至孔 口一關(guān)閉攪 拌機(jī)、清洗一移至下一根樁、重復(fù)以上工序。由于坑內(nèi)被動區(qū)加固從坑底標(biāo)高起加固，故坑底以上為 空孔，不噴漿，當(dāng)攪拌下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)開始噴漿提升至基坑 底標(biāo)高 施工時(shí)采取在攪拌機(jī)鉆桿劃相應(yīng)的標(biāo)高控制點(diǎn)進(jìn)行 攪拌噴漿控制，以0 4 0 6 m mi n的速度沉至要求的加固深 度，在原位攪拌 3 06 0秒，再以0 30 5 m m i n的均勻速度 噴漿攪拌提起攪拌機(jī)至坑底標(biāo)高。4 5 混凝土 內(nèi)撐 挖土至支撐梁底標(biāo)高后，現(xiàn)場大部分均為淤泥質(zhì)土，承載 力低，而內(nèi)支撐梁斷面為 1 0 0 07 0 0 m m ，為了確保 內(nèi)支撐梁 施工質(zhì)量，地胎膜采用 2 0 0厚毛石灌砂作墊層，面層 4 0厚 C 1 5素砼找平一次抹光，測板用膠合板加釘豎向木檔拼制而 成，平撐和斜撐釘在木樁與木檔之間。4 6 土方開挖 土方開挖根據(jù)支撐的豎 向布置情況，豎向開挖分兩次進(jìn) 行開挖，順序?yàn)椋和诘谝粚油林翗?biāo)高 一3 0 m 制作鋼筋混 凝土內(nèi)支撐梁挖第二層土至墊層底標(biāo)高；平面開挖順序：以基坑?xùn)|南角的斜坡道底為分界線，先挖北半部，后挖南半 部，逐步由基坑西北向東南出入 口推移。采用一臺大型挖掘 機(jī)和一臺中小型挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。5 換撐施工 按設(shè)計(jì)要求換撐采用地下二層地下室與支護(hù)樁之間回填 粘土至地下一層梁板底標(biāo)高后，再施工素混凝土傳力帶，待傳 力帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到后再拆除內(nèi)支撐。若按該方法施工，則 地下二層外墻防水應(yīng)先施工，才能 回填，這樣至少需要 2 0天 才能進(jìn)行拆撐。由于工期緊，經(jīng)與設(shè)計(jì)人員共同研究對比，最 后決定采用鋼筋混凝土斜梁進(jìn)行換撐，即在東側(cè)間距較大處 采用斜梁換撐，斜梁一端與地下一層梁板連接，一端支頂在支 護(hù)腰梁，其余各向由于間距較小采用混凝土支墩，支墩間距按 圍護(hù)樁間距。經(jīng)計(jì)算斜梁采用斷面 3 0 04 0 0 m m ，配筋為梁 底 3 q 2 0、梁面 2 q 2 0，混凝土支墩采用 2 0 03 0 0按構(gòu)造配筋 4 q 1 4。由于負(fù)一 層梁板標(biāo)高為 一4 O m，而腰梁標(biāo)高為 一 2 4 m，故斜梁對腰梁將產(chǎn)生向上反力，為了避免該反力對腰 梁上翻作用，在腰梁上設(shè)置三角形混凝土鍥塊(圖 3)。圍護(hù) 樁換撐結(jié)構(gòu)與地下一層梁板同時(shí)施工，混凝土采用摻早強(qiáng)劑 且比設(shè)計(jì)提高一個(gè)強(qiáng)度等級，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到 8 0 時(shí)即可 拆除內(nèi)撐，加快工期。“0 ，圖 3 換撐 結(jié)構(gòu) 平面(下轉(zhuǎn)第 9 5頁J 維普資訊 http:/(總第 1 0 0 期)2 0 0 6年第 4期 陳平 地下室鋼筋砼超長墻裂縫控制技術(shù)及應(yīng)用 9 5。4 4 4 膨脹劑的作用 目前普通硅酸鹽水泥的砼，由予 C，S、C，A含量高，這二 種礦物成分收縮值大，加入膨脹劑(鈣礬石型)后，不但可增 加砼的密實(shí)性，而且可補(bǔ)償砼的收縮，達(dá)到減少整體砼的收 縮，防止裂縫的效果。但由于各種膨脹劑性能的差異，因此使 用膨脹劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)砼環(huán)境、結(jié)構(gòu)物大小、和季節(jié)適當(dāng)選用膨 脹劑種類和摻量，否則會產(chǎn)生不利的效果。4 4 5 環(huán)境的影響 日溫差變化大小和風(fēng)速大小直接影響砼表面的水分蒸發(fā) 速度，特別對新 澆筑的混凝土 內(nèi)外濕度梯度 的影響極大，施 工 技術(shù)措施及裂縫分析中應(yīng)根據(jù)具體條件加以考慮，引起足夠 重視。5工程實(shí)例應(yīng)用 5 1 實(shí)例工程概況 福州融僑錦 江 B區(qū)二期地下 室結(jié)構(gòu) 二層，層高4 5+4 5 m，單層面積 1 2 0 0 0 m ，單層地下室外墻周長達(dá) 6 3 0 m，墻厚 3 0 c m，外墻設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為 C 3 5 P 1 2配筋為 級鋼，外 墻后澆帶設(shè)置和底板的分割基本上控制在 3 0 m左右的長度 為一個(gè)整澆單位。5 2 工程中采取的相應(yīng)措施 5 2 1 提高 8 值的措施，因?yàn)樘岣?8 值的途徑為提高 f l I t (1+p a)最有效，我們聯(lián)系了非早強(qiáng)型的普通硅酸鹽水泥的 供應(yīng)渠道，并在墻混凝土澆筑后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。地下室外墻 原施工圖配筋為 l 6 2 0 0，經(jīng)與設(shè)計(jì)人員商議，改為主筋保 持原設(shè)計(jì)不變，水 平筋則改為 l 4 1 5 0使得 P值不變而 d 值有所降低，粗骨料原擬采用破碎卵石代替碎石以節(jié)約成本，后與業(yè)主協(xié)商而采用了碎石，使 8 值的提高得到保證。5 2 2 降低 I a T I 的措施，為了降低水化熱除了采用非早 強(qiáng)型水泥，還采用摻加 級粉煤灰和適量減水劑c s p一 2來減 少水泥用量。此外，地下室外墻配備 1 5套模板供兩層地下 室周轉(zhuǎn)使用，防止模板過早拆除影響墻體的保溫、保濕。該地 下室外墻施工階段正逢 1 01 1月份，濕度適宜，日平均溫度 在 2 0 左右，氣溫差不是很大，在混凝土入模溫度控制上比 較有利。我們在膨脹劑的使用上持慎重態(tài)度，采用經(jīng)省科研院介 紹性能穩(wěn)定的安徽巢湖產(chǎn)的 A E A產(chǎn)品。5 3 實(shí)施情況及結(jié)果 綜合考慮上述各種因素，我們在融僑錦江 B區(qū)二期工程 地下室外墻施工中采用了以下砼配合比，砼等級為 C 3 5 P 1 2?！舅?水泥 砂 碎 石 粉 煤 灰 減 水 劑 膨 脹 劑 l 0 5 2 5 l 2 O 9 3 3 9 0 1 8 0 0 1 6 9 0 1 此配合比水泥為煉石 4 2 5普通硅酸鹽水泥，砂 1V I =2 3，砂率 3 8 0，碎石粒徑 53 0 m m，砂石含泥量在 0 2 以 下，粉煤灰為閩能公司 級粉煤灰，減水劑采用 C S P一 2(珠 海森瑞產(chǎn))膨脹劑為 A E A。由于砼料采用泵送，坍落度為 1 4 0 1 6 0 m m。該地下室墻體施工歷時(shí)壹個(gè)多月，澆筑時(shí)皆為晴 或多云天氣，保證 3天之后才拆除模板，拆模后即進(jìn)行人工澆 水養(yǎng)護(hù) l 4天，現(xiàn)地下室外墻砼已澆筑完成近一年，經(jīng)細(xì)致檢 查，各段均未發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生，所留置的各種混凝土試塊，足齡 后試壓均達(dá)到設(shè)計(jì)的抗壓、抗?jié)B等級，取得較大成功，受業(yè)主 和監(jiān)理方的良好評價(jià)。(上接第 9 2頁)6基坑監(jiān)測 對施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測、信息反饋是控制變形和保護(hù)周邊 環(huán)境的有效手段，本基坑工程在施工過程中對以下部位進(jìn)行 了全面的跟蹤監(jiān)測。如：周圍道路和管線的位移和沉降、周邊 建筑物的位移和沉降以及圍護(hù)樁的水平位移等。通過監(jiān)測指 導(dǎo)基坑土方開挖，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的量測限值作預(yù)警預(yù)報(bào)，及時(shí) 采取有效的技術(shù)措施，確?；影踩?。監(jiān)測結(jié)果表明，圍護(hù)樁 h 一 速率最大值(p、n d?一 o 3 深廢(n)I 5 h(j 慷謄量太漕 n n d)r o,1 8 瀑矗 n)_如 圖4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移 最大水平位移 2 5 1 8 m m(圖4)，周圍管線最大水平位移 l 3 0 m m，周圍道路和管線最大沉降發(fā)生在東北角 5 8 8 4 mm，后經(jīng) 分析發(fā)現(xiàn)該處由于在坑頂建有臨時(shí)廁所，污水往基坑里滲漏，造成該處道路和管線沉降較大。換撐后圍護(hù)樁頂水平位移增 量 5 m m，最大位移增量 1 0 mm，換撐技術(shù)效果顯著。7結(jié)語(1)在周邊環(huán)境復(fù)雜條件下軟土地 區(qū)基坑開挖8 0 m支 護(hù)結(jié)構(gòu)通過對坑內(nèi)被動區(qū)土體水泥土加固處理，實(shí)現(xiàn)采用一 道內(nèi)支撐施工技術(shù)，方便了土方開挖和地下室結(jié)構(gòu)施工，確保 了工期和支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。(2)陜撐施工應(yīng)根據(jù)工程具體情況采取措施，本工程針對 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室外墻之間的間距采取不同的換撐技術(shù) 措施，確保了工期，與采用鋼管換撐相 比節(jié)約成本 9萬多元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。(3)在軟土基坑頂四周，不應(yīng)布設(shè)食堂、浴廁等容易產(chǎn)生水 源的臨設(shè)，由于基坑開挖多少會引起周土體位移變形，造成設(shè) 在坑頂?shù)呐潘疁袭a(chǎn)生裂縫，容易引起雨污水沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲入 坑內(nèi)和主動區(qū)水土壓力增大，導(dǎo)致地面位移沉降和圍護(hù)結(jié)構(gòu) 水平位移增大。維普資訊 http:/