圓臺形地下結構土方及墊層施工出現的問題及處理方案

田棟杰　劉海燕

河南工業大學土木建筑學院（450001）

圓臺形地下結構土方及墊層施工出現的問題及處理方案

田棟杰劉海燕

河南工業大學土木建筑學院（450001）

結合一圓臺形地下結構項目土方開挖及墊層施工過程，針對施工過程中出現的地基土擾動、墊層施工縫開裂等問題，分析了問題產生的原因，提出了針對性的處理方案，為以后同類工程中出現的類似問題提供參考。

地下結構；墊層；施工縫開裂；地基土擾動

文章涉及的地下結構，基坑為圓形，采用有圍護體系的深基坑支護方式，長臂挖機分層、分塊逐步開挖，在支護附近采用人工開挖。基坑逐層開挖逐層支護，有效地保證了基坑的安全性。工程所在地區為黃河沖擊平原，基坑底部多為砂土和粉土，黏聚性差，不利于有坡度地下結構的施工。為了解決這個問題并為基坑下一步施工提供可靠的工作面，在基坑底部澆筑一個圓臺形墊層［1］。由于地下水位起伏，墊層受到地下水擾動，出現了開裂現象，且基坑底部地基土由于經過地下水作用發生擾動，本文根據現場出現的實際問題，提出了切實可行的解決辦法。

1　工程概況

該工程位于河南省鄭州市中牟縣，基坑為圓形深基坑，采用深基坑圍護支護體系，最深處位于地下-20.00m。

圖1　基坑剖面圖

基坑地基持力層為粉土和粉砂層，土壤含水量非常高，歷史最高水位在地下-1.000m處。在水位很高的地方開挖基坑，很容易造成基坑浸水，使施工困難度加劇，降低土體承載力。同時還有可能在水壓力的作用下發生管涌、邊坡失穩等危害基坑支護的現象。所以基坑開挖前必須先把地下水位降到開挖面以下，采取有效的降水措施。為保證開挖過程在干燥狀態下施工，采用管井進行降水，降水井井深在自然地面下28m，降水井為施工直徑600 mm，內置管徑（外徑）400mm的無砂過濾井管，孔隙率大于30%，外包100目以上過濾網。根據場地形狀，共布置了18眼降水井，井間距10m。在工程實施的整個過程中降水措施一直持續，保證地下水位低于施工面。

經復核計算，在不考慮上部荷載和周邊土體變形產生的水平向推力作用的情況下，下部錐體邊坡安全系數0.65左右，存在塌方風險，也沒有考慮夯填振動對邊坡錐體的影響，為此，素土夯填的質量和施工工藝對維持錐體的安全起到關鍵的作用。為了提供可靠的工作面，在基坑底部做墊層隔離砂土。墊層為漏斗圓錐形，直徑為12.5m，高度為9.2m。墊層厚度為0.12m，所用材料為C20素混凝土，并在墊層上鋪設防水卷材、高彈性防水膠和無紡布等防水材料，防止地下水通過墊層滲入結構內部。

地下結構對防漏和防滲要求極為嚴格，屬于一級防水，要求在使用期間必須保證不漏水、不滲水。因此其防水必須嚴格按照國家標準實施。防水措施具體做法如圖2。

圖2　墊層防水做法示意圖

2　工程地質與水文狀況

該地下結構建設位于黃河沖積平原，微地貌為風積砂丘。地基持力層為粉土和粉砂層，地基承載力為170～220kPa。根據場地巖土工程勘察報告，該工程巖土分布依次為①粉質黏土：層厚0.3～4.0m，平均埋深1.23m；②粉土：層厚0.4～4.3m，平均埋深3.25m；③粉砂：層厚1.3～11.7m，平均埋深7.45m。

場地地下水位位于地下0.6～6.6m，地下水類型為潛水，年變化幅度為1.50m左右，主要受大氣降水補給，歷史最高水位為-1.000m。擬建場地地下水對混凝土結構具有微腐蝕性，對混凝土結構內的鋼筋具微腐蝕性。

3　施工中出現的問題

3.1墊層施工縫開裂

由于基坑開挖深度大，且基坑底部土為細砂、流砂層，開挖面呈坡狀，易造成土方大面積塌陷。結合實際情況，施工單位隨著墊層的開挖深度逐步澆筑墊層，致使墊層存在施工縫（如圖3）。

圖3　墊層裂縫現場照片

在墊層整體澆筑完成后，工地停電，基坑降水停止了4個小時，造成地下水位上升，在墊層底部出現了一定的積水。施工單位采取緊急降水措施，后發現墊層施工縫處出現了很多細微的裂紋，基坑底部地基土發生了塌陷。

地下水位上升使墊層受到了一個浮力，地下水位下降后整個墊層受到地下水下降產生的向下吸附力，墊層便向下移動。墊層由于存在施工縫，致使墊層每個部位位移量不同，施工縫又比較薄弱，在施工縫中產生的應力比較大，混凝土黏結力不強，造成了拉裂。

3.2基坑底部地基土擾動

基坑開挖后，對基坑底部的砂土進行素土夯實，然后在夯實過的地基上澆筑墊層。在基坑降水停止、地下水位上升后，重新浸泡了墊層下的地基土，當地下水位下降后，被浸泡過的地基土密實度降低，并且一部分地基土順著地下水移動，造成基坑底部地基土受到擾動，基坑底部地基土局部發生了塌陷［2］。

4　處理措施

1）墊層施工縫開裂處理

墊層出現裂縫主要是墊層的施工縫比較薄弱，在受到力的情況下很容易使地下水通過裂縫滲入結構層內部，如果長時間不處理裂縫可能會進一步擴大，墊層會損壞。為了防止以后再出現類似情況，需對墊層所有的施工縫統一作防水處理：沿墊層各道施工縫處，剔U形槽，在U形槽中注入可與混凝土產生結晶的防水膠，粘貼500mm寬無紡布一層（150g/m2），墊層通體噴涂永凝液一道。

2）基坑底部地基土擾動處理

基坑底部砂土受到擾動，承載能力下降，不能滿足設計要求。所以須按設計尺寸超挖700mm，底部做200mm厚干拌混凝土，振搗密實，上部做500 mm厚C20混凝土，振搗密實。

5　小結

許多深基坑工程在施工中會受到地下水的影響，這里結合高水位地區深基坑工程墊層由于地下水上升遭到破壞以及基坑底部地基土受到擾動的問題提出了合理可行的建議，取得了良好的效果，為以后同類深基坑工程積累了寶貴的經驗。

［1］路彥，龔杰，藍海江.既有建筑地下室局部抗浮失效實例分析及加固處理［J］.廣東土木與建筑，2014，12：27-28+23.

［2］葛啟舉，王玉琳.管井井點降水在某深基坑開挖中的應用［J］.棗莊師專學報，2001，05：55-57.