軟土地區的砂層深基坑建筑施工方案

　　這篇建筑工程師論文發表了軟土地區的砂層深基坑建筑施工方案，我國國內建筑行業發展十分迅速, 在施工技術方面積累了豐富的實踐經驗, 巖土工程深基坑支護作為建筑工程中常見的一種施工技術, 同樣取得了巨大的發展和進步。

　　關鍵詞：建筑工程師論文投稿,軟土地區;厚砂層;深基坑;濱海沖積平原;變形

　　引言

　　隨著我國城市建設的蓬勃發展，研究在沿海沖積平原高水位、厚軟弱土層和砂層等復雜地質條件下，確保工程安全，為相似工程提供借鑒是必要的。本文選取寧波市軌道交通建設中某段明挖區間作為研究對象。建設場區為濱海沖海積和沖湖積平原，屬于典型的軟土地質，在開挖范圍存在約10.5m厚的砂土層，同時蘊含復雜承壓水層。考慮到場區地質條件的復雜，故在基坑圍護結構設計、施工中應采取相應措施以確保基坑自身及周邊環境安全。

　　1工程概況

　　本工程基坑長約124m，寬約22.3～24.6m，基坑深約24.8～26.4m。基坑施工范圍內分布有①1c層素填土、①3層淤泥質粉質黏土、②2層淤泥質黏土、③1層粉砂、③1b層層狀粉砂、④1層淤泥質粉質黏土等，其中③1層粉砂、③1b層層狀粉砂最厚約10.5m，基底位于④1層淤泥質粉質黏土。建設場區水文條件復雜，主要包括③層、⑧層承壓含水層，其中③層承壓含水層頂板埋深約12.9m、厚約10.5m、水頭埋深1.2m;⑧層承壓含水層頂板埋深約52m、厚約13m、水頭埋深2.8m;均具有透水性強、水量大的特點。

　　2難點分析

　　根據工程特點，主要存在以下四個方面的難點：

　　(1)地連墻成槽。建設場區工程地質與水文地質條件復雜，廣泛分布有飽和軟土層(主要為淤泥質土)，具有厚度大、物理性質差、壓縮性高和呈流變性等特點，同時砂層較厚，最厚約10.5m，地連墻成槽過程中由于泥漿滲透力無法與槽壁土壓力維持平衡，極易發生塌孔和超挖現象，地連墻施工質量和基坑開挖安全難易保障。

　　(2)軟土施工。開挖范圍存在較厚的淤泥質黏土，該土層具有孔隙率大、含水量高、土體強度低、土體擾動后易產生流變等不良地質特性。造成土方開挖困難易流灑，挖機行走困難并對基底土層擾動出現“和稀泥”現象，同時內支撐架設施工困難且預加力損失嚴重。這些因素均不利于基坑變形控制，嚴重影響周邊環境的安全。

　　(3)承壓水處理。場區水文條件復雜，承壓水層具有透水性強、水量大且水頭較高的特點。③層承壓水層極易由于地連墻施工質量造成透水流沙，從而引發基坑危險;⑧層承壓水層在基坑開挖過程容易造成基坑突涌，而泄壓易造成周邊不均勻沉降和城市淡水資源的浪費，故承壓水處理是本工程的重難點之一。

　　(4)支護體系選擇。本工程基坑最深26.4m、最寬24.6m，且所處場區地質條件復雜。支護結構設計中不僅要保證基坑的安全，還應考慮施工的難度。合理的支護體系不僅是工程質量、安全的前提和保障，也能夠使工程順暢實施。

　　3設計措施

　　針對難點，本工程擬采取以下設計措施以確保自身和周邊環境安全，降低實施風險。

　　3.1減壓降水成槽措施

　　通常地連墻成槽時注意控制施工參數和提高泥漿質量與比重，但本工程砂層較厚，仍具有超挖和塌孔危險，為保證成槽、結構的質量和安全，考慮在地連墻槽壁兩側砂層上下2m范圍內采用三軸攪拌樁進行加固。但鑒于對工程安全、質量、經濟、科學實施等方面的綜合考慮，通過采取試驗手段對成槽質量進行研究、評價，最終選取適合工程特點且經濟有效的工程措施。結合周邊環境情況和設計方案，制定成槽試驗方案。為此，通過試驗對比正常條件下和采取減壓降水措施下成槽施工效果，見圖1、圖2。針對厚砂層采取減壓降水措施能夠確保地連墻成槽時槽壁的質量和穩定。和槽壁加固等其他穩定槽壁措施對比分析，減壓降水成槽措施還具有節約工程費用、縮短工期、施工簡便等特點。根據試驗結果，減壓降水井沿地墻兩側錯開布置，降水井間距16m左右(3幅墻)，減壓降水深度為7～8m較為合適。

　　3.2坑內弱加固

　　鑒于厚淤泥質地層施工特點：基坑開挖緩慢，支撐架設不及時，被動土層擾動流變，時空效應難以發揮等[1]。在設計中對坑內軟弱土層采取攪拌樁抽條弱加固，加固采用水泥強度等級不低于P.O42.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量≮7%，加固后土體28d無側限抗壓強度應≮0.5MPa。

　　3.3接縫止水

　　考慮到③層承壓水層較厚且均位于基坑開挖范圍，極易因地連墻施工質量和基坑變形導致透水流沙事故發生，故在連續墻接縫處外側采用3根Φ800旋噴樁止水，加固為③層頂底板上下2m之間范圍。

　　3.4承壓降水與回灌

　　根據本工程情況及承壓水層透水性強、水量大的特點，經核算需在基坑開挖至22m深時對承壓水進行泄壓處理。為了避免降水導致的區域沉降，同時響應寧波市政府限制開采⑧層地下水的號召，最初方案考慮加深地連墻隔斷承壓水，屆時地連墻需做至68m深。該方案存在施工難度較大、造價高且墻體易開叉導致隔水效果不理想等問題。經研究分析，在基坑邊按需設置降壓井，同時在基坑外25m處間隔布設回灌井。施工期間要求施工單位根據現場實測水頭按需降水，同時結合觀測井中監測數據進行壓力回灌，減小區域沉降和水資源浪費。

　　3.5優化支護體系

　　近年來，軟土地區基坑工程如雨后春筍般出現，同時事故也頻頻發生。通過案例研究，發現坑外軟土較難提供可靠反力，導致鋼支撐預加力損失嚴重，誘使支撐脫落，從而引發一系列災難性后果，俗稱“包餃子”。對此，設計中內支撐采用兩道混凝土支撐，增加冗余約束，同時將混凝土支撐端部由八字撐優化為角板撐，在保證基坑安全的同時也便于土方開挖施工。由于場區砂層較厚，為了滿足支撐強度和穩定性要求，原方案采用雙拼Φ609鋼管支撐。我院通過對其他地區Φ800鋼管支撐考察、分析，決定在寧波地區地鐵設計中首次引進Φ800鋼管支撐用以替換雙拼鋼管支撐。實踐證明，采用Φ800鋼管支撐不僅節約工程造價，而且方便支撐架設、附加力施加和基坑開挖，較充分利用基坑的時空效應，有利于控制基坑變形，減小施工風險。

　　4變形分析

　　為了準確反映基坑開挖卸載對周邊環境產生的附加變形影響，計算利用殘余應力法和分層回彈總和法[2-3]，計算基坑水平位移為35.2mm，豎向位移為28.7mm;施工后基坑水平位移32.4～42.5mm，豎向位移27.3～40.7mm，均滿足設計要求。

　　5結論

　　(1)本文選取工程在基坑開挖過程未發現地連墻鼓包、露筋等現象，地連墻表面較為平整。事實證明減壓降水輔助成槽效果較為明顯，措施可行。基坑降水期間可利用對坑外減壓井水位觀測初步判斷地連墻是否存在接縫漏水問題，并可提前進行處理。(2)軟土地區淤泥質土擾動流變特性明顯，提前對其弱加固成果明顯。既能提高基坑開挖和鋼支撐架設速度，從而充分利用時空效應[1]、縮短工期、減小施工風險，又能避免運土過程中淤泥淌流達到保護城市環境的目的。(3)設計中應綜合考慮、合理選擇承壓水處理方案，以達到保護周邊環境和城市水環境安全，減少水資源浪費的目的。(4)在安全的前提下優化設計使施工更為順暢，在施工中合理安排工期，緊抓關鍵點并將設計要求落于實處，將有力保障工程質量與安全。

　　參考文獻：

　　[1]劉國彬，王衛東.基坑工程手冊(第二版)[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

　　[2]劉國彬，侯學淵.軟土基坑隆起變形的殘余應力分析法[J].地下工程與隧道，1996(2)：2-7.

　　[3]劉國彬，黃院雄，侯學淵.基坑回彈的實用計算法[J].土木工程學報，2000，33(4)：61-67.

　　作者：徐浩 單位：中鐵隧道勘測設計院有限公司

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