泉州豐澤某軟弱土場(chǎng)地巖土工程勘察與基坑支護(hù)設(shè)計(jì)探究

林華彬

隨著近些年我國(guó)城鎮(zhèn)化的加快，我國(guó)建筑行業(yè)獲得了快速發(fā)展的機(jī)會(huì)，為了充分的利用城市土地發(fā)揮最大的利用率，很多城市對(duì)地下空間開發(fā)的力度正在逐漸的擴(kuò)大，地下商場(chǎng)、車庫等建筑興建于建筑林立的鬧市區(qū)當(dāng)中，這些地區(qū)地下管線交錯(cuò)，對(duì)環(huán)境的保護(hù)要求較高，這給基坑施工作業(yè)帶來了很大的麻煩，尤其是在軟土地質(zhì)的地區(qū)，如何讓天然含水量高、壓縮性強(qiáng)、抗剪能力較差、易發(fā)生變形和失穩(wěn)的軟土地基保持穩(wěn)定，成為了很多設(shè)計(jì)和施工單位頭痛的問題。想要做好軟土地區(qū)的施工，首先應(yīng)該高度重視巖土工程勘察，根據(jù)勘察報(bào)告的內(nèi)容和工程實(shí)際情況，做好對(duì)基坑內(nèi)支護(hù)體系方案的設(shè)計(jì)，這樣才能在保證施工安全的前提下建設(shè)出高質(zhì)量的穩(wěn)定建筑，這能夠保障建筑使用者的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

1 工程概況簡(jiǎn)述

華大創(chuàng)業(yè)園項(xiàng)目位于泉州市豐澤區(qū)泉秀東街南側(cè)，建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目建設(shè)用地面積約為4285.8m2，建筑占地面積為1020.0m2，總建筑面積約為7570.09m2，10層，框架結(jié)構(gòu)，設(shè)有一層地下室，其中地上建筑面積為4998.90m2，地下建筑面積為2571.19m2。

擬建工程采用樁基，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》，擬建工程的重要性等級(jí)為二級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度為二級(jí)，地基復(fù)雜程度為二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)。按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行劃分，擬建物的抗震設(shè)防類別為丙級(jí)，屬于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類型。

2 巖土工程勘察

本次巖土工程勘察主體建筑與基坑工程一同進(jìn)行，主要查明場(chǎng)地地基土的穩(wěn)定性、地層結(jié)構(gòu)、持力層以及下臥層的工程特性，查明地下水的賦存條件及滲透性，準(zhǔn)確的提供滿足設(shè)計(jì)以及施工要求的相關(guān)巖土參數(shù)，確定地基承載能力，將地基變形情況進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，為地基基礎(chǔ)施工、基坑支護(hù)、工程降水以及施工方案的確定提供合理建議，并針對(duì)建設(shè)場(chǎng)地不良地質(zhì)情況，提出建筑物防治的相關(guān)建議。

2.1 勘察工作布置

根據(jù)甲方提供擬建物的總平面布置圖，沿?cái)M建物輪廓線及主要柱列線位置布置勘探孔16個(gè)，編號(hào)為ZK1-ZK16。取土試樣鉆孔按鉆探孔總數(shù)的1/3以上，計(jì)8個(gè)均為控制孔。由于擬建場(chǎng)地的距離已建建筑較近，無空間可施工，未布置基坑外圍孔，主要參照主樓孔的數(shù)據(jù)及收集資料進(jìn)行綜合分析，均進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖巖不少于6～8m。

2.2 具體勘察方法

本次勘察手段采用收集資料、鉆探取芯、取土樣室內(nèi)測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試等綜合手段進(jìn)行。結(jié)合勘察技術(shù)要求及擬建構(gòu)筑物的特性本次勘察主要思路及重點(diǎn)：①巖土空間展布：鉆探采用全孔取芯；②巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)：取I級(jí)、原位測(cè)試；③水文地質(zhì)、水位觀測(cè)、抽水試驗(yàn)。

2.2.1 鉆探

本次勘察外業(yè)鉆探施工采用XY-100型液壓回轉(zhuǎn)工程鉆機(jī)配合優(yōu)質(zhì)泥漿和套管護(hù)壁、回旋鉆進(jìn)、干鉆取芯和“無泵投球”取芯鉆進(jìn)，各巖土層回次進(jìn)尺、巖芯采取率均符合規(guī)范要求，基坑開挖深度范圍內(nèi)采用全孔取芯，查明上部各巖土層結(jié)構(gòu)。

2.2.2 取樣及標(biāo)貫

采取的原狀土試樣質(zhì)量等級(jí)為I級(jí)。取樣時(shí)，軟土原狀土樣采用薄壁取土器配合鉆機(jī)以快速靜力連續(xù)壓入法取樣，可～硬塑黏性土原狀土樣采用三重管單動(dòng)回轉(zhuǎn)取土器取樣，取樣間距約2.0m，取樣孔徑不小于108mm。擾動(dòng)土樣在標(biāo)貫器或巖芯中采取，其中砂類土擾動(dòng)樣不少于1kg。巖石樣使用金剛石鉆頭巖芯管采取。采取的巖土試樣密封后均置于溫度及濕度變化小的環(huán)境中。原狀土樣運(yùn)送前采用專用土樣箱包裝，土樣之間用軟柔緩沖材料填實(shí)。一箱土樣總重不超過40kg。并采用小型汽車及時(shí)送達(dá)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。

地下水試樣按不同含水層分層采取。取樣前，用擬取的地下水反復(fù)沖洗容器不少于3次，每組水樣各取2件（每件水量不少于500ml），其中1件在現(xiàn)場(chǎng)取出后加入大理石粉搖勻密封，并及時(shí)送往室內(nèi)試驗(yàn)。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)在粘性土、砂土及全～強(qiáng)風(fēng)化巖等層中進(jìn)行，豎向測(cè)試間距1.0---2.0m，重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)在雜填土層中進(jìn)行。試驗(yàn)采用自動(dòng)落錘裝置，錘質(zhì)量為63.5kg，落距為76cm，鉆桿直徑42mm。

2.2.3 室內(nèi)試驗(yàn)

室內(nèi)土工試驗(yàn)主要執(zhí)行國(guó)標(biāo)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-2019）。

（1）原狀土樣以常規(guī)試驗(yàn)為主，測(cè)定出土的物理指標(biāo)、強(qiáng)度指標(biāo)、壓縮性指標(biāo)等，軟土進(jìn)行三軸試驗(yàn)（不固結(jié)不排水），巖土抗壓試驗(yàn)。

（2）砂土進(jìn)行顆粒分析。

（3）場(chǎng)地水腐蝕性分析，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）等有關(guān)規(guī)范，判定地下水和地下水位以上的土對(duì)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性。

2.3 地形地貌、周邊環(huán)境及巖土層結(jié)構(gòu)特征

擬建場(chǎng)地位于泉州市豐澤區(qū)泉秀東街南側(cè)，擬建場(chǎng)地地貌屬海陸相沖淤積平原地貌單元，地基土為人工回填、沖（海）積、風(fēng)化殘積成因類型，后因建設(shè)需要經(jīng)人工平整成現(xiàn)狀，場(chǎng)地較平坦開闊，勘察期間測(cè)得各鉆孔標(biāo)高為4.11～4.68m。

擬建場(chǎng)地周邊為已建建筑，場(chǎng)地北側(cè)基坑距紅線約5.0m，紅線外為一幢已建16F的單身公寓，東側(cè)基坑距紅線約5.0m，紅線外為一幢已建3F教學(xué)樓，南側(cè)基坑距紅線約5.50m，紅線外為一幢已建3F的體育館，西側(cè)基坑距紅線約5.0m，紅線外為兩幢已建19F住宅樓，周邊建筑基礎(chǔ)均采用樁基，紅線周邊場(chǎng)地東側(cè)、西側(cè)均分布有雨、污水及電力管線等地下埋藏物。

根據(jù)鉆孔揭示，本場(chǎng)地主要分布的土層主要為表層人工填土①、粉質(zhì)粘土②、淤泥③、粉細(xì)砂④、淤泥⑤、淤泥質(zhì)粘土⑥、中細(xì)砂⑦、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑧、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑨、中風(fēng)化花崗巖⑩，基坑開挖區(qū)內(nèi)土層主要為上部的人工填土①、粉質(zhì)粘土②、淤泥③、粉細(xì)砂④層。代表性的地層剖面詳見下圖：

圖1 代表性地質(zhì)剖面圖

2.4 場(chǎng)地地下水類型、埋藏條件及抽水試驗(yàn)

地下水主要為上部土層孔隙型潛水，中部第四系沖海積層孔隙型承壓水及下部巖體風(fēng)化層孔隙裂隙承壓水三大類型，各含水層具體埋藏與賦存條件分述如下：

（1）上部土層孔隙型潛水

主要賦存于淺層分布的雜填土①層中，富水性及透水性較差，主要接受地表水體及大氣降水的入滲補(bǔ)給，靠蒸發(fā)及沿地勢(shì)向低處排泄。水位受季節(jié)影響較大，年水位變幅約1.00～1.50m。

（2）中部第四系沖海積層孔隙型承壓水

主要賦存于粉細(xì)砂④、中細(xì)砂⑦，空隙連通性好，透水性強(qiáng)，主要接受含水層側(cè)向逕流補(bǔ)給，沿地勢(shì)向低處排泄。含水層水位受季節(jié)影響不大，年水位變幅約0.50m。其中中細(xì)砂⑦孔隙型承壓水與下部巖體風(fēng)化層孔隙裂隙承壓水具一定的水力聯(lián)系。

（3）下部巖體風(fēng)化層孔隙裂隙承壓水

主要賦存于砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑧、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑨、中風(fēng)化花崗巖⑩層孔隙裂隙中，其孔隙裂隙發(fā)育程度不均，其透水性和富水性很不均勻。砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑧、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑨、中風(fēng)化花崗巖⑩層裂隙較發(fā)育，連通性較好，水量受裂隙發(fā)育程度的影響，并且具有各向異性和不均勻性，透水性一般弱-中等，富水性弱-中等。以上含水帶具直接水力聯(lián)系。主要接受含水層側(cè)向逕流補(bǔ)給，水位受季節(jié)影響變化較小，年水位變幅一般小于0.50m。

場(chǎng)地地下水在勘察期間測(cè)得的地下水穩(wěn)定水位埋深變化在1.80～2.70m（標(biāo)高1.51～2.59m），初見水位埋深變化在1.50～2.40m。勘察期間，于ZK6進(jìn)行分層水位觀測(cè)，測(cè)得陸地鉆孔粉細(xì)砂④、中細(xì)砂⑦層承壓水位埋深分別為6.20m、24.70m，水位標(biāo)高分別為-1.73m、-20.23m，根據(jù)該區(qū)域的水文地質(zhì)資料及擬建場(chǎng)地的地質(zhì)情況，經(jīng)踏勘時(shí)了解擬建場(chǎng)地段及臨近場(chǎng)地的地質(zhì)資料，不同季節(jié)、條件場(chǎng)地地下水位將有所升降，升降幅度約1.0m左右，近3～5年的地下最高水位標(biāo)高約為2.50～3.50m，歷史最高水位標(biāo)高約為4.0m，場(chǎng)地室外地坪標(biāo)高的改變將改變現(xiàn)狀水文地質(zhì)條件，而引起地下水位改變。

為查明含水層的滲透性能，給基坑降水設(shè)計(jì)等提供水文地質(zhì)參數(shù)，對(duì)基礎(chǔ)施工有影響的含水層進(jìn)行抽水試驗(yàn)。

勘察期間對(duì)施工有影響含水層主要有雜填土①及粉細(xì)砂④，雜填土①富水性及透水性較差，受季節(jié)性影響較大；粉細(xì)砂④為強(qiáng)透水層。野外鉆探選擇有代表性的ZK9鉆孔，對(duì)粉細(xì)砂④進(jìn)行抽水試驗(yàn)，按三次降深要求進(jìn)行，降深主要考慮基坑開挖的最大深度和含水層底板的深度等因素，穩(wěn)定水位延續(xù)時(shí)間不小于8h（流量、抽水孔水位、觀測(cè)孔的水位均為穩(wěn)定）。試驗(yàn)時(shí)用三角堰觀測(cè)抽水孔的涌水量，鉆孔內(nèi)水位用帶有刻度的專用測(cè)繩配萬用表進(jìn)行測(cè)量，抽水試驗(yàn)設(shè)備采用深井潛水泵。

根據(jù)抽水試驗(yàn)成果，確定場(chǎng)地的粉細(xì)砂④滲透系數(shù)為8.3*10-2cm/s。

2.5 軟土震陷及砂土液化判別

擬建場(chǎng)地處于抗震設(shè)防烈度七度區(qū)，根據(jù)波速測(cè)試報(bào)告，淤泥③、淤泥⑤剪切波速Vs大于90 m/s，因此在七度地震力作用下可不考慮震陷影響。

依據(jù)國(guó)標(biāo)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010）（2016版）第4.3.3條規(guī)定，對(duì)粉細(xì)砂④、中細(xì)砂⑦層進(jìn)行初步液化判別，粉細(xì)砂④、中細(xì)砂⑦層屬于第四系全新世沉積，在7度地震時(shí)可能產(chǎn)生液化，其中中細(xì)砂⑦埋深≥20m可不進(jìn)行液化判別。經(jīng)計(jì)算，粉細(xì)砂單孔液化指數(shù)為4.76～14.40，單孔液化指數(shù)平均值為9.05，擬建場(chǎng)地為中等液化場(chǎng)地。地基液化等級(jí)為中等時(shí)，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

本工程設(shè)一層地下室，擬建建筑設(shè)計(jì)室內(nèi)地坪標(biāo)高±0.00=4.90m，現(xiàn)有場(chǎng)地地面黃海高程按4.200m左右平整。地下室底板面設(shè)計(jì)標(biāo)高為-0.10m，純地下室底板厚300mm，底板下墊層100mm，純地下室基坑底板墊層底的標(biāo)高約為-0.50m，開挖深度約4.70m，主樓區(qū)承臺(tái)基坑開挖至標(biāo)高約為-1.50m，開挖深度約5.70m。本基坑工程的安全等級(jí)為二級(jí)，工程重要性系數(shù)取γ=1.00。本基坑支護(hù)工程為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，使用期限為一年。

結(jié)合該場(chǎng)地的周邊環(huán)境及巖土特征，本項(xiàng)目基坑支護(hù)的重點(diǎn)是止土與止水，此外應(yīng)控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，以保證周邊管線、

建筑物的正常使用。從本工程的地層分布、地下水賦存及分布情況、開挖深度、結(jié)合周邊的環(huán)境情況，本項(xiàng)目選用支護(hù)樁方案，從“鋼板樁”、“SMW工法樁”、“灌注樁”等進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選后采用了“SMW工法樁”，為了控制開挖變形量，基坑采用了SMW工法樁+鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐體系，具體實(shí)施如下：上部1.5m采用1：1.5坡率放坡，坡面采用掛6.5鋼筋間距250mm*250mm布置，噴射C20砼60mm形成護(hù)面結(jié)構(gòu)。基坑四周均采用單排SMW工法樁支護(hù)，前、后排樁相切，攪拌樁內(nèi)插型鋼HM488*300*11*18，放坡坡腳處采用三軸攪拌樁為650@450，經(jīng)驗(yàn)算，三軸攪拌樁樁長(zhǎng)14.5～17.5m，攪拌樁內(nèi)插型鋼HM488*300*11*18樁長(zhǎng)15～18m。支護(hù)剖面如下：

圖2 支護(hù)剖面圖

根據(jù)《華大創(chuàng)業(yè)園巖土工程勘察報(bào)告》填土①上部土層孔隙型潛水，受大氣降水影響較大，勘察期間地下水標(biāo)高在1.51～2.59m；粉細(xì)砂④中的孔隙承壓水，水位標(biāo)高0.20m～-1.73m左右?；娱_挖至地板標(biāo)高為淤泥③層，經(jīng)驗(yàn)算，基坑開挖至坑底會(huì)產(chǎn)生突涌，因此，需要采取降水措施降低粉細(xì)砂④的承壓水頭高度。

本工程基坑采用三軸水泥攪拌樁隔水與管井降水法相結(jié)合,形成封閉狀止水帷幕，并在坑內(nèi)布置降水井和降壓井，同時(shí)在基坑坑內(nèi)周邊布置適量集水坑用于疏干基坑積水。根據(jù)地層分布情況和承臺(tái)分布特點(diǎn),在基坑內(nèi)部共布置9口疏干井,井深約15～18m,要求降水管井穿透粉細(xì)砂④,并進(jìn)入下臥層⑤淤泥層不少于1.0m；布置10口降壓管井,井深約15～18m,要求降水管井穿透粉細(xì)砂④,并進(jìn)入下臥層淤積層不小于1.0m。同時(shí)為防止周邊臨近建筑沉降，沿基坑外圍布置了13口回灌井。在降水期間加強(qiáng)水位監(jiān)測(cè),在滿足施工要求的前提下,盡可能的少抽取地下水,以保持基坑外圍合理的地下水位,根據(jù)水位及變形監(jiān)測(cè)情況,同時(shí)預(yù)留回灌措施。

4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置、施工及監(jiān)測(cè)情況

4.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

在基坑支護(hù)施工前，要布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)基坑周邊建筑物、道路的沉降情況進(jìn)行觀測(cè)，同時(shí)還要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平方向的位移情況進(jìn)行觀測(cè)，做好支撐梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)、支護(hù)樁測(cè)斜以及立柱沉降等。

布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的時(shí)候，要充分結(jié)合工程的性質(zhì)、周邊環(huán)境以及地下管線分布等相關(guān)的因素。應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)該布置在支護(hù)結(jié)構(gòu)中的最不利位置和斷面處，例如在最大變形處以及最大應(yīng)力處。在多項(xiàng)監(jiān)測(cè)同時(shí)進(jìn)行的時(shí)候，應(yīng)該將監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置與時(shí)間和空間進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)能夠同時(shí)對(duì)多處物理變化量進(jìn)行反映，使其能夠觀測(cè)到內(nèi)在的聯(lián)系和變化規(guī)律。監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)該重點(diǎn)在降水以及挖掘土方影響最大的區(qū)域進(jìn)行設(shè)施，能夠?qū)χёo(hù)結(jié)構(gòu)變形情況、建筑物變形情況以及地下水位情況進(jìn)行觀測(cè)。此外監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置還要和施工方法和施工流程相結(jié)合，考慮施工過程對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的影響。

4.2 施工及監(jiān)測(cè)情況

本項(xiàng)目基坑支護(hù)施工于2019年10月9日開始施工，于2020于6月24日基坑支護(hù)完工并回填至整平標(biāo)高，達(dá)到勘察設(shè)計(jì)的要求。

根據(jù)本次在基坑結(jié)構(gòu)、建筑物周邊布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果如下：

監(jiān) 測(cè) 項(xiàng) 目 監(jiān) 測(cè) 成 果 設(shè)計(jì)預(yù)警值1、深層土體位移監(jiān)測(cè)累計(jì)最大變形量范圍值為10.53～30.79mm，累計(jì)最大變形量為C11孔：30.79mm。各孔變形量正常，未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于3mm/d或累計(jì)超過40mm。2、坡頂水平位移監(jiān)測(cè)累計(jì)最大位移量范圍值為11.0～24.0mm，累計(jì)最大位移量為J11：24.2mm，未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于3mm/d或累計(jì)超過35mm。3、坡頂豎向位移監(jiān)測(cè)累計(jì)最大沉降量范圍值為15.0～21.1mm之間，最大值為J11：21.1mm，未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于3mm/d或累計(jì)超過30mm。4、圍墻沉降監(jiān)測(cè)累計(jì)最大沉降量范圍值為3.6～11.8mm，最 大 值 為Q11：11.8mm，未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于3mm/d或累計(jì)超過30mm。5、周邊建筑沉降最大累計(jì)沉降量范圍值為0.3～1.5mm，最 大 值 為Q11：1.5mm，未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于2mm/d或累計(jì)超過30mm。6、周邊道路沉降累計(jì)最大沉降量范圍值為3.5～18.8mm之間，最大值為D13：18.8mm，未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于2mm/d或累計(jì)超過30mm。7、地下水位監(jiān)測(cè)累計(jì)最大位變形量在18～22cm之間，最大值為W3：22cm，未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于500mm/d或累計(jì)值為1000mm。8、立柱豎向位移各觀測(cè)點(diǎn)變化量均未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。變化速率大于2mm/d或累計(jì)超過25mm。9、圈梁、支撐梁鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)應(yīng)力變化量均未超出設(shè)計(jì)預(yù)警值。 （65%）*f1

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，本項(xiàng)目基坑支護(hù)工程各項(xiàng)指標(biāo)均未達(dá)到預(yù)警的條件，滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

軟弱土地基基坑施工存在地基土易變性、開挖難度大的問題，在施工的過程中，首先應(yīng)該保證施工及周邊條件的安全，為施工提供充足的共建。通過對(duì)華大創(chuàng)業(yè)園工程的施工過程和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可以得出如下結(jié)論：1、軟弱土地區(qū)基坑支護(hù)的重點(diǎn)是需要將軟弱土層內(nèi)部的力學(xué)特性以及夾層的情況進(jìn)行查明，核實(shí)地下水賦存的情況之后，再設(shè)計(jì)相關(guān)的基坑支護(hù)體系，工法樁施工的方式對(duì)于基坑體積較小深度較淺的情況，有著非常良好的應(yīng)用效果。2、對(duì)于相近似的地質(zhì)、水文及周邊條件，采用用SWM工法樁是確實(shí)可行的。