淺談濱江地區軟土條件下超大深基坑支護設計與施工質量控制要點

摘要：濱江地區地質條件復雜，一般具有水位高、滲透系數大、土質軟弱等特點，以當涂縣濱江四期一組團項目基坑工程實施案例，對超大深基坑支護體系設計及雙軸深攪樁、灌注支護樁+高壓旋噴止水帷幕、高壓旋噴土釘等關鍵技術的施工質量控制要點進行了論述，為后續其他同類基坑工程施工提供了借鑒。

關鍵詞：超大深基坑;雙軸深攪樁;灌注支護樁;高壓旋噴止水帷幕;高壓旋噴土釘

0" "引言

近年來，隨著國家城鎮化建設的步伐不斷加速，群體住宅的規模越來越大，基坑開挖的深度及面積不斷增加，超大深基坑工程支護與降水的安全、經濟、適用問題越來越突出。近年來，隨著深基坑施工經驗的不斷積累，不同的支護及降水方法也應運而生。但超大深基坑開挖及支護結構設計施工的影響因素較多，特別在軟土條件下支護施工的難度較大，基坑支護安全事故時有發生。這不僅影響工程施工進度，造成經濟損失和人員傷亡，也對社會造成了不良負面影響，同時也會嚴重影響企業良好形象。本文結合濱江地區當涂縣濱江四期一組團項目基坑工程設計與施工實例，總結了濱江軟土條件下基坑支護相關技術的質量控制要點。

1" "工程概況

當涂縣濱江四期一組團項目位于當涂縣經濟開發區盛泰路和205國道交叉口西北區域。項目用地約61421.76m2，總建筑面積約124125.52m2，場地內局部有水塘，基坑面積46000m2，基坑深度約5.0m，邊緣周長約1100m，地下1層。基坑外部北側及東側為溝塘，距離最近處僅4m，基坑南側為市政道路盛泰路。地庫墊層底標高+1.650m;場地標高+6.500m，開挖深度4.85～5.25m。

2" "地質條件

2.1" "地質情況

根據工程地質勘察資料，該場地內各巖土層地基自上而下分別描述如下。地質剖面如圖1所示。

①層耕填土：褐色、雜色，濕，成分主要為黏性土，松散，局部臨近溝塘處夾有淤泥及淤泥質土。

②層粉質黏土：褐色，可塑狀，含氧化物、鈣質結核等，局部夾有粉土團塊，斷面光滑稍有光澤，搖振反應弱，干強度及韌性中等。

③層粉土夾粉質黏土：灰褐色，松散狀，含氧化物、鈣質結核等，上部主要為粉土，下部主要為粉質黏土，軟可塑狀，含氧化物、鈣質結核等，搖振反應迅速，干強度及韌性低，中等壓縮。

④層淤泥質粉質黏土：灰黑色，軟弱偏軟，飽和，含少量腐殖植物根莖，有腥臭味，局部含粉細砂。

⑤層粉質黏土夾粉砂：灰褐色，可塑狀，含氧化物、鈣質結核等，斷面稍有光澤，局部含粉細砂，搖振反應一般，干強度中等，韌性中等。

⑥層粉細砂：灰褐色，中密，飽和，含氧化物、云母，局部夾少量粉土，底部夾粉質黏土，黏性土膠結，搖振反應迅速。

⑦層粉質黏土：褐灰色，可塑狀偏軟，含氧化物、鈣質結核等，局部夾中密狀粉土，斷面稍有光澤，搖振反應一般，干強度中等，韌性中等。

2.2" "水文情況

潛水分布于②層粉質黏土或③層粉土夾粉質黏土中，主要由大氣降水和地表徑流補給，排泄以大氣蒸發為主，并與地表水側向互補，隨季節性變化較大，水量一般。承壓水賦存于⑤層粉質黏土夾粉砂及下部各砂性土層中，主要為同層間側向徑流補給，水量較大，經過分層觀測，承壓水頭6.0m左右（高程在-5.000m左右），水位較穩定。勘探期間測得地下水位（靜止）埋深為0.50～2.00m，相應的水位（靜止）標高為5.000～5.500m。該場區水位隨季節變化，冬春季節水位低，夏秋季節水位高，地下水變化幅度在2.5m左右。各土層滲透試驗建議值如表1所示。

2.3" "特殊性巖土

根據本次勘察成果，擬建場地內特殊性巖土主要為填土及淤泥質粉質黏土，具體特點分述如下：

填土為褐色、雜色，成分主要為黏性土，較濕且松散，局部臨近溝塘處夾有淤泥及淤泥質土，含少量碎石、磚塊等建筑垃圾，植物根系較多。層厚 0.80～5.40m，土的均勻性和密實度差，力學性質差，未經處理不可直接作為基礎持力層。

淤泥質粉質黏土為灰黑色，軟弱偏軟、飽和，具有高含水率、高壓縮性、觸變性和流變性等特點，在上覆荷載后較易產生較大的地面形變，并對樁基產生負摩擦力，在地震作用下易產生震陷。

3" "基坑支護方案

3.1" "支護體系

第一段采用復合土釘墻進行支護，上部2.60m一級自然放坡，坡度1：3.0，馬道平臺寬2.0m，下部二級坡坡比1：2.0加二排高壓旋噴土釘，坡面掛網噴漿處理。

第二段采用Φ700@500樁長12000mm雙軸深攪樁格柵式水泥土墻結合放坡支護，坡頂1.0m深度按1：1放坡，掛網噴混凝土厚度80mm，格柵式水泥土墻內外側插入Φ48×3鋼管，沿走向@1000插入長度6000。

第三段采用Φ800@1200 樁長18500mm/16500mm旋挖成孔灌注樁加上部1m深度范圍1：1放坡支護，上部2m深度按1：1.5放坡支護，坡面掛網噴漿處理。

第四段采用一級自然放坡，坡比1：3.0，坡面插筋12@2000插筋長2000mm，坡面掛網噴漿處理。

第五段采用復合土釘墻進行支護，一級自然放坡，坡比1：1.2，加三排高壓旋噴土釘，坡面掛網噴漿處理。

3.2" "止水體系

采用雙排連續雙軸深攪樁Φ700@500搭接雙軸攪拌樁進行止水，其中第三段采用Φ600@450L高壓旋噴樁進行止水。

3.3" "排水體系

坑內采用輕型井點結合管井進行降水，基坑頂部及底部設置排水溝及集水井。

3.4" "工程難點

基坑面積大、開挖深度不同，北側及東側毗鄰溝塘，基坑轉角多，基坑支護設計參數取值的準確性難以精確把控，設計時優化轉角支護形式。

場地地質條件復雜，擬建場區內有多處水塘，土質軟弱，其下淤泥層深厚，毗鄰溝塘較近區域無放坡面，擬采用懸臂支護樁。擬采用泥漿護壁旋挖成孔工藝，為保證止水效果，采用高壓旋噴樁進行樁間止水帷幕施工。

地下水位較高，北側及東側存在現狀水系，設計采用基坑內增加布設輕型井點降水，適當延長降水周期，以提升地庫土方及結構施工期間降水效果。地庫結構完成后將管井作為泄壓井繼續使用，以減輕地下水浮力對結構的影響。支護形式多樣，對專業技術要求高，工期緊，質量控制難度大，針對各質量控制點多面廣需要采取具體控制措施。

4" "關鍵技術施工質量控制要點

4.1" "雙軸深攪支護樁施工

采用雙軸深層攪拌樁機施工，葉片直徑為700。攪拌樁樁位偏差不超過5cm，樁身垂直度誤差不超過1/200，樁徑偏差不大于1cm。水泥采用PO42.5級普通硅酸鹽水泥，要求水泥應新鮮、干燥、無結塊現象。漿液水灰比為0.50～0.55，送漿壓力為0.4～0.6MPa。穿越粉土、粉砂范圍，宜摻入5～10kg/m3膨潤土。

雙軸攪拌樁采用四攪二噴攪拌工藝，水泥摻量20%，空攪部分水泥摻量8%。水泥和原狀土需均勻拌和，下沉及提升均為噴漿攪拌，下沉速度為0.5～0.6m/min，提升速度控制在0.60m/min左右。壓漿速度應和提升（或下沉）速度相配合，以確保額定漿量在樁身長度范圍內均勻分布。

因故擱置超過2h以上的拌制漿液應作廢漿處理。施工時若因故停漿，應在恢復壓漿前將雙軸攪拌機提升或下沉0.5m后再進行注漿攪拌施工。搭接施工的相鄰樁，施工間歇時間不應超過12h，如超過需采取有效措施進行加強，建議在冷縫處外側加打一根攪拌樁。支護剖面如圖2所示。

4.2" "灌注支護樁+高壓旋噴止水帷幕

毗鄰溝塘較近區域因無放坡面，采用懸臂支護樁擬采用泥漿護壁旋挖成孔工藝。為保證止水效果，采用高壓旋噴樁進行樁間止水帷幕施工。支護樁混凝土等級為C30，冠梁混凝土等級為C30。

4.2.1" "旋挖樁成孔要求

旋挖樁成孔應符合下列要求如下：成孔施工采用跳鉆方式，每隔2根樁跳鉆。樁芯混凝土灌注后達到設計強度的80%方可開鉆相鄰樁孔。應采取有效措施保證機械穩定、安全作業。鉆桿應保持垂直穩固、位置準確，防止因鉆桿晃動引起擴大孔徑。成孔施工時應制備泥漿。鉆孔取土鉆至設計標高時應采取有效措施防止塌孔、縮徑。鉆斗倒出的渣土距樁孔口的最小距離應大于6m，并應隨時清除，遇到地下水、塌孔、縮孔等異常情況時應及時處理。成孔達到設計深度后，孔口應予保護。直接成孔困難時，應采用泥漿護壁或鋼套筒輔助施工成孔，確保成孔質量。

成孔允許偏差應滿足下列要求：樁徑允許偏差，±50mm;樁垂直度允許偏差，0.5%;沿軸線方向允許偏差，d/4且不大于150mm。

4.2.2" "鋼筋籠制作與施工要求

鋼筋籠制作與施工應符合下列要求：鋼筋籠外箍筋為螺旋箍。主筋采用雙面搭接焊接，焊縫長5d，加勁筋與主筋點焊連接。鋼筋籠吊裝時應防止變形、碰撞，就位后立即固定。固定鋼筋籠必須校正樁位及垂直度。

4.2.3" "樁身混凝土澆灌要求

樁身混凝土澆灌應符合下列要求：成孔完畢，巖土層性質、樁長、樁頂樁端標高、孔底沉渣等經相關單位等部門驗收合格后，方可進行樁身混凝土澆灌。樁身塌落度宜為160～200mm。樁混凝土要振搗密實，每根樁的樁身混凝土必須連續澆灌，不得留施工縫。灌注混凝土前，應在孔口安放護孔漏斗，然后放置鋼筋籠，并應再次測量孔內虛土厚度。澆筑樁頂以下5m范圍內混凝土時，應隨澆筑隨振搗，每次澆筑高度不得大于1.5m。

4.2.4" "冠梁施工要求

冠梁每一支護段應一次性澆灌完成。施工時應注意轉角的鋼筋連接。主筋錨固長度35倍直徑，且應穿過節點中心線。冠梁施工時，應將樁頂浮漿、低強度混凝土及破碎部分清除。

4.2.5" "高壓旋噴樁施工要求

高壓旋噴樁注漿材料采用P.O42.5級水泥，注漿壓力不小于25MPa，水灰比為1：1，每米水泥用量最低不小于180kg。若相鄰樁施工超過72h，應在外側補樁2根，以保證樁相互搭接及止水效果。

施工工藝應采用二重管法。工程樁施工前應每臺機試樁2～3根，按成樁直徑要求確定旋噴回轉速度、鉆桿提升速度、注漿壓力、泥漿流量、噴嘴直徑等施工參數。噴嘴直徑不宜大于2.2mm。

孔位偏差應≤50mm，鉆桿垂直度應≤0.5%。噴射作業時孔口返漿量應小于注漿量的20%。分段提升注漿管時搭接長度不小于100mm。嚴格控制注漿壓力、水灰比，確保樁徑及樁體質量。若孔口冒漿過大或周邊土體沉降過大宜采用跳孔多序次施工順序。串孔冒漿時應進行二次注漿。支護樁齡期達到15d后方可旋噴樁施工，采用止水帷幕外側注水，基坑內側進行抽水試驗，確定止水帷幕滲透系數，檢驗止水效果。第三段支護剖面如圖3所示。

4.3" "高壓旋噴土釘施工

一般土釘支護僅適用于地下水位以上或人工降水后的黏性土、粉土、雜填土及非松散土砂土等，對于淤泥質土及未經降水處理地下水位以下的土層地基加固效果欠佳。由于項目水位高、土質軟弱，擬設計一種高壓旋噴成孔注漿工藝，配合一般鋼筋土釘與土體共同作用以增強支護體的整體性。采用單重管旋噴樁成孔注漿，機械選用GL-4000C型履帶式全液壓旋噴鉆機。具體施工求如下：

采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比為1（可視現場土層情況適當調整）;注漿壓力不小于20MPa;水泥漿應拌和均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿應在初凝前用完。旋噴攪拌的進退次數為各1次，旋噴樁進退速度宜控制在0.1～0.2m/min范圍內。漿液滲透直徑不小于400mm，每延米水泥摻入量180kg，具體根據實際需要確定。

鉆桿的旋轉與提升必須連續、不中斷。噴射孔與高壓注漿泵的距離不宜大于50.0m。局部遇障礙物時，允許微調土釘位置和方向，鉆孔的位置與設計位置的偏差≤50mm。實際孔位、孔深和每個鉆孔內的地下障礙物及與巖土工程勘察報告不符等情況，均進行詳細記錄。

旋噴樁施工時，應控制好施工參數和施工速度，防止由于旋噴樁施工對周邊構筑物產生不利影響。旋噴樁施工期間，應密切觀察周邊構筑物變形，如果變形超過報警值，應立即停止施工，調整施工參數和速度。旋噴樁成樁后，立即插入筋材。鋼筋直徑25mm，長度9/12m，間距1.5m。高壓旋噴土釘如圖4所示。

5" "結語

濱江軟土條件下超大深基坑設計采用的支護方式，受地質、周邊環境、工期、造價等影響因素多。在復雜條件下，經濟適用高效的支護設計是一項系統性的工作，為有效控制基坑支護造價，應重視巖土勘察的試驗數據的準確性，并結合當地基坑實際施工經驗進行經濟合理的支護方式。

本基坑工程采用高壓旋噴土釘，僅適用于地下水位以上或人工降水后的黏性土、粉土、雜填土及非松散土砂土等，對于淤泥質土及未經降水處理地下水位以下的土層地基加固效果欠佳。由于項目水位高、土質軟弱，采用了一種高壓旋噴成孔注漿工藝，配合一般鋼筋土釘與土體共同作用，以增強支護體的整體性。該工藝實施效果佳、安全可靠，為同類基坑邊坡支護提供了寶貴經驗。

本項目現場的地下水位高、土質軟弱，基坑土壤滲水性強，東南側毗鄰外部溝塘，施工作業面狹窄。本項目設計采用灌注支護樁+高壓旋噴止水帷幕形式，起到了支護及止水帷幕的雙重作用。實踐證明，該種組合支護方式止水及支護效果良好，滿足施工要求。

參考文獻

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