建筑软土深基坑稳定施工综合技术分析

发表时间:2020/9/9   来源:《基层建设》2020年第13期   作者:祝龙
[导读] 摘要:市化进程的不断加快,使得城市地上空间愈发紧迫,人地矛盾日益凸显,对于城市建筑提出了更高的要求,地下空间的利用和高层建筑的发展成为城市建设的主流方向。
        浙江华伟岩土集团有限公司
        摘要:市化进程的不断加快,使得城市地上空间愈发紧迫,人地矛盾日益凸显,对于城市建筑提出了更高的要求,地下空间的利用和高层建筑的发展成为城市建设的主流方向。本文结合相应的工程实例,对建筑工程中软土深基坑稳定施工技术的应用进行了分析和探讨,希望可以为相关工程的施工提供一定参考。
        关键词:建筑工程;软土深基坑;稳定施工技术
        1、前言
        在建筑工程中,为了提高地基基础的承载能力,确保建筑的稳定性和可靠性,通常会采用深基坑技术对地基进行处理。而在软土地基中,由于软土自身的强度较差、含水量大,地质条件相对复杂,深基坑的修建难度更大。
        2、软土深基坑稳定施工技术
        本文主要以某工程案例,对软土深基坑的稳定施工技术进行分析和探讨。
        2.1 工程概况
        某建筑物位于一座桥的下游 400m,其北侧距离某河流 30~50m,东侧距离河流 30~40m。建筑物占地 2600m2,楼高地上 27 层,地下 2 层。幼儿园、影视城占地 2300m2,楼高 4~6 层。初设地坪整平标高约约 150.8m,地下水开挖深度高达 9m,属于深基坑工程。
        2.2 本工程软土深基坑施工难点
        本工程软土深基坑具有以下 3 个特点:(1)深基坑、大难度。根据基坑工程基础的设计需深挖 9m,是属于深基坑工程,在深基坑工程中特别是软土地区采用喷锚网支护施工难度大。(2)周围环境复杂,该基坑西侧紧邻商住楼,距离约为 5m,北侧邻荔浦河,由于岩溶发育,西侧对基坑变形要求严格,基坑不允许出现较大变形,基坑支护的关键是对基坑边坡变形的控制。(3)水文地质条件复杂。基坑表层土为结构松散、透水性好、透水性好、饱和杂填土及卵石,下伏基岩为泥灰岩和灰岩,局部夹泥岩。由于周围临靠河水源补给充足且基坑岩溶发育,防止河水由杂填土及岩溶裂隙渗入基坑及防止坡脚涌水、涌砂及岩溶突泥是本基坑施工的难点。
        2.3 工程地质水文条件
        依据勘察设计单位提供的工程勘察报告,场地地层分布具体描述如下:(1)中风化泥灰岩,厚 0.5~2.1m,灰色、灰绿色,中厚层,节理、裂隙较发育,机械振易破碎,软岩,局部岩溶发育。(2)微风化泥灰岩,厚 7~12m,灰色、灰绿色,中厚层,岩体较完整,局部节理、裂隙较发育,存在方解石脉。(3)强风化泥灰岩,厚 0.3~2.5m,灰黑色、褐黄色,强风化成土夹碎石状,用手折断。(4)中密状卵石,厚 3m 左右,紫红色、褐黄色,主要成分为中风化砂岩,岩质较硬,粒径 25~80mm,呈次圆状、椭状,骨架间为砾石、粘性土充填,饱和状,整个场区均匀分布。场地地下水丰富,按埋藏条件分为上层滞水和孔隙潜水。上层滞水主要赋存于四层卵石夹土层中,主要是大气降水及生活废水补给。泥灰岩中节理、裂隙发育,孔隙潜水丰富,它与河及支流有密切的水利联系,呈互补关系,在基坑开挖时,基坑底部可能发生突泥、管涌现象,因此必须采取可靠的止水措施对基坑进行开挖,防止突泥、管涌现象的发生。
        2.4 支护及止水方案的选取
        一般在软土深基坑中边坡支护,一般有水泥土墙、喷锚网支护、悬臂桩等方案。从支护效果来看,水泥土墙属于重力式挡土墙,在抗剪性能方面比较差即抗水平推力差,需要较厚的墙体满足抗剪要求。悬臂桩支护,因为桩顶变形最大,往往造成地面开裂。在经济方面,一般喷锚支护造价最低,比其桩支护可以便宜 25~35%,比水泥土墙便宜 15%。在工期方面,喷锚网支护施工可以和基坑土方施工同时进行,不需要单独施工,而水泥土墙、桩支护等都需要独立的施工和养护时间。所以,从支护各个方面应当首选的支护方案。
        本工程的实例说明:软土深基坑工程施工的出现除了跟设计有关外,还和地下水处理不当有很大关系,尤其是地下水位高的软土地区,由于地下水处理不当而引起的工程事故约占了 60%。所以基坑工程除了优化支护方案后,还要充分考虑对地下水的治理。地下水包括上层滞水、下部承压水、节理裂隙岩溶水的治理。

本方案中采用止水帷幕高压旋喷单排桩,施工时可以根据现场情况局部止水效果差的部位可以采用双排桩(品字形)止水,桩径 800,灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥,其强度等级不小于 32.5,水灰比 1:1~1:1.5,添加 2~3%比例的水玻璃。
        3、施工技术
        3.1 基坑开挖方法
        采用喷锚网支护在 9m 深的软土基坑边坡特别是岩溶地区是很少见的。本次软土深基坑采用分层法开挖,为了配合基坑围护施工,分三层开挖,第一层开挖深度约 4.5m,第二层开挖深度约 2.5m,第二层开挖深度为 2m。开挖前预留挖机上下的坡道并做好坑外排水,坑内明沟集中排水工作。反铲机挖至 4.5m,直接装汽车运走,紧接作进行边坡的锚钉及挂网喷浆。第一层基坑边沿施做止水帷幕,然后开挖第二阶土方,挖机由坡道开到二阶平台,将二阶平台甩至一阶平台,再由一阶平台的挖机装车外运,开挖完毕后进行边坡的锚钉及挂网喷浆。三阶的土方开挖与二阶土方开挖类似,将土甩至二阶平台挖土机工作面内,再由一阶的挖机装汽车运走。
        3.2 开挖控制技术
        (1)在开挖支护施工中,一方面要加强旋喷桩止水帷幕的质量,每天对其进行监测,确保基坑外的水隔绝;另一方面赶速度、抢时间,钻孔、打锚杆、锚杆注浆、挂网、喷混凝土交叉流水作业,所有工作面均在开挖当夜当天完成,做到开挖一片,支护一片,做到随时开挖随时支护;并通过掺加水玻璃、增加速凝剂掺量、增喷混凝土或速喷、增大注浆量提高土体承载力等技术手段,很好的解决了边坡表明渗水和泥灰岩强度低等难题;
        (2)严格按施工顺序的要求有序进行,严禁四处开花式大开挖,开挖时先周边后中间,为支护施工尽早提供工作面;(3)开挖过程中,严禁挖机碰撞锚杆头及混凝土护壁,严禁超挖。土方开挖时应及时抽排地下水,防止基坑内积水。
        3.3 喷射混凝土控制技术
        喷射混凝土厚度 80nun,水泥为 42.5 普通硅酸盐水泥,强度等级为C20,碎石最大粒径不超过 15mm,喷头水压不小于 0.15MPa,软土基坑中一般分两层喷射完成,第一次喷射混凝土厚 50mm,第二次喷至设计厚度。在进行下一步喷射混凝土作业时,应清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑,喷射混凝土终凝 2h 后,应对其进行喷水养护 5~7d。
        3.4 旋喷桩止水帷幕流程
        桩间帷幕和基坑周边止水施工均采用高压旋喷桩工艺,其流程如下:
        放点定位寅钻机就位寅钻孔寅插管寅喷射作业寅喷射设备冲洗寅移位。
        3.5 基坑监控技术
        本工程水文地质条件复杂,而且开挖深度深,周边环境复杂,如果在基坑开挖时候边坡的变形很大,将会影响周围环境的安全和正常使用。所以必须控制基坑的变形,特别是西侧紧邻商住楼只有 5m 远,在进行施工时要有效地控制边坡变形及地表沉降,因此该侧是施工重点的监控对象。从西侧边坡地面水平位移和地面沉降变形时程曲线可以看出,开挖每层土体后均有几个毫米的变形,而支护施工的时间越短,变形就越小;开挖下一层土体的时候,如果计划支护变形没有稳定,则边坡位移增量也会较大。由于支护及时,因此该测点最大位移仅 21mm,地面最终沉降为 6.4mm。
        4、结语
        总而言之,在软土环境下,深基坑施工是十分困难的,需要采取稳定施工的技术,确保施工的安全性和可靠性。本文结合某地铁站点的施工,对软土深基坑稳定施工技术的实际应用进行了简单分析,希望能够为类似工程的施工提供一定的参考价值,推动深基坑施工技术的发展。
        参考文献:
        [1]方恩权.某地铁站软土深基坑稳定施工综合技术[J].建筑技术,2011,42(9):801-804.
        [2]倪忠伟,沈兰冠.某软土地区深基坑支护设计与施工及管理[J].山西建筑,2010,36(30):95-96.
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