汕头大洋（集团）房地产开发公司 515041
摘要：本工程为特殊的淤泥质土地质分布，预应力管桩基础在淤泥质土中地下室的土方开挖的施工方法与措施等工程实例。现实中不少工程现场土方分层开挖与放坡等措施得不到高度重视，特别是淤泥质土的开挖需严格按照开挖的技术方案实施才是工程质量的保证。
关键词：预应力管桩、淤泥质土、分层土方开挖
一、工程概况：
1、1工程简介
该工程由34幢5-15层商住楼，2幢3层配套用房组成，总建筑面积约12万平方米，用地面积约5.8万平方米，中间配套一个长（南北向）为约240米、宽（东西向）60-70米，建筑面积约1.5万平方米全、半地下室停车场。（详见图1）该片区的场地原为池塘，为满足的施工要求场地回填灰砂土，周边场地宽敞、相邻建筑物距离较远，交通方便。本工程桩基础采用预应力混凝土管桩基础，桩基持力层位于地质分层的第三、四层的中砂、粗砂（含卵石）层、桩长约33-36米。工程桩施工完毕后单桩承载力经静载检测合格，地下室基坑土方按施工方案开始进行开挖，开挖坡度按1：2-3的放坡，开挖结果出现淤泥质土层流动、上浮，工程桩倾斜、损伤，小应变检测后出现多根三、四类不合格桩，相关单位技术人员经几番研究讨论、改进开挖方法再次试挖依然出现工程桩倾斜、破坏的现象。最后再次调整施工方案并邀请省权威专家现场论证和指导。
1、2场地地质特证概况
根据地质成果报告，地质分层情况如下：第一层为素填土、厚度为0.8—1.90米；第二层为淤泥(淤泥质土)、厚度为24.5---32.3米呈深灰色、流塑、高压缩性，以粘粒为主，含贝壳碎片及粉细砂包团，下部夹薄层粉细砂，上渐变为淤泥质土，标准贯入度：击数0.9—2.0击，平均值1.5击；第三层为细砂、中砂，厚度0.65---7.56米，呈灰、灰白色、浅灰色、饱和、中密，以中细砂为主，平均击数12.9击；第四层为中砂、粗砂（含卵石）、厚度为1.15---10.10米，灰、灰白色、饱和、中密---密实，以中粗砂为主，平均击数20.6击；第五层为淤泥质土，厚度为0.70-8.90米，呈深灰色、饱和、完整；第六层为粘土、粉质粘土；第七层为中砂、粗砂；第八层为砂质粘性土；第九层为全风化花岗岩。
二、工程施工难点
1、因地质差、淤泥层分布广而厚、且工程桩基础采用预应力混凝土管桩基础，桩端进入中、粗砂持力层后，持力层上面全部为淤泥质土，中间及顶部无任何粘土及砂层等，土方开挖过程方法不当极容易使土体产生侧压力对桩身的挤压，造成预应力管桩产生位移和破坏等现象。
2、地下室底板位于淤泥层质土层，较薄砂、石和混凝土垫层无法满足正常车辆、机械设备的承重要求。使得该本工程大量使用小型汽车、设备、人工，工效严重降低，工期拖延，较厚换土、正常车辆和设备使用更容易对桩二次破坏。
三、土方开挖整体优化方案
1、土方开挖采用分段、分层各层依次同时推进开挖、自然晒干的方法。
2、地下室基坑周边为减少土侧压力，采用1：5以上的放坡。
3、上部回填土分层开挖至地下室底板垫层底后先浇筑垫层，再用小型机械在垫层面进行承台的开挖，如开挖面较软则先自然晾干。
4、电梯井和大承台先采用沉井方式支护进行开挖，小承台采用跳个开挖。
5、全地下室超深部分采用分层自然晾晒开挖方法。
四、土方开挖方法
总体按照“分段、分次、分层”原则进行安排土方开挖。
1、挖土分段、分次
分段开挖：按现场场地、车辆行驶情况，开挖顺序：自北往南分段分层依次开挖，同时基坑周边按开槽支护、1:5坡度放坡开挖相应进行。
分次开挖：第一次开挖至半地下室底板垫层底、标高为 -2.95 米，分三层开挖，各层土体坡脚水平距离与开挖厚度必须保证5倍以上（即5：1）并同时推进开挖；第二次开挖从底板垫层底至半地下室承台垫层底和全地下室超深部分；第三次全地下室底板垫层底至各承台垫层底。
2、分层开挖
第一次土方开挖土方量大、难，也是全个土方开挖产生土体侧压力对预应力混凝土管桩影响的关键节点。开挖分三层同时均衡开挖，依次推进。第一层采用320型履带式挖掘机，挖掘深度0.8-1.0米，挖土直接装车外运，同时负责在第一层土上搅拌适量砂石骨料。第二层土采用超长臂履带式挖掘机，负责开挖本层厚度约0.7-0.9米土，直接装入第一层上车辆车斗内并严禁车辆进入第二层土层行驶；接力挖去第三层上小型挖掘机挖掘集中堆放的土量直接装进第一层车辆车斗内;并负责从第一层土上挖砂石骨料送第三层土基底进行换填。第三层由于土体承压力低需采用两台60型小挖掘机，开挖厚度约0.5-0.6米。各层土层台阶前后坡脚水平距离开挖过程必须控制厚宽比1：5以上，边坡坡度约为1：2，不允留置留陡坡，当台阶水平距离越小各层落差越大，土压力释放太快侧压力越大，对管桩的位移、损伤越不利。当边坡留置时间大于24小时或天气不良时，各层台阶的水平距离适当增大需增强土体的稳定性。（详见图2）
3、全地下室超深部分土体开挖（标高-2.95-3.65米）
开挖至-2.95处，整片区域全部为淤泥土层，如再一次性开挖至底板垫层设计标高，开挖淤泥质土厚度已较大，土体搅动变大，流塑性增大，容易产生侧压力对管桩的挤压。须采用自然晾晒方法，淤泥质经自然晾晒后表面变硬具有一定的硬度，再配合使用钢板铺设选用小型挖掘机和人工结合进行开挖。
4、整体垫层浇筑
为考虑工效问题，尽可能使用小型机械设备、车辆，减少人工的使用尽快加快施工进度，按开挖先后顺序分段分片测量定线，留置各承台及砖模的位置先浇筑混凝土垫层，同时承台位置又能自然晾晒后再开挖承台土方。
5、小承台开挖
小承台开挖必须严格按“跳个开挖”开挖的原则，先开挖一个承台后相邻承台不开挖，相隔一个后再开挖另外一个承台。开挖时采用小型挖掘机挖去大部分土再用人工修整桩边及四周边角的土方，挖至设计标高后应及时切割桩头、浇筑承台混凝土垫层、砌筑砖模，尽快联系小应变检测，再绑扎钢筋浇筑混凝土且浇筑至地下室底板底标高，混凝土浇筑后有利于预应力管桩与桩之间形成一个整体，增强土侧压力的抵抗力，减少因基地承台开挖对管桩的影响。
6、电梯井、大承台开挖
电梯井、大承台开挖时采用沉井法支护，混凝土沉井法采用无顶无底矩形沉井，侧墙厚度为200mm,钢筋直径为Ф8@150mm等。混凝土强度为C25，长宽按承台尺寸每边各10cm,深度为1.2-2.8m。沉井端部采用45°仞脚。深沉井因60型挖掘机臂长较短，以人工开挖为主、机械辅助方式进行挖土。大沉井深度较小，以小机械为主，人工辅助方式进行挖土。沉井开挖前需校正垂直度，开挖应分层进行挖土，每层厚度约为300mm,应从中央向四周挖土，保持对称均匀下沉，发生偏斜及时调整挖土先后次序。（详见图3）
五、土方开挖技术措施
1、严格遵循技术交底，项目技术负责人应对相关人员进行层层交底，方可参加施工。
2、进行开挖前必须测量放线，设置龙门桩，放出基坑挖土上边线并用白灰线标示、底部边线和水准标志，作为挖土控制依据。开挖至基底需进行标高测量校核控制，以防基底超挖，搅动土体。
3、应注意保持基坑边坡及场地土体的稳定。随挖随运，严禁基坑顶部周边堆土、堆放其他重物等。
4.挖土机和运土车辆在路基平面上行驶，应遵守指挥，挖土过程中严格机械碰撞工程桩或太靠近工程桩。
5.挖土过程中，应分段截桩，每挖出高于设计标高50-100cm即截断桩头，以防止桩两侧压力不平衡造成预应力倾斜。
6、基坑开挖时应对平面控制桩、水准点、基坑平面布置、水平标高、边坡高度，特殊是工程桩桩顶轴线等经常复测检查。
六、排水措施
1、根据地质勘查报告，地下水位较低，且淤泥层渗水性较差，该工程不宜采用轻型井点降水法，宜采用明沟集水井、水泵简易排水法。
2、基坑沿周边设置排水明沟，砖砌做成500深300宽，转角处及间距30m设置一个直径600深集水井、放置潜水泵，直接泵送至坑顶排水沟，基坑范围较大，故中间在适当位置采用盲沟，降水引入明沟内。
3、基坑底设置地面截排水系统，即在坑顶四周设置宽500高300的沙包挡水排水明沟砖砌做成400深，300宽，在每转角处及间距30m设置集水井，在末端处设置沉淀池，经沉淀池沉淀后排入市政管网。
七、结语
经严格把关、精心管理、合理安排，该工程预应力管桩在特殊土质分布的淤泥土层中，土方开挖过程中取得良好的效果，整个地下室1千多根桩经小应变检测均无出现三、四类不合格桩。在实践中证明深刻体会到一个合理可行的施工方案外，土方开挖更应高度重视如下问题。
1、软土基坑工程，由于软土地基特殊性，挖土过程遇到各种不确定因素较多，要求必须及时掌握土体变形、沉降、工程桩变化情况，制定切实可行的监测、应急抢险方案。
2、建立严格的技术交底、土方开挖专项论证制度、项目技术负责人对相关人员进行层层交底严格按照施工方案执行落实，才是基坑开挖成功的关键。
论文作者:林松元
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/27
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