某大型临水深基坑工程质量控制要点分析

李 武

（上海上咨建设工程咨询有限公司，上海 200003）

1 基坑概况

某大型临水深基坑位于临空商务区内，基坑面积54650 m2，基坑周长约 1730 m。基坑分为A、B、C 三块区域，开挖深度：基坑 B 区开挖深度为9.4 m～9.7 m，基坑A 区开挖深度为5.25 m～6.05 m，基坑 C 区开挖深度 5.75 m～5.85 m。基坑四周临水情况：基坑 B 区距河 6.7 m，基坑 A区距河 6.1 m，基坑 C 区距河 50 m。围护结构设计情况：基坑 B 区拟采用周圈卸载后钻孔灌注桩排桩承重、二道三轴水泥搅拌桩止水帷幕＋一道混凝土支撑围护结构型式；基坑 A区和基坑 C 区(略)。

2 工程地质特点

基坑开挖深度范围内的第③2砂质粉土层渗透系数较大，在动水压力下，易产生渗水、流砂和管涌等现象，围护结构应确保良好的止水性能。

埋深约 25 m的第⑤2砂质粉土层为微承压含水层，埋深约 43.5 m的第⑦砂质粉土层为承压含水层，需设置降压井抽水，及时降低下部微承压含水层的水头高度，防止基坑底板突涌等不良现象的发生，确保基坑开挖后基坑底的稳定，以保证基坑开挖的安全性。

3 深基坑工程质量控制要点分析

3.1 钻孔灌注桩排桩

钻孔灌注桩工程施工中，成孔和水下混凝土灌注是两道最关键的工序，该工序实施的本身对成桩质量具有决定性影响。所以，成孔和水下混凝土灌注作业开工前，必须认真检查是否按施工组织设计要求，是否落实了有关技术措施和安全技术措施。

灌注桩排桩应采用间隔成桩的施工顺序，刚完成混凝土浇筑的桩与邻桩成孔安全距离不应小于4 倍的桩径，或间隔时间不应少于36 h。

灌注桩排桩桩顶凿去浮浆后桩顶混凝土强度应满足设计要求。

桩身范围内存在较厚的粉性土、砂土层时，应适当提高泥浆比重和增加泥浆粘度，必要时可采用膨润土泥浆护壁。

灌注桩主筋保护层厚度 40 mm；桩位偏差≤50 mm，桩径偏差 ±30 mm，桩身垂直度偏差 1/100，混凝土充盈系数为1.0～1.3，沉渣厚度应小于150 mm。

主筋连接采用搭接焊接，焊缝长度≥10 d，在同一截面上的接头数量不得大于主筋总数的1/2。主筋焊接接头间距应大于1000 mm，螺旋筋箍和加强筋箍与主筋之间必须点焊。

施工中应采取措施确保成孔质量，并做好成桩过程中各个环节的施工原始记录和测试工作。每一道工序结束时必须验收，确认合格后才能进行下道工序的施工。

抗压强度试块每 50 m3混凝土 1 组试块，且每台班 1 组试块。应随机抽取总桩数的10%(且不少于10 根)围护灌注桩进行低应变动测，以检测桩身完整性。

立柱灌注桩定位偏差不大于20 mm，成孔垂直度≤1/150，沉渣厚度应不大于100 mm，抗压强度试块每 50 mm混凝土 1 组，且每根桩不少于1 组。

3.2 三轴搅拌桩止水帷幕

三轴搅拌桩采用一喷一搅、套接一孔的施工工艺。搅拌桩水泥掺量20%，土体容重统一取 18 kN/m3，每方水泥用量为360 kg，水灰比 1.20，搅拌桩养护期不得小于28 d，28 d 龄期无侧限抗压强度不得小于0.8 MPa。

搅拌下沉速度应控制在 0.5 m/min～1 m/min 范围内，提升速度应控制在 1 m/min～2 m/min 范围内，并保持匀速下沉或提升。提升时不应在孔内产生负压以免造成周边土体的过大扰动，搅拌次数或搅拌时间应保证水泥土搅拌桩的成桩质量。邻近河道边时，搅拌下沉速度应控制在 0.5 m/min～0.8 m/min 范围内，提升速度应控制在 1 m/min 内，喷浆压力不应大于0.8 MPa。

施工前应通过成桩试验确定搅拌下沉和提升速度、水泥浆液水灰比等工艺参数及成桩工艺，试桩试验不应少于2根，成桩试验应始终在监理人员检查下施工，并须有包括水泥投放量、浆液水灰比(宜用比重法控制)、浆液泵送时间、搅拌下沉及提升时间、桩长及垂直度控制办法等内容的施工记录。

搅拌桩施工应有连续性，对于24 h 以上的施工冷缝均需在接头旁加桩补强。

搅拌桩成桩质量检测标准：桩底标高误差≤5 cm，平面定位误差≤5 cm，桩径误差≤1 cm。

搅拌桩施工至相邻保护对象时，应减缓施工速度，并加强监测和观察，通过监测数据及观察信息调整搅拌施工速度。

基坑开挖前应采用浆液试块强度试验的方式检验水泥土搅拌桩的桩身强度，每台班抽查 1 根桩，每根桩设不少于2个取样点，应在基坑坑底以上 1 m 范围内和坑底以上最软弱土层处的搅拌桩内设置取样点，每个取样点制作 3 件试块，试块应及时密封水下养护 28 d 后进行无侧限抗压强度试验。

必要时可在达到 28 d 龄期后随机选取 2%(不少于3 根)的搅拌桩进行钻芯取样，检查搅拌桩的成桩长度和强度等。

3.3 混凝土支撑

支撑系统主筋保护层厚度为35 mm，需养护至 80% 设计强度方可开挖下层土方。顶圈粱和钻孔桩连接处钻孔桩桩顶必须凿毛并清除干净，二者连接接缝按“施工缝”要求处理。支撑标高允许偏差 2 cm，支撑轴线平面位置允许偏差为3 cm，混凝土支撑截面尺寸允许偏差 ＋2 cm、-1 cm。圈梁断面必须保证最小断面处不小于设计要求断面。

3.4 钢立柱

钢立柱定位偏差≤20 mm，垂直度应≤1/200，形心转角5°以内，未注明处焊缝高 8 mm、满焊，三级焊缝。

钢立柱与立柱灌注桩钢筋笼焊接后一起吊入钻孔，放置时要求钢格构立柱边平行于支撑轴线；要求有明显标志露出地面以标明钢立柱的位置，严禁挖机损坏钢立柱顶部。

立柱周边的桩孔应采用砂石均匀回填密实，挖土时，立柱周边应均匀掏空，避免钢立柱受侧压力。

3.5 基坑降水

本工程基坑 B 区地下二层区域拟采用真空深井降水，预降水时间不宜少于20 d，坑内地下水降低至开挖面以下0.5 m～1.0 m 后方可开始进行相应土方的开挖。

除降水井点外，基坑内外应设置集水井、排水沟、盲沟等可靠的明排水系统。排水沟宜布置在止水帷幕外边缘 0.5 m以外；要有可靠的防渗应急措施，防止地表水通过地表开裂渗入坑周土中。

基坑施工过程中，应对坑内外地下水控制效果进行动态监测，并根据监测数据指导施工，做到按需降水。

真空深井每个真空泵最多作用 2 口深井，真空表读数应不小于0.07 MPa。深井井管随挖土逐步割除时，须重新采用粘土及塑料薄膜封孔以保证真空度。土方开挖时需设明显标志防止挖机及土方车损坏井管。应按规定清洗滤井，冲除沉渣。同时应确保围填砂砾滤料的施工质量，做到出水常清，对出水浑浊的井点管应予以维修或更换。施工前应根据承压水头实测情况复核坑底抗突涌问题，如需降压，则需布置降压控制井。汛期应加强对周边河水位的控制，确保雨季河面水位不高于2.55(绝对标高、河道设计常水位)。

3.6 土方开挖

在开挖过程中如发现围护体系险情，监测单位应立即通知总承包和有关各方，以便采取相应的措施。

基坑开挖时由测量员负责挖土标高控制，基底 200～300厚土方采用人工配合签土，以免超挖。土方开挖按踏步式逐行进行，分层挖土的厚度 2.0 m～2.5 m，不准一次突发性开挖到底，避免土体大量挖除后，造成围护结构侧向应力增大而产生险情。土方开挖中、后开挖土方留坡 1：1～1：1.5。挖土过程中，保证地下水位距离挖土面 1 m 以上，为保证排水效果，应配上足够潜水泵进行明(暗)排水。为防止开挖过程中围护体系发生意外，挖土深度应严格控制，每次挖土绝不超挖。机械进出通道处，事先在基坑护壁及支撑附近铺设路基箱，以分散压力。挖土时，严禁抓斗碰撞围护墙体及工程桩，其周围的土方均用小挖土机和人工挖土。施工时，严格控制相邻土层高差 2 m左右，为确保土坡自身稳定，尤其在立桩和工程桩附近严禁土坡坡度＞45°。

3.7 基坑变形监测

根据上海市标准《基坑工程施工监测规程》，首先需明确本工程基坑监测等级、其次需明确基坑监测内容、最后需明确基坑监测报警值。

基坑监测内容：围护结构顶面位移、沉降监测；深层土体的位移监测(测斜)；立柱沉降监测；坑外、坑内水位变化监测；周围地下管线的沉降、侧向位移监测；临近建(构)筑物(构筑物)的沉降监测；支撑轴力监测。

监测数据必须做到及时、准确和完整，发现异常现象，加强监测。监测数据未达到报警值期间，应向设计单位每周提交一次书面监测结果(包括每天的监测数据及周报)，监测材料上应注明对应的施工工况及工况平面分布图等施工信息，便于相关各方分析监测结果所反映的情况。

监测数据如达到或超过报警值应及时通报有关各方，以期尽快采取有效措施保证本工程顺利进展。

对原始数据要进行分析，去伪存真后方可进行计算，并绘制观测读数与时间、深度及开挖过程曲线，按施工阶段提出简报。监测工作贯穿基坑工程始终，待全部资料备齐后，应提供完整电子版监测数据、监测时程曲线图及监测报告予围护设计单位及相关各方。

4 结 语

大型临水深基坑工程，其围护结构设计、施工组织、施工监理均有成熟的经验可以借鉴，而本基坑开挖深度达到9.4 m～9.7 m，围护结构采取周圈卸载后钻孔灌注桩排桩承重、二道三轴水泥搅拌桩止水帷幕仅用一道混凝土支撑围护结构型式，在保证基坑侧壁刚度方面比较冒进。工程实践表明：工程的主要风险来自对地下水位的控制，特别是临水深基坑，在河水动力作用下，基坑侧壁变形要大于远离河岸水体的一侧。因此，基坑工程各主要工序施工质量控制尤其是承重墙体、支撑体系、止水帷幕的效果等是降低基坑风险的主要控制手段，在今后类似基坑工程施工中应引起充分的重视。