身份证号码：44018219860312xxxx
摘要：文章结合工程案例，分析软土地基深基坑工程项目的特点及难点，提出了土方开挖施工控制措施，为此类施工提供参考和借鉴。
关键词：软土地基；深基坑；施工；措施
引言
建筑行业的发展和城镇化的需求都使得高层建筑数量逐渐增加，在软土土层分布较广的地区进行高层建筑施工中，难以避免软土地基超深基坑的土方开挖，软土地基为土方开挖增加了难度和风险，对土地位移的监测更加谨慎。基坑的开挖必须保证周围建筑物的安全，保证土力结构稳定，防止围护结构变形等问题的出现。因此在建筑施工的过程中，软土超深基坑土方开挖必须进行科学的、系统的监测管理，了解基坑围护的土力结构情况，掌握其变形问题，以保证施工的稳定、有序和安全。
1工程概况
1.1基坑及围护
某项目基坑开挖面积约6 969.5 m2，基坑开挖深度5.35 m，基坑围护采用格栅式重力式挡墙支护方案(图1)。
图1 基坑围护断面示意
1.2地质概况
场地内的土层自上而下依次为：①填土、②粉质黏土、③淤泥黏土、⑥1粉质黏土、⑥2砂质粉土。
1.3桩基概况
本工程管桩采用PHC400-95AB型管桩，单桩承载力特征值2 327 kN。管桩压桩施工时达到终压标准时大部分管桩未达到设计标高，比设计高出2 m左右。
2项目的特点及难点
2.1前期施工出现的困难
1）在项目前期围护试桩时，双轴搅拌桩采用SJB-37钻机，常规单浆液注浆。当成桩至地下7 m时发现钻进阻力极大，钻进速度极为缓慢，钻杆提升后发现钻头部位黏附了大量的土块（糊钻），成桩无法继续。
2）塔吊基础土方开挖时，基坑边坡采用了45°放坡，坑底土方出现了流变、涌水现象，且影响了已施工的工程管桩，个别管桩发生断裂和侧移。
2.2原因分析
2.2.1 糊钻产生的原因
1）本场地内⑥1粉质黏土及⑥2砂质粉土为可塑状黏土，层厚范围在－17.59～－8.40 m之间，而围护桩设计长度为12.35 m，围护桩下部4 m的施工均在⑥1、⑥2土层内。
2）双轴搅拌桩在可塑状黏土层旋转时钻头易黏附泥块，同时水泥浆液的注入亦大大增加了土层的黏附性，使得钻头黏附的泥块越来越多，最终导致了糊钻的产生。
3）双轴搅拌桩施工产生糊钻时增大了回钻阻力，⑥1、⑥2土层比贯入阻力较大，现场采用SJB-37钻机，电机功率较小也是造成钻杆难以下沉、成桩速度缓慢的原因之一。
2.2.2管桩侧移及断桩的形成原因
1）工程地勘资料显示， 场地内表层土质为素填土且土层较薄，在－8.4～－3.4 m之间存在的③层土较厚、呈流塑状，该层土具有低承载力，高压缩性，低渗透性等特点，工程性质极差。
2）PHC管桩虽单桩承载力高，但因截面空心、管壁薄、抗弯强度小，易产生断裂。
3）土方开挖按45°放坡，边坡角度大、基坑开挖较深，对坡底土层的作用力大，且淤泥黏土的稳定性差，易导致坡底土层滑坡，加大了管桩的水平推力。
4）本项目大部分管桩管顶标高在基坑开挖面以上2 m左右，上层覆土层较薄，土方开挖时挖土机械或运输车辆对③层土的影响大，会产生较大的变形，进一步加大土层对管桩的侧压力，容易导致管桩的整体位移及断桩的产生。
2.3本基坑的其他风险
1）因③层土的被动土压力极低、高压缩性，土方开挖时围护变形会较大，对周边道路及管线的安全影响较大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2）土方开挖时因③层土为流塑状、易发生流变及涌水，会造成坑内临时边坡的滑坡，增加围护的变形，严重时亦会造成围护的失稳。
3施工针对控制措施
综上根据工程现场实际，本项目需控制的风险主要涉及3个方面：糊钻的控制、管桩的断裂及侧移的控制、围护失稳及变形的控制。
3.1糊钻的控制
选择三轴搅拌桩、旋喷桩虽可解决此地质中糊钻的形成，但工程造价会较高。为此，本项目中糊钻的解决主要从钻机功率和消除钻头黏附的土块2个方面考虑。
1）现场采用SJB-37钻机电机功率较小，为此，改用SJB-45型钻机以提高钻机的钻进动能。
2）双轴搅拌桩为单管注浆，在原搅拌机械上增设空压机、注气管， 通过注入压缩空气，剔除黏附在钻头的土块，避免糊钻的形成。
3）空压机的排气量不小于0.3 m3/min、压力不小于0.8 MPa，空压机泵入压缩空气的应在下沉搅拌时进行，喷浆提升时应关闭空压机。
4）双轴搅拌桩采用“两喷三搅”施工工艺，成桩参数为：浆液质量密度1.76×103kg/m3、注浆压力0.8 MPa、提升速度0.5 m/min、下沉速度1 m/min。
5）工艺流程：钻机就位→第1次喷气切割土体下沉搅拌→第1次喷浆提升→第2次喷气切割土体下沉搅拌→第2次喷浆提升→第3次喷气切割土体下沉搅拌→第3次提升→清洗制浆、管道及钻机→移机。
3.2管桩断裂及侧移的控制
淤泥黏土质的改良是防止管桩断裂及侧移控制的有效措施，如采取搅拌桩、粉喷桩进行软基处理，但投资费用非常高；对此，本项目主要从降水固结、减低坡脚压力，减少土体对管桩的水平推力进行考虑。
1）降水固结采用轻型井点进行，井点管根据地库基坑大小井点降水布置成环形，中间增设线状井点，每排井点间距离不大于15 m，中间线状井点根据土方分段的位置布置，降水时间不小于1个月，基坑内轻型井点随着挖土进程而逐套拔除。
2）施工过程中选择小型的挖土机械及小型运输车辆，在原地面铺设路基箱，以供土方车辆行走，减少车辆机械荷载的传递。
3）土方开挖采用二级小角度开挖，减少坡脚压力和位移，以降低基坑内土体对管桩的作用力。
4）挖土机首先开挖至－3.3 m标高处，挖机严禁进入二级平台，避免二级平台处挖机荷载距桩基太近，在土质较差的情况下，造成桩体更大的水平位移。
5）－6.15～－3.50 m深度范围采用长臂挖机分2次作业，每次开挖深度控制在1.5 m内，标高－6.15～－3.30 m土层开挖完成后，按此断面流水向后开挖。
6）挖至有管桩的范围时，先把管桩周围的土对称挖除，平衡土体的侧向压力，配合人工开挖，以减少土体的侧压力影响甚至导致破坏管桩。
7）各区之间的土体临时放坡也按二级小角度放坡进行留置（图2）。
图2 二级小角度开挖
3.3围护变形的控制
3.3.1基坑降排水
1）基坑降水采用轻型井点，以达到坑底以下1.0 m的降水要求。
2）基坑排水主要涉及雨季降水，为此在坑顶砌筑30 cm砖墙作为挡水围堰，为保证围护安全，垫层直接浇筑至围护柱根部，围护边不进行挖沟，坑内积水主要通过基础内集水坑进行抽排。
3.3.2 土方开挖
1）土方开挖本着小分段的原则，在原地库后浇带分块的基础上增加施工缝，将地库分成14区，按1区～14区的顺序进行跳挖施工，严格控制开挖面的长度，以降低土体的纵向侧压力，减少基坑围护的变形（图3）。
图3 土方开挖分区布置
2）各区段内土体开挖每次纵横向长度控制在15 m左右，及时跟进垫层浇筑，垫层需直接浇筑至围护桩根部，厚度不小于20 cm。
3）垫层浇筑完成后快速施工地库底板，减少基坑的暴露时间，底板直接浇筑至围护根部，以减少围护的有效高度。
4）地库各段之间土方开挖需待前段基础底板施工完成后，再进行下次土方的开挖，邻近土方按上述要求做好二级小角度。
3.3.3环境监测
1）基坑监测的内容：围护坝顶的位移及沉降、周边道路及管线的位移和沉降和坑内外水位的观测。
2）基坑开挖期间一般每天观测1次，当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率，地下车库顶板浇捣完成至回填土期间每2周观测1次。当达到报警指标或观测值变化速率加快或出现危险事故征兆时，应加密观测。
4实施效果
1）通对加大双轴搅拌机械的电机功率、增设空压泵，按上述工艺改进了成桩方法，以较小的成本很好地完成了本项目围护工程中双轴搅拌桩的施工，取得了显著的效果：首先消除了糊钻问题，其次在双轴搅拌桩养护28 d后通过钻芯检测其最小钻芯强度为1.0 MPa。
2）开挖后对管桩进行桩位和小应变检测，管桩质量满足设计和施工规范要求，没有出现由于挖土而导致的大面积偏桩或断桩情况的发生。
3）有效的降水提高了土体固结，小分块开挖土方及时进行垫层浇筑，有效地控制了围护的变形，防止了围护的失稳。通过基坑四周观测点的测量，测得围护的最大水平位移为38 mm，最大垂直沉降为10.7 mm，基坑外地下水位最大下降值为35 mm， 围护墙体测斜最大为28 mm，周边管线的最大累计沉降值为5.8 mm，最大累计位移为3.5 mm。
5结束语
在软土地基超深基坑的土方开挖的监测当中，随着力学理论的发展与施工技术的不断向前进步，基坑的监测方法也将不断的丰富。不管是哪种监测方法都是为了实现软土地基超深基坑的稳定与牢固，为了建立起足够安全与科学的维护系统。软土地基超深基坑的监测都是需要通过土体物理学分析，从而确定维护结构的力学荷载。所以，对软体地基超深基坑土方开挖监测是其施工过程当中最为重要的前提，特别是在一些大型的高层建筑施工当中，软土地基超深基坑的科学监测有着非常重要的价值与意义。
参考文献
[1]李新安，付效铎，李云杰.软土地基超大型深基坑支护设计与施工[J].天津建设科技，2015( 01) : 12 －16．
[2]刘勋.探讨软土深基坑围护工程的施工监测[J].科技与企业，2014( 15) : 240 －241．
[3]黄丽华.软土地基土方开挖施工质量控制[J].价值工程,2016,35(14):185-187.
论文作者:黎世平
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/2
标签：基坑论文; 土方论文; 管桩论文; 土层论文; 黏土论文; 钻机论文; 位移论文; 《防护工程》2019年12期论文;