深基坑強風(fēng)化砂巖地質(zhì)土方開挖施工技術(shù)探討

楊 光

（蘭州高科投資發(fā)展集團(tuán)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(biāo)高如表1所示。

表1 主樓及副樓筏板和基底標(biāo)高單位：m

（2）巖土工程地質(zhì)條件。①地形地貌。擬建場地位于蘭州市城關(guān)區(qū)高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，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(nèi)建筑物均已拆除，地形相對較為平坦，場地地面標(biāo)高介于1512.13～1512.39m之間。②場地地層巖性。根據(jù)勘察報告，在勘察深度范圍內(nèi)，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(zhì)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(fēng)化，交錯排列，充填物以中細(xì)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(zhì)膠結(jié)，巖體呈厚層狀結(jié)構(gòu)，巖石成碎屑構(gòu)造，遇水易軟化。表層2.70～3.40m呈強風(fēng)化狀態(tài)，以下呈中風(fēng)化狀態(tài)。強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖微裂隙及風(fēng)化裂隙較發(fā)育，致密，較堅硬。

2 施工方案

（1）方案制定難點與思路。當(dāng)基坑開挖至標(biāo)高1501.95m時，依據(jù)地質(zhì)勘察報告及現(xiàn)場實際情況，已施工至卵石層與砂巖層交界面，主樓東側(cè)、南側(cè)筏板及電梯井坑開挖范圍位于強風(fēng)化砂巖層上，砂巖層內(nèi)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(wù)。鑒于砂巖坍塌現(xiàn)象，考慮在原有支護(hù)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次隔離支護(hù)，將處于砂巖層的開挖區(qū)域與周邊砂巖隔離開，達(dá)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(cè)、南側(cè)筏板開挖范圍處于砂巖區(qū)域內(nèi)，距離主樓筏板基底標(biāo)高1500.85m還有1.15m的開挖深度，先在主樓東側(cè)、南側(cè)與原基坑支護(hù)間設(shè)置二次降水井，再延開挖線打設(shè)水泥旋噴樁，設(shè)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(dá)到要求后在水泥旋噴樁內(nèi)側(cè)設(shè)置300mm*600mm排水明溝，明溝內(nèi)填充卵石，底部設(shè)置濾管收集護(hù)壁滲透水，間距20m設(shè)置集水井及時排水。分層進(jìn)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(dá)標(biāo)高1500.85m，距電梯井坑基底標(biāo)高1498.75m還有2.1m的開挖深度，延電梯井坑開挖邊線打設(shè)水泥旋噴樁，設(shè)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(dá)到要求后在水泥旋噴樁內(nèi)側(cè)設(shè)置300mm*600mm排水明溝,明溝內(nèi)填充卵石，底部設(shè)置濾管收集護(hù)壁滲透水，在井坑一角設(shè)置集水井及時排水。分層進(jìn)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(shè)鉆孔，在打孔時應(yīng)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(shè)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(xù)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(cè)，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(dá)到要求，再開挖土方。②施工工藝及參數(shù)。鉆孔：移動鉆機鉆桿到設(shè)計孔位，確認(rèn)滿足設(shè)計要求的“正，平，穩(wěn)，固”等條件后開鉆成孔。鉆進(jìn)過程中隨時注意地層變化，并根據(jù)地層情況及時調(diào)整鉆壓和轉(zhuǎn)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(nèi)，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(shè)計深度后，孔內(nèi)投入直徑8~10mm的鋼球一個，由孔底開始噴漿，邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，在地層內(nèi)形成一個類似圓柱狀的固結(jié)樁體。旋噴樁施工主要參數(shù)見表2：

表2 旋噴樁施工主參數(shù)

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

3 結(jié)語

蘭州地區(qū)為濕陷性黃土地區(qū)，遇強風(fēng)化砂巖地質(zhì)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(wù)順利完成，對蘭州地區(qū)強風(fēng)化砂巖地質(zhì)的類似工程具有一定的參考意義。