软土地区淤泥质复杂基坑处理及支护技术研究

席方超

（郑州商学院，河南 郑州 451200）

为推动城市化建设进程，大规模应用地下空间，基坑工程项目越来越多。在基坑工程施工中，由于基坑周围通常有已建的建筑物或者交通管线等，因此基坑边坡失稳，不仅会造成工程事故，还会影响周边建筑物的安全。在基坑工程中合理的支护施工非常重要，然而，随着城市建设不断向四周扩张，基坑施工常遇到各种复杂的地质环境，尤其是临海等软土地区有大量淤泥质软弱土层，淤泥质土体的含水率很高，孔隙比也更大，因此在基坑施工过程中常破坏施工机械，导致浪费资源。同时软土地层稳定性较差，无法给基坑支护结构提供足够的承载力，也无法保证基坑支护效果，在软土地区淤泥质复杂基坑工程中，如何安全、合理地处理地基与支护施工越来越受到人们的关注。

1 软土地区淤泥质复杂基坑处理及支护设计

1.1 确定施工方案

通常软土地区淤泥质复杂基坑稳定性较差，需要进行支护施工，但软土地层含水量较高，为基坑支护施工带来一定困难[1]。该文根据软土地区淤泥质复杂基坑的实际特点与难点，设计一种边坡软土换填+锚杆喷射混凝土护坡的施工方案[2]，如图1所示。

图1 软土地区淤泥质复杂基坑处理及支护示意图

在该文设计的软土地区淤泥质复杂基坑处理及支护施工方案中，采用合适的换填材料，对基坑上层的淤泥质软土进行换填，达到基坑处理目的[3]；采用锚杆喷射混凝土的方式支护下部岩体，有保护基坑边坡的作用[4]。在实际的软土地区淤泥质复杂基坑施工中，基坑边坡失稳现象很普遍，轻则造成施工机械陷入软土地层，影响施工的进程，重则会引起工程事故，为工程带来重大损失，因此当对淤泥质复杂基坑进行支护时，该文通过软土换填施工处理边坡失稳问题，在基坑边坡成型后，确保基坑边坡承载力满足施工要求后，采用锚杆支护的方式进行护坡，形成基坑支护结构体系，进一步提升基坑边坡的安全稳定系数。

1.2 砂石换填施工

由上述内容可知，针对软土地区淤泥质复杂基坑施工，为提高地基承载力，该文采用边坡软土换填的施工技术对基坑进行处理[5]。需要确定基坑换填材料，因为换填的主要目的是提高基坑边坡浅层地基的承载力，所以使用的换填材料需要有较高的强度，该文主要采用质地坚硬的级配砂石作为换填材料，当配制换填砂石时，需要严格控制粉砂的含量与碎石粒径，正常情况下，基坑边坡换填材料中碎石的粒径要﹤40mm且含泥量≤6%，根据施工现场软土地层的实际地质情况，对砂石进行配比，在配比过程中必须将砂石拌和均匀，无任何粗细颗粒离析现象后，确定基坑边坡地基的换填深度[6]，根据相关规范要求，当确定软土地区淤泥质复杂基坑边坡换填深度时，须计算工作区厚度，如公式（1）所示。

式中：h1为淤泥质复杂基坑边坡地基工作区的厚度；F为施工荷载；ε为安全系数；λ为淤泥质土的容重。同时，计算地基土层当量厚度如公式（2）所示。

式中：h2为淤泥质复杂基坑边坡地基面层土体当量厚度；H为地基面层厚度；E1为地基土层回弹模量；E2为地基面层的回弹模量。

根据公式（1）与公式（2）可确定淤泥质复杂基坑边坡换填深度，计算如公式（3）所示。

式中：h3为淤泥质复杂基坑边坡地基换填深度；h4为边坡面层深度。

该文采用分层换填的方式对软土地区淤泥质复杂基坑的砂石进行换填施工[7]，在砂石换填施工前需要整平下承层，确保下承层的平整度满足施工要求后，控制施工机械入场，砂石换填施工主要采用挖掘机、推土机、平地机以及振动压路机。根据边坡地基边线和换填深度对其进行测量放样，用油漆标记后根据现场实际情况确定分层换填的厚度，采用挖掘机开挖至换填区域后，将挖出的软土运离施工现场，并将换填材料运到施工现场后进行分层换填。按照设计的分层厚度，将级配砂石摊铺至换填区域，采用推土机对摊铺砂石进行粗平处理，用振动压路机对换填砂石进行压实处理。在砂石碾压施工的过程中，控制压路机由边坡边缘向中心移动，按照静压、小振、强振和静压的顺序进行碾压，每碾压1遍，由相关人员对砂石压实度进行检验，直到砂石压实度95%以上可以停止碾压，至此，完成该软土地区淤泥质复杂基坑边坡砂石换填施工。

1.3 锚杆支护施工

在软土地区淤泥质复杂基坑边坡软土换填施工结束后，该文主要采用锚杆喷射混凝土的支护技术进行支护施工[8]。首先，综合考虑软土地区淤泥质复杂基坑的地质与水文条件，该文采用由钢筋束和水泥砂浆组成的抗浮锚杆作为支护结构，这种锚杆的抗压强度与抗拔承载力均优于普通锚杆，适合应用于软土地区淤泥质复杂基坑的支护施工中。其次，根据锚杆布置图，采用全站仪在施工现场进行定位放线，找到每个孔位的精准位置并做好标记，便于后续钻孔施工。最后，根据现场标记，控制钻机就位进行钻孔施工，在此过程中需要保证钻机始终保持平稳状态，避免孔洞倾斜，成孔直径通常约110mm，成孔后将钢套管压入孔洞，通常钢套管需要埋进砂石垫层下的10m处，可以起到封闭砂石垫层的作用。在钢套管就位后，清理干净孔洞，开始置入锚杆杆体，需要用人工的方式缓慢安装锚杆，避免杆体扭曲、压弯等，让杆体安放角度和钻孔倾角相同，待锚杆安装到位后，做好检查工作，检查合格后向钢管内注入水泥浆液。将注浆管下放至孔底，边注浆边提升注浆管，直至提升至孔口，水泥浆液冒出后停止注浆，缓慢拔出钢套管后，水泥浆液会凹陷，需要及时补浆。待浆液冷凝后，需要在基坑边坡面层喷射混凝土[9]，如图2所示。

图2 面层配筋示意图

清理干净基坑边坡，编制钢筋网，沿着锚杆节点，将钢筋以纵横交错的方式固定在边坡面层，进行现场绑扎施工。确保边坡面层钢筋网焊接牢固后，采用砼喷射机，将混凝土浆液高速喷射至边坡面层的钢筋网上，喷射厚度为100mm，在喷射过程中，让喷头与钢筋网呈垂直状态，保证混凝土浆液充分填实钢筋网，在混凝土浆液将钢筋网完全包裹起来后，检查混凝土表面，确保混凝土无麻窝、滑移流淌等，避免影响边坡护坡效果。在混凝土冷凝后，在基坑边坡面层上形成一层密实且硬化的砼喷面。在混凝土终凝后，需要对砼喷面进行洒水养护，避免混凝土出现裂缝。该文通过砂石换填与锚杆支护施工，对软土地区淤泥质复杂基坑进行了处理及支护施工。

2 实例分析

2.1 工程概况

某软土地区是在黄河的长期侵蚀与堆积作用下形成的平原，受水流分选影响，该地区的沉积物颗粒，从上至下由粗到细且在水平分布上明显不均匀，见表1。

表1 软土地区地基土分布特征

该建筑工程为高层商业房项目，位于软土地区，工程由18层地上结构与2层地下结构组成，其中地下总建筑面积约为12800m2，底板标高为-9.24m，基坑挖深为8.55m。根据施工现场勘察报告显示，工程周围存在大量已建道路与建筑，因此基坑施工质量对周边环境有重要影响，为保障该基坑施工的安全，避免发生重大工程事故，需要对施工过程进行监测。基坑监测是指对支护结构进行全方位且实时地监测，通过支护结构顶部水平位移与垂直沉降的监测数据，掌握基坑支护结构的变形情况。沿基坑支护结构顶部每隔约10m，布置一个监测点，形成变形监测网如图3所示。

图3 基坑支护结构变形监测示意图

如图3所示，均已采用十字标志对设置在支护结构中的监测点进行标记，并通过混凝土加固监测点位，在监测点位上布置监测仪器，采用全站仪对支护结构的水平位移进行监测，采用应力计对垂直沉降进行监测，需要根据工程的可视监测信息反馈结果对具体监测频率进行适当设置。

2.2 结果分析

在基坑工程监测中，共布设10个监测点，在施工初始时期进行监测工作，每天监测1次，并将统计监测数据中的最大值作为监测结果，见表2。

表2 基坑支护结构变形监测数据

从表2数据可以看出，在施工前期，基坑支护结构的变形值较大且随着施工工期增长呈增加的趋势，但增加幅度趋于稳定。在整体监测工作中，该基坑支护结构的水平位移最大值为26.76mm、垂直沉降最大值为22.74mm，远小于基坑工程变形警戒值48mm，所以表2的监测数据充分证明该文研究软土地区淤泥质复杂基坑处理及支护技术的合理性。

3 结语

基坑工程是一项涉及众多学科与技术的系统性工程，该文对软土地区淤泥质复杂基坑处理及支护技术进行深入研究，根据软土地区地质具有分布不均、压缩性高和蠕变等特性，设计一种边坡软土换填结合锚杆喷射混凝土护坡的基坑处理与支护技术，同时通过实际工程对设计施工技术的有效性与正确性进行验证。虽然已经取得一定研究成果，但是文中研究的只是普通基坑的处理与支护技术，后续将针对软土地区特大特深的基坑支护技术进行研究，为类似工程提供相关经验。