淤泥质土地质条件下基坑开挖施工分析

邓其岳

摘 要：本文对淤泥质土地质软土地基基坑施工顺序、基本特征及失稳机理进行了相关概述、分析，进而对淤泥质土地质地基开挖施工技术及质量控制措施进行有效探讨，希望能够为提高淤泥质土地质基坑施工质量提供有益参考。

關键词：淤泥质软土;基坑施工;质量控制

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）05-0100-03

Abstract： This paper summarized and analyzed the construction sequence， basic geological characteristics and instability mechanism of silt soil foundation pit， and then discussesd the technical method and quality control measures of silt soil geological foundation excavation effectively， hoping to provide a useful reference for improving the construction quality of silt soil geological foundation pit.

Keywords： silt soft soil;foundation pit construction;quality control

1 淤泥质软土相关概述

1.1 淤泥质软土基本特征分析

在物理特性方面，淤泥质软土呈现出天然含水量大、孔隙比例大、压缩性水平高、渗透能力低及荷载强度低的特征，在工程施工方面则表现出较大的触变性、流变性、不均匀性、低透水性等特征，对基坑工程开挖施工造成较大影响。首先，触变性，在施工过程中对原状土产生振动影响，其极易发生稀释，进而出现沉降、侧向滑动等问题。其次，流变性，主要是在对软土进行排水后出现固结，进而使得土体外形发生变化，在受到剪力作用之后，还会出现长期缓慢的剪切变形问题，严重影响地基稳定性。此外，由于淤泥质软土基坑施工因素较为复杂，又受到土工试验技术水平不高的限制，导致淤泥质土体流变参数极难测定。再次，高压缩性，淤泥土质的高压缩性极为明显，在施工过程中容易发生体积缩小而导致基坑支护结构发生沉降，进而引发基坑坍塌问题。最后，低透水性，淤泥土质的透水性极弱，富水性极高，对地基排水固结、地基强度、地基沉降稳定等都会产生较大的不利影响[1]。

1.2 淤泥质软土基坑失稳机理分析

在淤泥质软土基坑施工过程中，施工进度、震动、坑顶堆载、雨后土体增重等，都是对淤泥质软土地基施工影响较大的外部因素。若是由于上部具备较好的土质条件而采用超尺寸开挖的方式进行施工，极易导致无壁基坑局部丧失稳定性。若是对坑顶进行监测得到的位移量不大，但是坑底淤泥质软土在流变性与触变性的影响下，极有可能出现了较大变形而导致在坑壁中下部位发生坍落现象。在施工过程中，机械设备等的使用难免会对淤泥质土体造成震动影响，使土质变得更差，进而出现沉降、基底变形、侧向滑动等问题。开挖土方在坑顶进行临时堆载过程中，以及下雨过后上部土体重量大幅增加，会大大增加坑底所受的应力作用，超出淤泥质土体的强度，进而发生基坑坍塌问题。而处于饱和状态的土体在受到工程降水作用的影响时会出现较为严重的固结作用，加剧了基坑的变形[2]。综上可知，鉴于淤泥质土质的特殊性，其极易因施工与环境条件的变化而发生结构变化与破坏，降低物理性质，使基坑稳定性大幅下降，导致结构失稳。

2 淤泥质土地质条件下基坑开挖施工

2.1 掌握淤泥质软土基坑施工顺序

在进行基坑工程开挖之前，应做好相应的事前准备，如进行必要的地质勘验，详细地分析地质材料，对基坑施工每层地质条件进行全面考察，分析施工区域的地下水含量等。同时，需要全面掌握施工区域建筑物的平面位置、高程。基于对以上信息的全面、准确把控，合理确定基坑的开挖轮廓、尺寸等，进而绘制出详细、准确的基坑开挖平面图。完成整体上的开挖施工设计后，则需要按照不同的阶段对相应的施工方法、施工强度、施工要点、施工工期等进行详细分析，全面掌握各个阶段的施工要求与施工重点。除此之外，在综合考虑地质因素、地理位置、施工方法等基础上，结合施工现场条件与开挖总量，科学、合理地编制基坑开挖进度计划，确保开挖计划合理、可行、高效，为基坑开挖施工制定合理的施工顺序[3]。

2.2 明确具体基坑开挖高程

在进行淤泥质土地质条件的基坑开挖过程中，一般都是采取挖掘机来完成，具有快速、高效的优点。相较于普通土质来说，淤泥质土的形状较差，而且承载力偏低，如若对建基面产生扰动，便会导致基土强度降低，从而使建筑物稳定性下降。因此，务必要防止出现该类问题，禁止出现人为扰动。此外，如若是天然地基，则可以采取机械来实施作业，且以超过基面高层20～30 cm为宜，随后采取人工方式将其挖至建基面高程。值得注意的是，需覆盖厚度30～40 cm的原状土在建基面上，随后将砂垫层铺设在上方可实施桩施工，待作业完毕后采取机械倒退式来完成清洁工工作，随后方可实施下道作业[4-6]。

2.3 正确界定具体开挖轮廓线

在确定开挖轮廓线时，要充分考虑开挖需求、轮廓具体宽度和排水沟宽度。这三方面因素会直接关系到最终确定的开挖轮廓线。除此之外，还需要将排水沟深度、打桩以及立模等要求考虑在内。

2.4 基坑开挖

在具体开挖过程中，需要充分考量时空效应，结合具体作业环境情况、基坑尺寸、挖深、维护结构类型等因素来进行确定。通常来说，主要有分段、分层、盆式以及中心道开挖这几种方式，在实际选择开挖方式时，需要将稳固性与安全性放在首要考虑位置。在具体开挖环节，需要重视如下几方面。第一，在正式开挖前，要确保降水充足。虽然淤泥质土的渗透性不高，但是，对于其而言，降水有利于起到良好的固结效果。因此，在开挖前要尽量确保降水时间以及数量充足。第二，严格根据土石方挖运流程来实施基坑开挖。土石方挖运流程见图1。第三，尽可能缩短暴露基坑围护结构的时长，如若需要，还要对挖土速度进行管控，尤其是在采取水泥土挡墙支护及悬臂结构基坑的情况下，该步骤非常关键。通常采取组合开挖方式来进行，如分段与分层组合、中心道与分层开挖组合等。在进行水泥土挡墙支护过程中，尽量延长其受力时间，以有效提升早期强度及水泥土成熟度。第四，如若淤泥质土基坑面积较大，则可采取分层、分段开挖方式，这不仅能为施工组织提供便利，而且有利于增强基坑稳定性。如若基坑开挖深度较大，则无法采取整体分层的方式，而需要使用阶梯式分层形式来进行作业，将各个阶梯台用作挖土机械的接力作业平台。其中，每一阶梯所留宽度都需要满足挖土机械作业需求，高度则要求结合具体土质条件来确定，通常维持在1.5～2 m，同时实际坡度的设置务必要确保土坡稳定。第五，在具体开挖环节，要实时检测基坑情况，并对开挖方法、速度予以管控，确保基坑稳定性。

2.5 装设钢支撑

在实施各层土体小段开挖过程中，如若挖到支撑处，需要仔细测定具体安装点，控制中心与支撑端部偏差不超过15 mm，确保墙面垂直部位达到规定标准要求，同时做好标记，以便于将接触点支撑长度正确测定出来。采取人工辅助完毕后可合理应用预应力，将顶力座安装在支撑部位处，并采取千斤顶来确保两侧受力均匀。若土体出现集中应力或是稳定性不高，则可采取钢支撑安装方式来实施土层开挖。

2.6 做好基底检查与处理

基坑开挖完毕后，需要在8 h内实施混凝土浇筑，避免产生基底软化的问题，并且需要在5 d内完成底板混凝土作业，这样方可实施其他作业，以确保基坑稳定性达标。

3 淤泥质土质基坑施工技术分析

3.1 桩基施工法

对淤土层比较厚且无法采取大面积处理方式施工时，宜选用打桩的方式来对基坑进行加固。水泥搅拌桩、木桩、砂石桩是早期较为常用的桩基施工技术，但是由于各自存在不同缺陷，大多是以辅助支护的形式出现在当前的基坑开挖过程中。水泥土搅拌桩技术由于水灰比、搅拌、输浆等质量控制尚不完善，加上设备与技术落后，导致搅拌均匀性较差、成桩效果不理想、稳定性差。而砂石桩适用于对较深淤泥质土质的地基加固，存在施工工期较长、施工导致的变形量较大的问题，难以满足当前对变形要求越来越高的地基施工要求。木桩基础由于支护强度小、稳定性不足等原因已不能满足当前水工建筑地基的施工要求。目前，较为流行且使用效果最理想的当属钢筋混凝土预制桩，不但承载力有保障，而且具备施工速度快、成本小等优势，在各类建筑工程基坑施工中得到普遍应用。

3.2 回填法

回填法是一项常见的基坑开挖处理方式，具体工艺流程见图2。首先，基坑降水。通常采取污水泵明排的方法来完成，如果该种方式没能取得一定成效，则要使用轻型井点排水的方式进行处理。其次，回填法挤淤。待基坑水位降至底部或仅有少量水时，可进行宕渣或干土回填。宕渣回填厚度一般为1.5～2 m，具體还需要结合回填后淤泥地基实际承载力来最终确定。再次，淤泥层开挖。回填结束后的3～5 d实施淤泥开挖，通常采取倒退式开挖，即与回填逆向进行。

3.3 灌浆施工法

灌浆施工法主要是借助气压、液压，或者是利用电化学原理，把能发生固化反应的浆液灌入地基介质，或者是注入地基缝隙当中，通过提高土质密度来提升地基的密实性。水泥浆、黏土浆、砂浆、聚氨酯类、硅酸盐类等都是较为常见的基坑灌浆浆液。灌浆施工法在淤泥质土质基坑的加固中具有较好的应用效果，能基本上实现对地基沉降的控制。随着技术水平不断提升，高压旋喷灌浆施工法的应用更是大大提高了地基承载能力。在对淤泥质土质地基掏空处理方面，首先要进行防渗处理，通过水平防渗与垂直防渗的方式实现对地基渗流的全面控制，然后再对掏空处进行灌浆处理，结合对灌浆空间的分析，确定细砂、水泥砂浆、水泥浆的注入顺序。一般来说，先进行灌浆处的钻孔处理，然后按照细砂—水泥砂浆—水泥浆的灌浆顺序，效果较为显著。

3.4 换土垫层法

在换土垫层法作业过程中，通常都是选用反铲式挖掘机，其斗容量约1.0 m3，斗容量不可偏大也不能过小，需要选用自重小、履带宽、动作灵敏的反铲式机型。在选择垫层时，尽可能选用含水量低的黏土，可以就地取材。如果开挖深度较大，地基渗水量多且渗水速度快，到场单价较低能二次利用的情况下，可以选用戈壁料做垫层。在实际开挖过程中，通常采取一次铺填一次开挖的方式来进行，即完成一次铺填后，采取后退方式一次性开挖完毕。若有纵坡存在于开挖基坑底部或是开挖深度较大，则可采用一次铺填两次开挖的方式来进行，以提高作业效率，减小成本费用。该类方式适用于开挖深度不超过5 m的饱和软土浅基础中。

4 结语

在建筑工程基坑施工过程中，淤泥质土地极具复杂性，为基坑开挖施工带来了较大难度，若是处理不当，将会对基坑的稳定性造成极大影响。因此，施工单位必须对淤泥质土地质基本特质、产生结构失稳的机理等进行全面、深入的分析，明确淤泥质土地质地基基坑开挖施工顺序，全面掌握各种施工技术，采取合适的施工技术，并切实做好施工质量控制，更好地提高建筑工程基坑开挖施工质量，保障施工安全。

参考文献：

[1]王熙.淤泥质土深基坑土方机械开挖施工技术[J].建筑机械，2018（4）：87-90.

[2]张明，张九龙，袁茂生，等.水泥搅拌桩支护条件下的深基坑土方开挖关键施工技术[J].建筑施工，2015（10）：1152-1153，1166.

[3]程凯华.淤泥地层中相邻基坑开挖的影响分析[J].建筑安全，2019（4）：52-56.

[4]蔡广东，朱玉环.淤泥土深基坑施工技术浅析[J].江西建材，2020（1）：74-75，77.

[5]刘帅.谈淤泥质复杂基坑地基处理及支护技术[J].中国建材科技，2020（1）：139-140.

[6]汤可智，张柱柱.淤泥质地基基坑支护施工技术[J].甘肃科技，2019（3）：109-111.