大型深基坑施工难点分析及控制措施

大型深基坑施工难点分析及控制措施

摘要:在地下空间开发利用的推动下,基坑工程凸显出超大规模、超深开挖的特点，施工难度系数增加。为保障施工质量，本文结合工程实例,对大型深基坑施工过程中的难点问题进行了深入的分析,并提出了施工中质量控制措施,旨在为类似的工程提供参考与指导。
　　关键词:深基坑工程；技术难点；控制措施
　　
　　
　　随着我国经济的不断发展,为了适应发展要求,越来越多的高层建筑应运而生,大型的深基坑开挖工程也随之增多。但深基坑工程是当前岩土工程领域的热点和难点问题之一，大型深基坑的施工问题更是日益受到重视,各种技术措施、施工方案的应用成为重要的技术课题。
　　1 工程概况
　　1.1 建筑概况
　　该工程包含4幢13层至25层高层高档酒店，1座6层高层商业酒店裙房，地面1层局部设计下沉式广场，地下2层包括商业、地下停车库、人防和配套设施.
　　1.2 场地水文地质条件
　　本工程场地内潜水水位埋深随季节变化在0.3m～1.5m，最浅承压水埋深约16.3m。项目场地地质条件和工程地质剖面图，详见表1。
　　表1 项目场地地质条件表
　　
　　1.3 围护结构形式
　　竖向围护形式采用地下连续墙(两墙合一)，厚度1m，标高-2.0m～-42.4m，总长度940m，墙内外侧采用套接一孔法三轴搅拌桩槽壁加固，坑内采用三轴搅拌桩地基“抽条法”加固。本基坑采用桩径φ1000@1200，标高-2.0m～37.50m的钻孔灌注桩作为中隔墙将该深基坑分为一区和二区，中隔墙两侧设置三轴搅拌桩止水帷幕。
　　水平支撑体系采用四道混凝土支撑，局部落深坑加设一道钢支撑。栈桥设置为十字型栈桥满布，施工栈桥及施工平台堆载要求≤25kN/m2，单车总重≤50t/辆。四道支撑中心相对标高分别为-1.60m、-5.80m、-9.80m、-14.20m。立柱桩截面尺寸为φ900，立柱桩间距4.5m～10m，其中栈桥区域立柱桩间距3.0m～7.0m。
　　1.4 基坑降水工程
　　本工程降水采用井管降水方式，共设置减压降水井135口，疏干井180口，观察备用井15口、坑外回灌兼观察井65口。
　　1.5 项目周边环境
　　项目位于浦东世博园内，四周均为市政道路，且临近项目地下市政管线较多，主要包括信息管、上水管、雨水管、污水管、垃圾气力输送系统、电力排管、燃气管等市政管线和共同沟，所有市政道路、管线和共同沟均为本工程重点保护对象。
　　2 钻孔灌注桩塌孔、夹泥夹渣技术难点及控制措施
　　2.1 钻孔灌注桩塌孔、夹泥夹渣技术难点
　　本工程钻孔灌注桩有效桩长为52.70m，桩端标高为-66.40m，成桩过程中需穿透⑤2-1(砂质粉土夹粉质黏土)、⑤2-2(粉质粉土夹粉质黏土)和⑤2-2t(砂质粉土夹粉质黏土)层，到达持力层⑨1(粉砂)和⑨2(粉砂)层。钻孔灌注桩成孔过程中在第⑤2层和第⑨层砂(粉)土层中成桩施工时极易产生坍塌等现象，在钻孔灌注桩在第⑤2-2t层、第⑤2-3层、第⑨层密实粉砂层中钻进速度缓慢，钻孔施工时间长，孔壁由于应力释放、泥浆的渗透浸润等影响，极易造成桩身局部夹泥夹渣，单桩承载力差异性较大等问题。
　　2.2 密实性砂性土成孔控制措施与方法
　　成孔过程中为避免塌孔采取了以下措施:(1)制配泥浆时适当加入了膨润土、分散剂(Na2CO3或NaHCO3)和增粘剂(钠羟甲基纤维素CMC)；(2)将泥浆黏度和比重两项指标上限可适当放宽至35和1.25，泥浆黏度和比重偏大不仅有利于成孔作业和槽壁稳定，而且可充分利用大量黏度和比重偏大的泥浆，节约泥浆消耗；(3)增大泥浆黏度和比重会增大成渣厚度，因此，在常规的钻孔桩施工工艺的基础上增加除砂设备，并在过程中加强泥浆置换和成孔的质量控制。
　　在密实性砂性土成孔过程中，对试桩施工过程进行施工工艺试验，在密实砂性土层施工时钻进速度缓慢，当时建议工程桩施工将GPS型规格10型钻机更换成15型钻机，但因施工成本考虑，改为在钻至密实砂性土层时适当增加钻孔设备配重，不仅可以增加设备的稳定性，也可以适当提升钻进速度，取得了非常好的效果。
　　3 地下连续墙柔性接头接缝处理技术难点及控制措施
　　3.1 地下连续墙柔性接头接缝处理技术难点
　　柔性接头地下连续墙接缝处是渗漏水的薄弱位置，是渗水和漏水的多发地，设计往往将两副地墙雌雄接头钢筋间距设计很小，但受锁口管垂直度、钢筋笼制作的尺寸等因素限制，导致钢筋笼雌雄点钢筋间距控制难度大，很难达到设计要求的间距。同时，地下连续墙接缝渗漏水的另一原因是由于接缝处刷壁未刷干净，残留泥巴和泥皮等原因导致墙缝夹泥造成的。
　　3.2 地下连续墙雌雄接头钢筋间距控制措施
　　本工程相邻两幅地墙采用锁口管柔性连接，为使雄头尽可能多地伸入半圆形混凝土端内，设计要求两幅钢筋笼雌雄点衔接间距为350，但施工操作过程困难极大。经对多幅钢筋笼雌雄衔接点进行观察和量测，与设计和施工单位协商最终明确钢筋间距为450是可行的。实际施工过程中雌雄衔接点间距离不是个常数，随地墙的厚度和施工情况不同而变化。因此，设计应根据地墙的厚度和现场实际情况合理设置雌雄接头衔接点间距。
　　3.3 地下连续墙接接缝控制措施
　　相邻两幅地墙接头是地下连续墙预防渗漏水施工质量控制重点。过程中主要从以下两方面控制:(1)锁口管安放应垂直，便于钢筋笼下放顺畅，清壁干净，才能保证与混凝土结合紧密和保证防水效果。现场采用顶升机将锁口管提升一定高度，用坠落法使其插入底端土层中，上口用槽钢限位固定使之垂直。锁扣管后空隙应填土密实，防止下笼和浇混凝土时发生位移及浇流。(2)墙端泥皮应清刷干净。清刷地墙端头接口处泥皮是抗渗防漏的重要措施。
　　4 两墙合一地墙接驳器技术难点和控制措施
　　4.1 两墙合一地墙接驳器技术难点
　　两墙合一地下连续墙钢筋笼上接驳器定位控制难度大，土方开挖后，接驳器往往存在接驳器锈蚀、丝牙破坏、方位角偏差大，导致接驳器和结构主筋的连接存在无法连接，拧不到位、连接困难等状况。
　　4.2 两墙合一地墙接驳器控制措施
　　4.2.1 地下连续墙接驳器位置安装准确控制措施
　　为保证地下连续墙接驳器位置安装准确，接驳器在钢筋笼焊接固定前采用L40×4的角钢制作定位卡，确保接驳器处于同一平面，角度正确。接驳器安装完成后，对导墙面标高进行复测，精确计算钢筋笼吊筋长度，在钢筋笼入槽后，每幅地墙均应采用水准仪复测地墙钢筋笼顶标高，并与相邻地下连续墙钢筋笼顶标高进行对照，确保相邻两幅地下连续墙钢筋笼标高一致，这样保证地墙接驳器在同一个水平面。
　　4.2.2 地下连续墙存活率控制措施
　　为解决锈蚀和地下连续墙凿毛过程中损坏接驳器丝牙等问题，项目实施过程中采用塑料盖拧紧和加设封盖板，并采用玻璃胶密封，很好地防止了泥浆渗入接驳器而至造成锈蚀，并起到对接驳器的保护作用。
　　5 基坑降水工程技术难点及控制措施
　　5.1 基坑降水工程技术难点
　　本项目基坑开挖深度约为17.0m～18.0m，基坑坑底基本位于第⑤2-1层之上，而该区域位于古河道沉积区，缺失第⑥层暗绿色硬土层和第⑦层砂土层，建场地第⑤2层与第⑨层直接相连，深部第⑨层中的承压水对上部微承压含水层会有一定的影响。这个地质条件特性增加了流砂、管涌的可能性，同时可能引发承压水突涌，这将引起大范围地面塌陷，对周边环境和基坑施工造成严重危害。
　　5.2 基坑降水工程控制方法与措施
　　5.2.1 增加疏干井和降压井的数量
　　本工程采用井管降水，考虑到项目区域地下水较丰富且第⑤2层与第⑨层直接相连，在原方案的基础上增加一定数量的疏干井和降压井，并加强疏干井和降压井施工质量和成品保护，确保降水井成活率。
　　5.2.2 群井降压试抽试验
　　基坑土方施工前进行了15d的群井降压试抽试验，其目的:(1)检验现场施工用电及排水情况；(2)检验降压井布井的合理性，根据试验结果，对降压运行方案进行相应的深化和调整；(3)检验降承压水的效果，验证降压井的成活率；(4)为降压井运行提供依据；(5)检查围护结构止水效果。本项目通过群井降压试抽试验明确了基坑开挖深度达到9.5m时，陆续开启坑内降压井，进行降承压水工作，以确保基坑挖土顺利施工。同时，也了解围护墙的止水效果。
　　5.2.3 制定回灌应急预案
　　基坑挖土施工中加强对坑外水位的观测，发现坑外水位下降过大及时采取措施减少影响。设定坑外回灌井启用条件:坑内降压井开启后，坑外回灌井的承压水水头降低5m。基坑降压过程中，密切监测坑外回灌兼观测井中的承压水水头变化情况，当坑外回灌观测井的水位变化过大时，应及时开启相应区域的坑外回灌井，进行回灌，以补偿坑外承压水含水层的水量流失，防止坑外承压水水头降低引起坑外地面产生较大的沉降，保护坑外环境的安全。
　　6 围护结构变形量控制管理措施
　　6.1 设定基坑开挖分阶段报警值
　　软土地区深基坑施工风险较大，近年来也发生了基坑安全事故，本项目为更好地控制控制基坑变形，降低基坑安全风险，将基坑开挖的总体监测报警值细分为每一层开挖分阶段报警值，地墙和中隔墙水平变形日变量连续三天大于5mm或累计变化量大于下表数据，必须召开环境监测专题会议，并根据现场发生实际情况采取相应措施。地墙和中隔墙水平变形累计值详见表2。
　　表2 地墙和中隔墙水平变形累计值
　　
　　6.2 明确施工方案及相关要求
　　在基坑挖土施工前，参建各方应召开专题会议明确每层土方开挖的顺序、流程以及采用的开挖方式，并严格按照“分层、分段、分块、留土护壁、对称、限时”的时空效应原则，做到随挖随撑，严格控制围护墙无支撑的暴露时间，开挖面围护墙无支撑暴露长度尽量缩短。以减少坑底长时间降压及坑底隆起对周边环境和管线造成不利的影响。
　　基坑开挖时严禁超挖，分层开挖的每一层开挖面标高不得低于该层支撑的底面或设计坑底标高。土方开挖时，在坑边30m范围内，严禁堆放弃土及其他大体积、大面积的重物。土方开挖过程中严格控制纵坡的稳定性，分层开挖放坡应小于1:1.5，监理现场督促施工单位撒白灰做好放坡标记。把握“测量复核、开挖放坡、防超挖”的原则，未按要求放坡或超挖的部位应及时回土。挖土机挖土过程中严禁碰撞栈桥支撑、降水井管及加固栈桥所用的钢立柱。遇下雨天注意及时排水和抽水，严禁基坑被雨水浸泡。基坑内设置临时排水沟和临时集水井，及时用水泵抽排。土坡覆盖彩条布，让水直接流入排水沟，以免大量水流渗入土中。
　　7 结语
　　总之，基坑工程受多种复杂因素相互影响,是一门系统性的学科,加之现如今的基坑施工规模越来越大。为保障施工质量，必须使用严谨、科学的态度来对待深基坑工程中技术重难点的把握和控制，确保项目顺利实施。
　　参考文献：
　　[1]杨涛.深基坑开挖及支护施工质量控制要点分析[J].商品与质量·建筑与发展, 2014(2).
　　[2]巫朝钦.简述某深基坑工程施工项目的重点、难点分析和解决方案[J].地球, 2015(7).

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/4696518df311f18583d049649b6648d7c1c708b8.html