摘要：为保障基坑工程的顺利进行，文章依托工程实践，对填海淤泥层施工条件下宽大深基坑施工控制技术展开了研究，实践表明，通过一系列的施工控制技术，有效地降低了不良地质条件与复杂施工环境造成的影响，可供设计、施工人员参考，并对后续当地类似工程提供一个良好的借鉴。
关键词：淤泥层；深基坑工程；施工技术
随着城市化进程的发展，我国沿海城市的快速发展，面对资源、人口和城市生活圈压力的不断增大，这些城市的建筑密度也不断增加，地下空间的开发与利用显得越来越重要，随之而来的深开挖工程也越来越多。沿海城市土质软，地下水丰富，地层不稳定，给深开挖工程带来了诸多岩土工程问题，各种在淤泥地层条件下施工的超大、超深的基坑工程不断出现。
1.工程概况
某会展中心配套市政项目会展北站为一地铁换乘车站基坑，总长372.8 m，车站标准段为地下两层双岛四线车站，换乘节点处为地下三层，标准段宽度为43.3 m，底板埋深约17.2 m～19.95 m，换乘节点处底板埋深约为24.2 m，基坑平面如图1所示。
车站场地原始地貌主要为滨海滩涂，现状地形平坦，局部有起伏。场地揭露的地层自上而下分布有素填土、淤泥、粉质粘土、淤泥质黏土、中粗砂、砂质粘性土、全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩。场地分布较厚淤泥层，层厚约4 m~12 m，岩土层物理力学性质指标如图2 所示。
图2 车站深基坑工程的岩土层物理力学性质指标
2.工程特点及难点
拟建场地普遍分布较厚的淤泥质土，淤泥层厚4 m～12 m；上覆土（杂填土）较浅，平均覆土1 m～3 m；现场实测淤泥天然比重为1.64 g/cm3，局部天然含水率为71.3%，承载力特征值45 kPa；强度低、稳定性差，变形量大，极易被扰动，并且渗透系数小，降水难度大；整个车站围护结构的止水帷幕采用地下连续墙，鉴于质量等仍存不确定因素，上部中粗砂等含水层对基坑安全存有一定的威胁；由于基坑开挖范围内第四系松散层水、基岩裂隙水与地表水整体性仍存在水力联系，具有同一自由水面，因此需要考虑基坑底部管涌、流土的风险。此外，会展北站周边环境复杂，交叉施工作业多，相邻施工场地之间极易产生影响。同时会展北站施工周期较短，对施工质量要求较高，淤泥地层条件下的快速施工是本工程的主要特点也是难点。
3.施工环境影响
在施工过程中，受周边环境及交叉作业影响，部分地连墙槽段发生了缩径、坍槽等现象。主要由以下几方面造成：
（1）车站基坑西侧会展中心的土方堆载和管桩施工，增加了淤泥层的侧向压力，对基坑西侧地连墙的搅拌桩加固有一定的影响。尤其是西侧北端搅拌桩施工时，会展中心堆载和管桩同期进行施工，使得搅拌桩在强度未达到一定值时，在堆载和管桩施工造成的侧向压力作用下，部分侵入了地连墙槽内，在成槽时容易造成偏孔。在修孔过程中，由于水泥搅拌桩加固体成螺旋块状（抗剪力小），整体性差，且侵入槽段一侧内分布不均匀，出现“跑锤”“偏锤”现象，引起基坑内侧搅拌桩加固体成块状剥落塌空，淤泥进入槽段导致塌孔。
（2）地连墙附近钻孔桩的施工对地连墙施工也有一定影响。钻孔桩采用振动夹下钢护筒和旋挖钻钻孔施工时，对周边土层产生了侧向的挤压和震动破坏，且部分钻孔桩离地连墙较近，影响较大。此外，因抗拔桩、围护桩均为下部实桩，上部空桩，上部采用黏土回填，但回填时难以将桩内护壁泥浆全部置换出，这些桩内泥浆对周边地连墙和钻孔桩造成了不良影响[1]。
4.施工质量控制措施
4.1软土地基加固
4.1.1搅拌桩加固
为防止连续墙成槽过程中淤泥质粘土塌孔，难以成槽，本工程地层加固采用准500 mm 的单轴搅拌桩咬合加固，咬合桩桩间咬合宽度为50 mm。具体布置形式为，在连续墙两侧各采用2 排搅拌桩进行加固（基坑内外1 m 范围），同时为确保基坑内、外侧土体的稳定性，基坑外侧紧贴地连墙槽壁加固桩9 m 宽度范围内采用密排格构式加固。基坑内部土体采用每60 m 长度横向布设3 排搅拌桩，基坑长度范围内总计布设4 道加固桩的布置形式进行抽条加固（图3）。
搅拌桩均采用水泥搅拌桩，水泥采用42.5 级普通硅酸盐水泥。水泥用量约68 kg/m，水灰比为0.7，28 d 龄期无侧限抗压强度＞0.6 MPa，水泥搅拌桩施工工艺流程如图4 所示。搅拌桩须穿过素填土、淤泥层，进入其下一层不透水层深度不小于1 m，平均桩长10.8 m，设计总桩长413 km。主要施工技术参数如下：
①水灰比按0.7 配置，水泥采用P.O42.5 普通硅酸盐水泥；
②严格控制喷浆和搅拌速度，机头提升速度按0.8 m/min～1 m/min，控制重复下沉和提升速度，搅拌轴转速60 r/min～70 r/min，注浆泵出口压力应保持在0.4 MPa～0.6 MPa；
③当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30 s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头[2]；
④搅拌桩垂直度在现场施工时应提高控制要求，按不大于1/100 控制；
⑤为确保主体结构净空尺寸，地连墙向基坑外外放10 cm 控制，槽壁加固搅拌桩从外放后地连墙中轴线向两侧各外放10 cm 控制。
图3 标准段搅拌桩加固平面图 图4 水泥搅拌桩施工流程图
4.1.2旋喷桩、钢板桩加固
会展北站基坑范围内设置了大量钻孔桩，其中抗拔桩共计164 根，准1.5 m；立柱桩70 根，准1.2 m；围护桩92 根，准0.8 m。为提高施工效率，基坑内钻孔桩（含抗拔桩、中立柱、围护桩等）与地连墙同期施工。为保证淤泥层中钻孔桩顺利成孔，采用长钢护筒进行钻孔桩的护壁，钢护筒长度需穿透淤泥层不小于1 m。根据淤泥层埋深，钢护筒长度均需10 m~15 m。
针对部分地连墙槽段施工过程中出现的缩径、坍槽等现象，需采取成槽辅助措施进行加固，根据现场情况，采用钢板桩加单管旋喷桩的复合加固方式。钢板桩沿导墙外边打设，采用旋喷桩对坍塌部位进行填充加固[3]。在后期地连墙施工时，对于附近有已施工完钻孔桩的地连墙在靠近钻孔桩侧先施工钢板桩加固；对于附近或槽内有搅拌桩侵入的槽段，先在搅拌桩侵入侧的导墙外侧进行钢板桩加固，防止成槽过程中塌孔。钢板桩的施工工艺流程图如图5 所示。
图5 钢板桩施工工艺流程
4.2地下水风险防控
对于开挖深度范围内的淤泥，采用真空负压管井进行疏干排水，加载负压真空抽水时，每3 口～4口井配备1 台真空泵。每口井单用一台潜水泵，要求潜水泵的抽水能力应满足单井的最大出水量。预抽水期间真空管路的真空度＞-0.06 MPa，潜水泵和真空泵同时开启。
基坑开挖前先进行上部潜水疏干，同时观察坑外水位变化情况，以检查地下连续墙的隔水作用。若坑外水位下降较大，则应查找漏水点并将其封堵，确保坑内外已隔断后方可开挖基坑。在基坑内宜布置独立的水位观测兼应急备用井，根据地下水位监测结果指导降水运行。在应急情况下启动坑内的观测井进行抽水。在基坑外侧布置适量的水位观测井，后期降水运行中监测坑外的地下水位变化，指导基坑降水运行，必要时可开启辅助抽水。
4.3其他质量控制技术
加强基坑纵坡稳定性控制，车站基坑一、二层土方，多位于淤泥层，难以放坡，采用大面积开挖，降低基坑整体层高。
加强施工监测。施工中对地下围护结构体的水平位移与沉降、基坑支撑轴力、地下水位及边等进行全面监测，并对监测信息进行及时分析，及时反馈指导施工。
对大型设备作业平台及行走道路进行软土桩基加固，既保证设备行走的安全，也减少机械行走荷载对地连墙槽壁和基坑的侧压力[4]。
5.结论
总之，在软基中开挖深大基坑的技术难度和风险很大，针对淤泥地层所带来的施工困难，在不同的施工阶段采取相应的质量控制手段，保证在安全高效施工的基础上，工程质量也达到要求。在本工程中，采取了多种施工控制技术，减少了地层条件差、地下水位高以及施工环境复杂等因素造成的不利影响，对于整个施工过程中的安全、质量、效率起到了至关重要的作用，并且降低了施工成本，缩短了施工周期，对类似工程的施工具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]赵国强.宁波深厚淤泥地层地铁深基坑变形特征与控制研究[D].吉林大学，2012.
[2]李凯，王敬，沈明真等.填海区淤泥层高水位大直径灌注桩接长施工技术[J].施工技术，2016，45（19）：42-45.
[3]霰建平，李昊天，鲜亮等.海湾淤泥地质条件下邻近填海工程对桥梁桩基影响分析[C]//中国交通建设股份有限公司2012年现场技术交流会.2012.
[4]欧阳华，李会超，张爱军.填海淤泥区深基坑支护技术探讨与实践[J].市政技术，2017，35（5）：159-162.
论文作者:陈佩仪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/9
标签：基坑论文; 淤泥论文; 钻孔论文; 工程论文; 地层论文; 钢板论文; 范围内论文; 《基层建设》2018年第21期论文;