深基坑強風化砂巖地質土方開挖施工技術探討

楊 光

（蘭州高科投資發展集團公司，甘肅 蘭州 730000）

1 工程概況

（1）擬建建筑概況。擬建建筑為一類高層綜合樓建筑，總建筑面積：53738.90m2，其中地上建筑面積：43821.54m2；地下建筑面積：9917.36m2。主要分為主樓，副樓。主樓為地上二十四層，地下二層,總高98.2m；副樓為地上四層，地下二層,總高26.6m±0.000=1513.2m。主樓及副樓筏板和基底標高如表1所示。

表1 主樓及副樓筏板和基底標高單位：m

（2）巖土工程地質條件。①地形地貌。擬建場地位于蘭州市城關區高新技術開發區，黃河蘭州段狹長河谷盆地的東端，地貌單元屬黃河南岸Ⅱ級階地部位，場內建筑物均已拆除，地形相對較為平坦，場地地面標高介于1512.13～1512.39m之間。②場地地層巖性。根據勘察報告，在勘察深度范圍內，場地地層自上而下依次為：填土層（Q4ml）：分布于整個場地，厚度4.00～5.70m，上部綠化帶澆水至含水量較大，呈軟塑狀。 卵石層（Q4al+pl）：埋深 4.00～5.70m，厚度6.20～8.60m，層面高程1506.48～1508.31m。雜色，成份以石英巖、花崗巖、變質巖等為主，磨圓度較好，呈亞圓形，級配較好，粒徑以2～8cm為主，最大粒徑12㎝，含漂石，亂石顆粒呈中風化，交錯排列，充填物以中細砂及圓礫為主，骨架顆粒含量約占全重的65%～70%，中密。砂巖層（ N2）：埋深 11.70～12.70m，層面高程 1499.56～1500.62m。厚度5.90~18.20m（未穿透）。半成巖，磚紅色，礦物成分以長石、石英、云母等為主，泥鈣質膠結，巖體呈厚層狀結構，巖石成碎屑構造，遇水易軟化。表層2.70～3.40m呈強風化狀態，以下呈中風化狀態。強風化泥質砂巖微裂隙及風化裂隙較發育，致密，較堅硬。

2 施工方案

（1）方案制定難點與思路。當基坑開挖至標高1501.95m時，依據地質勘察報告及現場實際情況，已施工至卵石層與砂巖層交界面，主樓東側、南側筏板及電梯井坑開挖范圍位于強風化砂巖層上，砂巖層內存在豐富地下水，在地下水影響下開挖面砂巖會隨時坍塌，無法正常完成基坑開挖任務。鑒于砂巖坍塌現象，考慮在原有支護基礎上進行二次隔離支護，將處于砂巖層的開挖區域與周邊砂巖隔離開，達到防止開挖過程中開挖面砂巖坍塌的。

（2）主樓筏板開挖方案。主樓東側、南側筏板開挖范圍處于砂巖區域內，距離主樓筏板基底標高1500.85m還有1.15m的開挖深度，先在主樓東側、南側與原基坑支護間設置二次降水井，再延開挖線打設水泥旋噴樁，設置旋噴樁深度超過主樓筏板基底1000mm，水泥旋噴樁可加固地基并形成止水幕墻。待水泥旋噴樁體強度達到要求后在水泥旋噴樁內側設置300mm*600mm排水明溝，明溝內填充卵石，底部設置濾管收集護壁滲透水，間距20m設置集水井及時排水。分層進行土方開挖，隨層布置排水明溝，開挖至筏板基底。

（3）主樓電梯井坑開挖方案。主樓筏板基坑開挖完成后到達標高1500.85m，距電梯井坑基底標高1498.75m還有2.1m的開挖深度，延電梯井坑開挖邊線打設水泥旋噴樁，設置水泥旋噴樁深度超過電梯井坑基底1000mm，水泥旋噴樁可加固地基并形成止水幕墻。待水泥旋噴樁體強度達到要求后在水泥旋噴樁內側設置300mm*600mm排水明溝,明溝內填充卵石，底部設置濾管收集護壁滲透水，在井坑一角設置集水井及時排水。分層進行土方開挖，隨層布置排水明溝，開挖至電梯井坑基底。

（4）水泥旋噴樁施工。①水泥旋噴排樁采用機械旋噴鉆成孔法，選擇直徑為100mm的旋噴鉆成孔，間距400mm布設鉆孔，在打孔時應從兩端隔一孔位打一鉆孔，待樁體強度滿足要求后，方可補充打完在兩孔中間的孔位，設置水泥旋噴樁深度超過開挖基底1000mm，施工完成后樁直徑約為400~600mm，膨脹的樁徑可以填充鉆孔間距，樁與樁緊挨，形成400~600厚連續水泥旋噴排樁墻，將砂巖層裂隙水截在需開挖的基坑土方外側，防止裂隙水造成砂巖坍塌。依次施工完所有水泥旋噴樁后，待全部樁體強度達到要求，再開挖土方。②施工工藝及參數。鉆孔：移動鉆機鉆桿到設計孔位，確認滿足設計要求的“正，平，穩，固”等條件后開鉆成孔。鉆進過程中隨時注意地層變化，并根據地層情況及時調整鉆壓和轉速。制漿：水灰比:水：水泥＝1：1，材料：PC.32.5R普通硅酸鹽水泥、三乙醇胺，制漿：先把定量的水（約500kg）加入攪拌機內，再緩緩加入水泥500kg（約10袋），攪拌3~5min后，再加入 200克的三乙醇胺攪拌1~2min，漿液即制成。噴漿：孔鉆至設計深度后，孔內投入直徑8~10mm的鋼球一個，由孔底開始噴漿，邊噴漿邊旋轉提升鉆桿，在地層內形成一個類似圓柱狀的固結樁體。旋噴樁施工主要參數見表2：

表2 旋噴樁施工主參數

（5）土方開挖。①土方開挖施工中，要嚴格按照預案控制土方開挖深度，分層開挖，每層深度不大于500mm。②當土方開挖至墊層底標高后，人工再清底300mm，用C20素砼對砂巖表面覆蓋保護，上部澆筑100厚C20 P6抗硫阻銹筏板砼墊層。

3 結語

蘭州地區為濕陷性黃土地區，遇強風化砂巖地質更加大深基坑開挖難度，按照上述方法本工程深基坑開挖、地基處理任務順利完成，對蘭州地區強風化砂巖地質的類似工程具有一定的參考意義。