泥砂巖地基清槽施工技術

白小軍 李冠軍 甄軍霞 張舉濤 周 沫

1. 甘肅投資集團云天酒店有限公司 蘭州 730030；2. 中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024；3. 甘肅省建筑設計研究院 蘭州 730046

1 工程概況

甘肅會展中心建筑群項目五星級酒店工程，位于甘肅省蘭州市城關區鹽場堡中心灘中段，是甘肅省規模最大、設施最完善、唯一的國際品牌五星級酒店。主樓標準層平面呈T形、剖面呈三階錯臺形，結構北高南低，寓意為黃河之水天上來。建筑面積72 516.3 m2，地下2 層、地上36 層。工程東側為省人大辦公樓，南臨黃河。

工程基底土體多為泥砂巖，原生態的泥砂巖堅硬、密實、壓實系數小，泥砂巖呈桔紅色，半成巖狀，巖體呈厚層狀構造，巖石呈碎屑結構。礦物成分以蒙脫石、綠泥石、高嶺石、白云母、長石、石英等為主，遇水易軟化，崩解，屬軟巖。泥砂巖層面下4.0～5.0 m呈強風化狀態，微裂隙及風化裂隙較發育，風化后結構大部分被破壞，見圖1、圖2。

圖1 發生強風化的泥砂巖

圖2 遇水軟化的泥沙巖

本工程場地土質從自然地面向下依次為：雜填土層、回填卵石層、卵石層、泥砂巖。本工程基坑開挖深度為12.55 m，土方開挖至標高-12 m位置開始出現泥砂巖。

2 清槽施工工藝概述

2.1 清槽施工工藝原理

由于原生態的泥砂巖堅硬，在開挖過程中容易將反鏟的齒頭撬斷，為此在開挖至泥砂巖面層后，將挖土機上的反鏟換成釬頭，將泥砂巖破除完成后，利用鐵鎬、鐵鍬進行清槽[1]。基底清理完成后，及時采取覆蓋措施保護地基。

2.2 清槽施工工藝流程[2-4]

基坑降水→肥槽集水井、排水溝開挖→放置集水井確定開挖順序→測量放線→機械破除開挖→地基保護→人工清槽→地基驗槽→澆筑墊層混凝土→開挖清理下一段泥砂巖

3 清槽施工要點

3.1 基坑降水

基坑開挖前根據專家論證方案在基坑四周布置排水井，排水井數量、深度及間距嚴格按照專家意見進行施工。基坑土方開挖過程中應始終保持地下水位低于土方開挖層不小于5 m，以確保泥砂巖地基清理過程中保持干槽作業。

3.2 肥槽集水坑、排水溝開挖

由于泥砂巖遇水軟化的特性，為防止邊坡卵石層內的地下水流入基坑肥槽內，造成泡槽，在泥砂巖開挖前，先在基槽四周設置排水溝，排水溝向集水井方向按1%進行放坡，排水溝寬度為400 mm，深度為300 mm。

3.3 放置集水井

集水井由鋼質圓筒制作，厚度為5 mm，鋼質圓筒Φ600 mm，圓筒側面打孔，孔徑為10 mm左右，間距為140 mm，排水溝底、集水井底面均鋪設厚100 mm卵石，鋼質圓筒側面用卵石進行回填。由于泥砂巖遇水而發生軟化，卵石起過濾的作用，鋼質圓筒內的積水利用水泵及時抽走，避免集水井內的水滿后流入基槽內。

3.4 確定開挖順序

為保證施工進度，合理安排工序，減少泥砂巖外露時間，由于泥砂巖堅硬，每次泥砂巖開挖寬度不超過10 m，以便于人工清槽過程中能夠及時跟進，清槽完成后，及時進行墊層混凝土澆筑。泥砂巖地基清槽順序按照土方開挖順序進行施工。

3.5 機械破除、開挖

機械開挖至卵石層與泥砂巖交接位置處，先預留厚300 mm卵石層暫不向下開挖，這樣設置以便于機械行走及排水。在開挖之前，先將厚300 mm卵石層清運干凈后，采用反鏟將泥砂巖層一次破除至設計標高100 mm以上，泥砂巖松散后，由開挖機械進行清運（圖3）。

圖3 開挖方法示意

3.6 地基保護

在機械開挖過程中，混凝土墊層底面泥砂巖層若出現強風化現象，則在清槽時應將強風化部位全部挖去，并采用混凝土回填，作為地基處理層。

開挖過程中，遇到積水坑位置暫不向下開挖，表面采用卵石覆蓋，加以保護，待澆筑完墊層混凝土后，再進行集水坑泥砂巖開挖。為防止泥砂巖風化，在混凝土噴鋪之前，用防雨水材料覆蓋積水坑泥砂巖側壁。泥砂巖開挖應連續施工，盡量減少暴露時間，泥砂巖清槽完成后，應立即進行墊層施工，以免拖延造成泥砂巖風化。

3.7 人工清槽

在機械開挖過程中，預留厚100 mm泥砂巖用人工進行修槽。由于泥砂巖堅硬，在用鐵鍬進行清理泥砂巖過程中容易將鐵鍬彎斷，現場操作人員則利用鐵鎬將100 mm的泥砂巖砸松后，再用鐵鍬進行清理、修整。在清槽過程中必須控制好標高，避免出現超挖、擾動現象，影響基底土體的質量。若出現超挖、擾動現象，應將擾動的泥砂巖全部挖除，采用混凝土回填。

3.8 開挖清理下一段泥砂巖

為避免泥砂巖暴露時間過長，土方開挖過程中分區段進行開挖，每個開挖區段的寬度不超過10 m，在基槽清槽過程中清理完一小段即澆筑一段墊層混凝土，泥砂巖地基施工流水進行，有效保證了施工進度及施工質量。

4 清槽質量控制[5]

（a）施工中測量人員應及時進行檢查，及時提供槽底標高。

（b）挖土時配備足夠的清理人員，接近基底時，加強標高的測量控制，為防止超挖及擾動地基，基底預留厚100 mm土層在驗槽后由人工進行清除。

（c）特別注意挖土時間和挖土順序，嚴防深層土體流動，若有深層土體流動跡象，應立即停止挖土，采用進一步增加被動土壓力等方法加固坑底。

（d）施工中若出現涌水、涌砂現象，根據水量大小，采取埋管引流，明溝抽排，然后查明原因，找準通道，在基坑一定范圍以外采用花管注漿液封堵。

5 結語

甘肅會展中心建筑群項目采用機械破除法開挖基底泥砂巖地基，在施工過程中，采取技術措施對泥砂巖地基進行保護，有效地保證了泥砂巖地基的施工質量，經設計驗槽，地基土質符合設計要求。

土工試驗結果表明，地基土質滿足了相關施工質量驗收規范中適用條文規定要求。同時，采用此施工方法簡化了施工工序，提高了施工效率，保證了工期，減少了大量的施工費用，總體施工效果良好，為泥砂巖地基清槽施工提供了寶貴的實踐經驗，創造了較好的社會效益和經濟效益。