淤泥质地基基坑支护施工技术研究

邹 平

（珠海保税区建设开发有限公司，广东 珠海 519000）

0 引言

随着城镇化进程的加快，城镇用地日益紧张，地下空间开发力度逐步加大，基坑施工正在向深大基坑趋势发展。基坑施工场地周边的地质条件及周边环境越来越复杂，传统单一的基坑支护方案无法满足基坑支护要求，其逐渐由复合支护方案代替[1]。而淤泥质地基基坑施工是基坑工程中最复杂的一种，目前淤泥质地基基坑施工技术应用的研究是基坑工程研究中的热点。该文以某拟建项目基坑支护施工为研究背景，对淤泥质地基基坑支护施工技术应用进行研究。

1 拟建项目概况

拟建项目位于广东省珠三角某市，项目总建筑面积约83495.70m2，总用地面积为15093.41m2，拟建2栋21层高层办公楼、1栋4层会议中心和1栋2层办公楼，建筑红线范围内拟设2层地下室。该地下室基坑开挖面积约为13625.50m2，开挖坡顶线总周长约535.00m。拟建场地平均标高暂为+4.50m，地下室负一层的相对标高是-4.50m，负二层的相对标高是-8.40m，板厚度暂定600mm，垫层厚暂定100mm，基坑开挖深度为8.60m。拟建场地为海陆交互相地貌，场地西侧为已建成工厂区，北侧、东侧和南侧为市政道路。拟建场地地下水埋深2.30m～4.26m，基坑周边主要为淤泥质土，流塑性大且地质环境复杂，基坑支护难度大。

2 基坑施工特点

2.1 场地地质情况复杂

2.1.1 工程地质

根据现场勘探结果，拟建场地内埋藏的地层主要为人工填土层（人工填土、填石），其下为第四系海陆交互相沉积淤泥、淤泥质土、粉质黏土及残积砂质黏性土，下伏基岩为燕山期全～微风化花岗岩，地质条件较为复杂。场地内发育的地层自上而下分述如下：1）人工填土层。该拟建场地揭露的人工填土层由人工填土和填石。人工填土在拟建场地内广泛分布为1.30m～9.80m杂填土；填石由人工填筑而成，层厚0.70m～5.30m；2）第四系海陆交互相沉积层。该拟建场地揭露的土层由淤泥、淤泥质土和粉质黏土3个亚层组成，淤泥质土在该拟建场地内局部分布，呈饱和和流塑状态，局部略固结呈软塑状态；淤泥在拟建场地内均有分布，呈饱和和流塑状；粉质黏土在拟建场地内均有分布，呈饱和和可塑状态。该土层灵敏性高、工程性质差，当开挖时易产生变形和塌孔；3）第四系残积层。该拟建场地揭露的土层主要为砂质黏性土，场地内均有分布，呈饱和和硬塑状；4）燕山期花岗岩层。该拟建场地揭露的土层按其风化程度的不同可分为全～微风化花岗岩，场地内广泛分布。岩体基本质量等级为Ⅴ类，合金钻具易钻进，该层土承载力较高、变形小，土的工程性质较好。节理裂隙很发育，地下水较丰富，属极软岩。

2.1.2 地下水位

根据这次勘察揭露，拟建场地地下水位差异不大，地下水稳定水位变化幅度在1.00m左右。勘察期间测得场地内稳定水面埋藏深度为0.80m～1.65m，稳定水位标高为2.30m～4.26m。这次勘察结果及区域水文地质资料显示拟建场地环境类型属Ⅱ类，场地内地下水水质对砼结构具微腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋具有腐蚀性。勘察结果表明除了拟建场地内人工填土①-1、填石①-2属强透水性地层外，其他各个地层均为弱透水性地层。

2.2 场地周边环境复杂

拟建场地北、东和南侧为规划道路，基坑支护工程周边既有建筑物分布如下：东侧为已建市政道路，距离基坑冠梁外边线26.76m；南侧为已建市政道路，距离基坑冠梁外边线36.50m；西侧已建某公司两栋3F建筑物，桩基础，距离基坑冠梁外边线18.92m～19.01m，六栋1F建筑物，距离基坑冠梁外边线5.76m～10.05m；北侧为已建市政道路交叉口，距离冠梁外边线3.86m～24.57m，部分临时建筑已占用红线，建议施工前拆除。此外，场地周围分布多条错综复杂的给、排水管及其管线。场地周边环境总体较为复杂，须根据周边环境拟定合适的基坑支护方案。

3 基坑支护结构方案

拟建项目基坑支护方案综合考虑安全性、工期、基坑周边环境、场地地层分布和开挖深度等因素，结合基坑支护施工实践，不断优化支护结构方案。

3.1 整体开挖支护方案

基坑西侧建筑物距离基坑冠梁外边线较近，基坑变形会直接影响施工质量，基坑支护结构安全等级划分为二级，拟采用灌注桩+一道内支撑支护结构方案。在绝对标高+4.5m设置ø1300mm的支护桩和一道内支撑，为了避免桩间土流失，在灌注桩桩间布置高压旋喷桩，使其形成灌注桩间的止水帷幕，基坑地下水采取明沟排水方案。

基坑其余各侧的城市道路及交叉口距离基坑冠梁外边线24.57m～36.50m，基坑允许一定变形，基坑支护结构安全等级划分为二级，拟采用放坡2m+灌注桩+一道内支撑支护结构方案。先放坡开挖2m深修坡，坡度45°，坡面挂网喷射混凝土防止坡体滑移，然后在绝对标高+2.5m设置ø1300mm的支护桩和一道内支撑，为了避免桩间土流失，在灌注桩桩间布置高压旋喷桩，使其形成灌注桩间的止水帷幕，基坑地下水同样采取明沟排水方案。

3.2 坑中坑支护方案

拟建项目电梯井基坑（22800mm×22500mm）原支护方案为水泥搅拌桩（坑底标高-2.60m，坑外直径ø600mm，间距450mm，咬合布置）。在现场施工过程中按设计翻挖深度（5m），翻挖后进行试桩，但试桩32次下钻，仅2次钻进且没有碰到孤石达到的设计深度，淤泥层孤石较多，无法采用搅拌桩施工。

综合考虑安全、成本和工期等因素，优化原电梯井支护方案，电梯井基坑加固采用坑中坑支护方案，即待基坑支撑体系完成后，适当增加土方翻挖深度，去除孤石影响，继续在地面采用水泥搅拌桩施工，支撑梁完成后，对水泥搅拌桩有影响的部位须在开挖至坑底后采用高压旋喷桩进行补桩。开挖完成后电梯井加固搅拌桩成桩质量较好，坑底淤泥含水率较低，坑中坑支护效果较好。

4 淤泥质地基基坑支护施工技术

4.1 支护桩施工

在支护桩施工前，应先平整场地至绝对标高+4.5m，根据相关勘察资料以及施工经验，客观分析拟建场地出现塌孔和缩颈等安全隐患的概率，提前做好相关预防措施[2]。拟建项目中支护桩采用旋挖桩，根据施工要求，先旋挖钻孔完成帷幕桩施工后再进行支护桩施工，相邻桩施工间隔时间不少于12h，具体施工流程如图1所示。支护桩桩身直径设计为1300mm，桩体间距为1500mm，桩体长度与基坑深度保持一致。支护桩所用钢筋笼采用预制式，并在起吊和安装过程中做好防变形措施，桩芯混凝土采用水下灌注工艺，水下混凝土等级为C35，垂直度偏差控制在0.67%以内，桩位偏差小于50mm。考虑到灌桩环节存在凿除泛浆的需求，需要适当增加灌注施工高度，超灌高度为0.8m。在支护桩施工过程中要严格控制各个环节的施工质量，避免影响支护桩整体施工质量。

图1 支护桩施工流程

4.2 高压旋喷桩及冠梁施工

高压旋喷桩不仅用于灌注桩间土止水，还用于电梯井水泥搅拌桩补桩。在支护桩施工完成且挖出桩头之后开始进行高压旋喷桩施工。当高压旋喷桩施工时，将相邻支护桩的桩顶挖开并在两桩之间进行定位，使旋喷桩与支护桩之间留有充足的搭接宽度。结合现场实际情况，高压旋喷桩成桩直径设计不小于600mm，采用单管法施工工艺进行预成孔，待钻孔结束，成孔垂直度以及孔底沉渣厚度检验合格后可以进行注浆施工，注浆加固料为P.C42.5R水泥，水泥用量不小于185kg/m，试验后水灰比设定为1.0～1.2，桩体抗压强度可达1.0MPa 以上，能充分发挥灌注桩间土的止水作用。为了确保各项参数的科学性，在施工前进行了试桩，桩体抗压强度下限设定为0.7MPa并适当提高注浆管的提升速度。在施工过程中，须水平安放钻机，保持钻杆垂直，垂直度允许偏差应低于0.5%，采用隔孔分序的方式进行注浆，相邻孔注浆间隔时间应不少于24h，随时观测孔位和孔深，如果出现涌水和漏水等异常现象，须及时采取相应的处理措施。在护坡桩桩顶设置通长冠梁，冠梁混凝土等级为C35，保护层厚度控制在40mm左右，当凿开护坡桩桩顶直至露出新鲜混凝土面时，将浮浆和渣土清理干净后才能开始浇筑，确保排桩和冠梁之间稳固连接，将排桩相互连接为一个整体。

4.3 土方开挖施工

在土方开挖施工前，不仅要做好开挖期间的临时排水措施，配备合适的机械设备，还应检测冠梁强度，当达到设计强度的80%后，可以开始施工。基坑开挖的整个施工流程遵循分层和分段的原则，分层高度控制在2.0m以内，分段长度不小于20m，坚决禁止超挖并进行实时监测。当开挖至绝对标高+2.5m时，放坡挂网喷射混凝土，进行立柱桩、剩余支护桩和旋喷桩施工；当开挖至设计基底标高时，及时浇注砼垫层封底并进行地下结构施工，基坑裸露不得超过1d。当基坑内（例如河道开挖、小承台开挖等）局部开挖高差不超过1m时，采用坑内放坡开挖方式；当开挖高差超过1m时，采用电梯井坑中坑支护方式开挖[3]。当在基坑边线附近桩基承台开挖时，应采取有效措施保持开挖土体的稳定性。在土方开挖过程中避免触碰支护结构及基坑排水设施。

4.4 内支撑施工与拆除

在土方开挖至压顶梁底标高后，将支护桩桩顶凿除，确保进入冠梁500mm，根据设计要求进行测量放线，支撑梁的截面尺寸为120m×120m。拟建项目设有一道支撑，支撑梁底模采用混凝土垫层，然后采用HRB400钢筋进行绑扎和侧模施工，支撑梁混凝土强度为C35，主筋保护层厚度为35mm。采用斜面分层法浇筑混凝土，二次振捣法振捣混凝土，使支撑体系封闭，避免上下层混凝土之间产生缝隙，做好混凝土的养护工作，当支撑梁体系混凝土强度达到80%以上时才可以拆除模板、掏挖内支撑下土方。在完成地下室侧壁结构7d后可进行支撑转换处理。在图示标高处结构与支护桩间隔做通长C20，500/700厚素混凝土支撑转换板，等到素混凝土龄期达到7d后，可以拆除支护桩桩顶支撑梁，在支撑拆除过程中须加强变形监测，每隔2m设置一个监测点，如果支护结构水平位移大于25mm，须及时停止拆撑，进行换撑加固处理。

4.5 双轴水泥搅拌桩施工

因为场地富集填石，所以施工电梯井水泥搅拌桩应在东、西两侧钻孔桩施工完毕后翻挖电梯井水泥搅拌桩施工区，深度为5m，翻挖两侧放坡坡率不应小于1∶4，去除孤石影响，采用双轴水泥搅拌桩施工。施工工艺流程为施工准备→测量放样→搅拌桩机就位→调平对中→重复搅拌下钻进至设计深度→重复喷浆搅拌提钻至地表→桩机移位→成桩。

在双轴水泥搅拌桩施工前，首先应清除地上和地下的障碍物，平整场地。根据设计要求对各项参数和工艺进行试验，试验桩数不应小于总桩数的1%且不应少于3根，使其符合设计及工艺要求。当水泥搅拌桩加固施工时，桩身直径设计不小于600mm，桩间距450mm，采用PC42.5R复合硅酸盐水泥，水泥掺入比例为18%～20% ，采用“四喷四搅”法进行水泥搅拌桩成桩，重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度。确保搅拌桩成桩均匀、连续、无缩颈和断层，成桩垂直偏差不大于1%桩长，定位误差不大于5cm。当在施工中加固水泥搅拌桩时应当避让桩基础后再施工。

4.6 基坑排降水施工

为了避免当土方开挖施工时作业面出现大量积水的问题，在施工过程中分别设置截水沟、排水沟和集水井等抽排积水，在基坑周围坡顶和一级坡底分别设置尺寸为350mm×350mm×400mm的截、排水沟，根据承台分布情况适当调整坡底排水沟距坑边距离，基坑四周沿截、排水沟设置尺寸为1000mm×1000mm×1000mm的集水井。采用错缝组砌的方式，错搭长度不得小于一块长的1/3，砌筑用砂浆须随拌随用，稠度最好控制在5cm～7cm，铺灰长度控制在30cm～50cm。在基坑开挖至设计底标高后，可以开始基坑排降水施工，形成有效的地下水集结和排放体系，减少地下水对钢筋砼结构中钢筋的腐蚀。综合考虑降雨因素，在集水井内配置适当数量的潜水泵，保证基坑原土层的稳定性。此外在排降水施工中，基坑坡顶截水沟及基坑内积水须通过沉砂池后才可以排入附近市政排水沟内，避免淤泥沉积堵塞市政排水管。

5 基坑支护监测

由于基坑支护施工中存在较多潜在风险，因此为了保障基坑施工安全，减少土方开挖对周边建筑和道路的影响，应做好坡顶水平位移和周边地面的沉降监测工作。结合拟建项目实际情况，共布设3个沉降基准点和3个水平位移基准点。由于拟建现场地质条件非常差，极易产生自然沉降，因此沉降基准点须钻孔埋设至稳定的基岩层，具体方案为φ91mm钻杆钻孔至基岩以下1m、埋设φ50mm钢管至地面并挖槽制作观测墩。水平位移基准点可以直接挖基槽和制作观测墩。监测项目包括坡顶位移情况、周边建筑沉降情况、支撑内力情况以及地下水位情况等，严格按照《建筑基坑工程监测技术标准》（GB 50497—2019）的相关规定确定监测点埋设、间距和监测仪器等，基坑监测控制值及报警值见表1。

表1 基坑工程监测控制值及报警值

6 结语

基坑支护施工难度大、风险等级高，尤其是淤泥质复杂环境下的基坑支护施工，增加了基坑支护施工的难度。在施工前期须做好地质环境、周边环境的调查和摸排工作，不断优化基坑支护结构方案；在施工过程中明确支护桩、高压旋喷桩、水泥搅拌桩和内支撑等施工技术要点，合理控制定位偏差和垂直度偏差等，设置截水沟、排水沟和集水井等抽排积水，减少腐蚀；施工完成后应加强现场监测，确保坡顶变形和道路沉降等在允许范围内。该技术不仅全面提升了基坑支护工程质量，还创造了安全的施工环境。