軟土地區(qū)深基坑挖土保證工程樁質(zhì)量的施工技術(shù)

王杰中 馬文忠

近幾年來，城市安居住宅較多采用高層建筑，而地下空間的開發(fā)已經(jīng)普及，基坑開挖的深度大多超過5 米。在軟土地區(qū)，高層建筑普遍采用樁基形式，不管是鉆孔灌注樁還是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，在開挖土方時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)樁基偏位、傾斜情況，而如采用預(yù)制管樁，則更容易引起偏樁、斷樁等質(zhì)量事故，造成的原因很多。本文針對(duì)軟土地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，在基坑土方開挖中總結(jié)了一些有效技術(shù)措施，從而保證樁基質(zhì)量方，供大家參考。

1.軟土的特征與樁基的選擇

浙江湖州市的西南分區(qū)和鳳凰開發(fā)區(qū)的軟土層厚度大多在地下20-30米左右，軟土具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差等特點(diǎn)。由于軟土在豎向、水平方向的擠壓均容易產(chǎn)生變形，而軟土受到擠壓易產(chǎn)生較大的超孔隙水壓力，并且難以在短時(shí)間內(nèi)消散，而土體受到擾動(dòng)后難以迅速恢復(fù)。因此，如采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工，由于屬于擠土型樁，容易造成施工區(qū)域內(nèi)的擠土效應(yīng)。管樁雖然自身抗壓強(qiáng)度較高，但抗彎強(qiáng)度較低，而不同土層間的水平力作用容易引起樁身斷裂。因此一般有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)單位會(huì)避免在軟土中采用管樁，會(huì)盡量設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁等非擠土樁型，以避免質(zhì)量事故。

但由于管樁的成本較低，施工速度比較快，往往建設(shè)單位會(huì)要求采用管樁基礎(chǔ)，以降低造價(jià)，加快進(jìn)度，設(shè)計(jì)單位一般對(duì)高層的主樓采用鉆孔灌注樁，而純地下室部位大多管樁。湖州地區(qū)幾年來的實(shí)踐證明，雖然施工單位采取一系列措施，但深厚的軟土層，管樁質(zhì)量事故還是頻繁發(fā)生，雖然事后進(jìn)行樁基糾偏、加固，但時(shí)間、經(jīng)費(fèi)都會(huì)大大增加，并與基坑的安全相互影響。因此，在軟土地區(qū)我們還是建議盡量少用管樁作為高層建筑地下室的基礎(chǔ)。

2.深基坑土方開挖的原則

土方開挖對(duì)樁基礎(chǔ)的質(zhì)量著重大的影響。挖土的部署以及采取的技術(shù)措施，都應(yīng)圍繞“避免土體應(yīng)力過快釋放，避免土體施工荷載過大，合理控制土體位移與應(yīng)力釋放”原則進(jìn)行。

由于深基坑圍護(hù)型式的不同，土方開挖的施工工藝流程亦有所區(qū)別。考慮軟土地區(qū)土方施工相關(guān)工藝流程一般如下：

場(chǎng)地平整、加固→樁基施工→基坑圍護(hù)→應(yīng)力消散停歇期→土方分層開挖→砼墊層澆筑

土方開挖前應(yīng)了解周邊環(huán)境情況，根據(jù)樁基礎(chǔ)施工流程和進(jìn)度，合理布置挖土、運(yùn)土道路，并據(jù)此編制挖土施工方案，明確挖土部署和技術(shù)措施。主要有以下幾點(diǎn)：

（1） 土方開挖宜分段進(jìn)行，一般隔段施工，段距30米左右，隔段施工高差控制在一個(gè)分層厚度左右，并留下一定的坡度一般在1：3以上。分層開挖土方，每層厚度應(yīng)控制在1-1.5m左右，如采用土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，則根據(jù)土釘布置分層控制。

（2） 出土口坡道和場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)置應(yīng)避開塘泥等軟弱區(qū)塊，坡道兩側(cè)土體放坡系數(shù)在1：1.5以內(nèi)應(yīng)考慮噴射砼護(hù)坡，土質(zhì)特別差的應(yīng)在其下面打設(shè)水泥攪拌樁加固，出土口位置澆筑混凝土面層與坑外道路相連，必要時(shí)加設(shè)鋼筋。道路、挖土施工機(jī)械應(yīng)盡量避免工程樁位上方，土質(zhì)特別差的話，應(yīng)考慮改用鋼結(jié)構(gòu)棧橋作為土方運(yùn)輸?shù)缆贰?/p>

（3） 土方開挖施工至少在工程樁基全部完成后，間隔時(shí)間應(yīng)在15天以上，建議30天以上。

（4） 承臺(tái)、地梁位置土質(zhì)較差時(shí)，宜采用人工挖土或沉井施工。

（5） 開挖前，應(yīng)對(duì)露出表面的樁先行截除；開挖過程中，對(duì)超灌長(zhǎng)度的鉆孔灌注樁或打入沒有到位的管樁都要根據(jù)挖土標(biāo)高分段截除，一般不能高出挖土面1.5米。

（6） 坑內(nèi)挖機(jī)、運(yùn)土車輛選擇應(yīng)盡量避免采用大型設(shè)備，并鋪設(shè)路基箱進(jìn)行墊板作業(yè)

（7） 挖土部署中應(yīng)注意路線優(yōu)化，避免挖土機(jī)械來回重復(fù)行走。臨時(shí)堆放土方不得設(shè)于邊坡附近。

（8） 除圍護(hù)設(shè)計(jì)要求的第三方監(jiān)測(cè)外，挖土單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況另行進(jìn)行觀測(cè)，設(shè)置必要的沉降、開裂、變形等監(jiān)測(cè)措施，指導(dǎo)土方開挖信息化。

3.深基坑挖土施工的主要技術(shù)措施

（1） 對(duì)不同的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，有針對(duì)地對(duì)不同地質(zhì)條件的土方進(jìn)行開挖。對(duì)土釘支護(hù)的可以采用島式逐層均勻開挖，再中間挖土退出場(chǎng)地。對(duì)采用樁基圍檁梁支撐的基坑，建議先進(jìn)行中間開挖，再進(jìn)行周邊挖土，并及時(shí)做好混凝土基礎(chǔ)底板和傳力帶的施工，符合設(shè)計(jì)的工況。

（2） 嚴(yán)禁挖機(jī)碰撞樁身。機(jī)械開挖時(shí)，樁兩側(cè)土體應(yīng)對(duì)稱開挖，土體高差不得大于1m。及時(shí)分段截樁，避免樁身自由高度過大。

（3） 挖機(jī)、土方車輛行走道路路線上，根據(jù)具體情況采取噴錨、鋪路路基箱、換土填塘渣或水泥攪拌樁等加固土體的措施。

（4） 可選用設(shè)置真空管井或自流井的方法，消除土體的超孔隙水壓力，減少擠土效應(yīng)。

4.出現(xiàn)質(zhì)量問題后的加固方法

土方開挖后，應(yīng)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，如出現(xiàn)樁基偏位、傾斜問題，可根據(jù)動(dòng)測(cè)情況判定樁身質(zhì)量，分別加以處理。

（1）預(yù)應(yīng)力管樁的樁身有裂縫但樁身無斷裂，可采用糾偏處理。糾偏時(shí)，墊層以下樁身前面的土體應(yīng)盡量清空，糾偏后應(yīng)進(jìn)行鋼筋混凝土灌芯，并進(jìn)行承載力測(cè)試。如承載力測(cè)試不能滿足設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)樁處理，可考慮底板相應(yīng)位置留孔，待底板完成后，打設(shè)鉆孔樁。如果樁身裂縫較深，且樁傾斜較大，沉井接樁也無法實(shí)施。

（2）對(duì)鉆孔灌注樁，一般直徑小于600mm的會(huì)出現(xiàn)樁身偏位、傾斜現(xiàn)象，同樣可以進(jìn)行糾偏處理，一般大于800mm以上的鉆孔灌注樁，只要施工中按方案要求進(jìn)行挖土，出現(xiàn)質(zhì)量問題的情況較少。

5.基坑挖土施工的安全措施

（1） 基坑挖土前，施工單位，應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)的觀察工作。挖土期間基坑邊嚴(yán)禁大量堆載，地面堆載數(shù)量絕對(duì)不允許超過設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)采用的地面超載值。應(yīng)按規(guī)定由第三方進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2） 嚴(yán)禁人機(jī)同區(qū)作業(yè)，挖掘機(jī)械之間應(yīng)保持安全距離。

（3） 土方開挖后，按現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)要求在基坑的周圍搭設(shè)安全保護(hù)欄桿，避免人員跌落。

（4） 注意觀測(cè)土壁穩(wěn)定和支護(hù)梁的沉降、裂縫發(fā)展情況，發(fā)現(xiàn)有裂縫能時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告處理。

（5） 夜間施工必須配備足夠的照明燈光，以保安全。電器線路專人負(fù)責(zé)，持證上崗。經(jīng)常檢查漏電保護(hù)器是否完好?，F(xiàn)場(chǎng)電線不得亂拉、亂接、亂拖。

（6） 深基坑上下應(yīng)先挖好階梯或支撐靠梯，或開斜坡道，并采取防滑措施，基坑四周應(yīng)設(shè)安全欄桿。

（7） 做好應(yīng)急措施，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備有應(yīng)急措施的砂袋、注漿機(jī)、發(fā)電機(jī)等工具。出現(xiàn)超過設(shè)計(jì)的報(bào)警值時(shí)，應(yīng)及時(shí)組織項(xiàng)目部和有關(guān)專家查明原因，進(jìn)行必要的加固，以確保安全施工。

6.加強(qiáng)質(zhì)量控制主要方法

在軟弱土層中，由于挖土不當(dāng)引起樁身傾斜，甚至樁身斷裂經(jīng)常發(fā)生，主要原因是土質(zhì)太差，土體的含水量高，抗剪強(qiáng)度C、太低，加上挖土方法不當(dāng)?shù)人?。因此要求挖土機(jī)械不利在樁基頂上作業(yè)，運(yùn)土車輛盡量遠(yuǎn)離基坑邊行走，挖出的土嚴(yán)禁堆放在基坑附近；軟弱淤泥本身的流動(dòng)性以及土體中未消散的超孔隙水壓力向開挖方向釋放，產(chǎn)生水平推力，而管樁相對(duì)鉆孔灌注樁來講，對(duì)水平力的抵抗能力更小，樁身隨著土體位移而發(fā)生傾斜；挖土機(jī)械碰撞樁身也會(huì)造成樁頂偏位。

解決此類事故關(guān)鍵在于，防患未然，針對(duì)軟弱土質(zhì)，不光要重視樁基樁施工時(shí)的質(zhì)量，更要加強(qiáng)基坑土方開挖階段對(duì)樁基的保護(hù)，因此要分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，合理選擇開挖土方采用的機(jī)械，施工道路、降水、土體加固等一系列措施，應(yīng)編制基坑圍護(hù)和土方開挖專項(xiàng)施工方案，并按相關(guān)規(guī)定組織專家論證。

土方開挖前應(yīng)檢查地下排水降水情況，合理安排土方運(yùn)輸車的行走路線。土方開挖時(shí)，注意保持基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)或邊坡土體的穩(wěn)定，在基坑內(nèi)部保持相對(duì)的土體穩(wěn)定、平衡，及時(shí)澆筑混凝土墊層，與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的傳力帶也要及時(shí)澆筑，建議先與混凝土墊層同時(shí)澆筑。降低地下水位系統(tǒng)也要檢查是否正常運(yùn)行，防止淤塞。隨時(shí)觀測(cè)周圍的環(huán)境變化以及邊坡的穩(wěn)定，防止基坑圍護(hù)失效引起樁基的質(zhì)量。

7.建議與對(duì)策

在軟土地區(qū)，如設(shè)計(jì)采用管樁基礎(chǔ)，而又無法變更為鉆孔灌注樁時(shí)，則建議采用以下措施，來保證工程樁質(zhì)量：

（1）采用管樁施工，一定要考慮管樁打入時(shí)的擠土作用，會(huì)使附近已打好的樁產(chǎn)生側(cè)向推力，擠土程度的大小除了與樁基置換率（入土的密度）有關(guān)，還與打樁速率及打樁順序有較大關(guān)系。施工時(shí)應(yīng)充分考慮到管樁施工產(chǎn)生的擠土效應(yīng)和基坑深度范圍內(nèi)淤泥質(zhì)土方的情況，防止土方開挖對(duì)樁基產(chǎn)生不利的影響，為此對(duì)管樁施工技術(shù)措施應(yīng)做好預(yù)控。如表層或接近表層的土質(zhì)物理力學(xué)性能較差，樁機(jī)行走和施打時(shí)容易沉陷，表層的深陷會(huì)導(dǎo)致深層土體的位移、周邊土體的隆起，引起管樁偏移、傾斜，甚至樁身斷裂。因此，在樁機(jī)選型和確定打樁路線時(shí)，應(yīng)考慮到表層土地基承載力和軟弱下臥層地基沉降問題。采用表層鋪設(shè)塘渣、枕木、路基箱等方式加固地基，提高場(chǎng)地的地耐力，周邊可考慮應(yīng)力釋放孔、隔震溝、砂井等措施。

（2）對(duì)管樁基礎(chǔ)置換率大于4%時(shí)，建議設(shè)計(jì)采用預(yù)鉆孔取土后沉樁，取土深度視樁距和土的密實(shí)度、滲透性而定，一般為樁長(zhǎng)的1/3～1/2（不超過12m），施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打。施工管樁的壓樁速度應(yīng)進(jìn)行控制，每天的單位面積內(nèi)的沉樁數(shù)量也應(yīng)控制，防止為了工期而盲目搶進(jìn)度，以確保工程術(shù)的施工質(zhì)量。