深基坑强风化砂岩地质土方开挖施工技术探讨

杨 光

（兰州高科投资发展集团公司，甘肃 兰州 730000）

1 工程概况

（1）拟建建筑概况。拟建建筑为一类高层综合楼建筑，总建筑面积：53738.90m2，其中地上建筑面积：43821.54m2；地下建筑面积：9917.36m2。主要分为主楼，副楼。主楼为地上二十四层，地下二层,总高98.2m；副楼为地上四层，地下二层,总高26.6m±0.000=1513.2m。主楼及副楼筏板和基底标高如表1所示。

表1 主楼及副楼筏板和基底标高单位：m

（2）岩土工程地质条件。①地形地貌。拟建场地位于兰州市城关区高新技术开发区，黄河兰州段狭长河谷盆地的东端，地貌单元属黄河南岸Ⅱ级阶地部位，场内建筑物均已拆除，地形相对较为平坦，场地地面标高介于1512.13～1512.39m之间。②场地地层岩性。根据勘察报告，在勘察深度范围内，场地地层自上而下依次为：填土层（Q4ml）：分布于整个场地，厚度4.00～5.70m，上部绿化带浇水至含水量较大，呈软塑状。 卵石层（Q4al+pl）：埋深 4.00～5.70m，厚度6.20～8.60m，层面高程1506.48～1508.31m。杂色，成份以石英岩、花岗岩、变质岩等为主，磨圆度较好，呈亚圆形，级配较好，粒径以2～8cm为主，最大粒径12㎝，含漂石，乱石颗粒呈中风化，交错排列，充填物以中细砂及圆砾为主，骨架颗粒含量约占全重的65%～70%，中密。砂岩层（ N2）：埋深 11.70～12.70m，层面高程 1499.56～1500.62m。厚度5.90~18.20m（未穿透）。半成岩，砖红色，矿物成分以长石、石英、云母等为主，泥钙质胶结，岩体呈厚层状结构，岩石成碎屑构造，遇水易软化。表层2.70～3.40m呈强风化状态，以下呈中风化状态。强风化泥质砂岩微裂隙及风化裂隙较发育，致密，较坚硬。

2 施工方案

（1）方案制定难点与思路。当基坑开挖至标高1501.95m时，依据地质勘察报告及现场实际情况，已施工至卵石层与砂岩层交界面，主楼东侧、南侧筏板及电梯井坑开挖范围位于强风化砂岩层上，砂岩层内存在丰富地下水，在地下水影响下开挖面砂岩会随时坍塌，无法正常完成基坑开挖任务。鉴于砂岩坍塌现象，考虑在原有支护基础上进行二次隔离支护，将处于砂岩层的开挖区域与周边砂岩隔离开，达到防止开挖过程中开挖面砂岩坍塌的。

（2）主楼筏板开挖方案。主楼东侧、南侧筏板开挖范围处于砂岩区域内，距离主楼筏板基底标高1500.85m还有1.15m的开挖深度，先在主楼东侧、南侧与原基坑支护间设置二次降水井，再延开挖线打设水泥旋喷桩，设置旋喷桩深度超过主楼筏板基底1000mm，水泥旋喷桩可加固地基并形成止水幕墙。待水泥旋喷桩体强度达到要求后在水泥旋喷桩内侧设置300mm*600mm排水明沟，明沟内填充卵石，底部设置滤管收集护壁渗透水，间距20m设置集水井及时排水。分层进行土方开挖，随层布置排水明沟，开挖至筏板基底。

（3）主楼电梯井坑开挖方案。主楼筏板基坑开挖完成后到达标高1500.85m，距电梯井坑基底标高1498.75m还有2.1m的开挖深度，延电梯井坑开挖边线打设水泥旋喷桩，设置水泥旋喷桩深度超过电梯井坑基底1000mm，水泥旋喷桩可加固地基并形成止水幕墙。待水泥旋喷桩体强度达到要求后在水泥旋喷桩内侧设置300mm*600mm排水明沟,明沟内填充卵石，底部设置滤管收集护壁渗透水，在井坑一角设置集水井及时排水。分层进行土方开挖，随层布置排水明沟，开挖至电梯井坑基底。

（4）水泥旋喷桩施工。①水泥旋喷排桩采用机械旋喷钻成孔法，选择直径为100mm的旋喷钻成孔，间距400mm布设钻孔，在打孔时应从两端隔一孔位打一钻孔，待桩体强度满足要求后，方可补充打完在两孔中间的孔位，设置水泥旋喷桩深度超过开挖基底1000mm，施工完成后桩直径约为400~600mm，膨胀的桩径可以填充钻孔间距，桩与桩紧挨，形成400~600厚连续水泥旋喷排桩墙，将砂岩层裂隙水截在需开挖的基坑土方外侧，防止裂隙水造成砂岩坍塌。依次施工完所有水泥旋喷桩后，待全部桩体强度达到要求，再开挖土方。②施工工艺及参数。钻孔：移动钻机钻杆到设计孔位，确认满足设计要求的“正，平，稳，固”等条件后开钻成孔。钻进过程中随时注意地层变化，并根据地层情况及时调整钻压和转速。制浆：水灰比:水：水泥＝1：1，材料：PC.32.5R普通硅酸盐水泥、三乙醇胺，制浆：先把定量的水（约500kg）加入搅拌机内，再缓缓加入水泥500kg（约10袋），搅拌3~5min后，再加入 200克的三乙醇胺搅拌1~2min，浆液即制成。喷浆：孔钻至设计深度后，孔内投入直径8~10mm的钢球一个，由孔底开始喷浆，边喷浆边旋转提升钻杆，在地层内形成一个类似圆柱状的固结桩体。旋喷桩施工主要参数见表2：

表2 旋喷桩施工主参数

（5）土方开挖。①土方开挖施工中，要严格按照预案控制土方开挖深度，分层开挖，每层深度不大于500mm。②当土方开挖至垫层底标高后，人工再清底300mm，用C20素砼对砂岩表面覆盖保护，上部浇筑100厚C20 P6抗硫阻锈筏板砼垫层。

3 结语

兰州地区为湿陷性黄土地区，遇强风化砂岩地质更加大深基坑开挖难度，按照上述方法本工程深基坑开挖、地基处理任务顺利完成，对兰州地区强风化砂岩地质的类似工程具有一定的参考意义。