软土地区的砂层深基坑建筑施工方案

　　这篇建筑工程师论文发表了软土地区的砂层深基坑建筑施工方案，我国国内建筑行业发展十分迅速, 在施工技术方面积累了丰富的实践经验, 岩土工程深基坑支护作为建筑工程中常见的一种施工技术, 同样取得了巨大的发展和进步。

　　关键词：建筑工程师论文投稿,软土地区;厚砂层;深基坑;滨海冲积平原;变形

　　引言

　　随着我国城市建设的蓬勃发展，研究在沿海冲积平原高水位、厚软弱土层和砂层等复杂地质条件下，确保工程安全，为相似工程提供借鉴是必要的。本文选取宁波市轨道交通建设中某段明挖区间作为研究对象。建设场区为滨海冲海积和冲湖积平原，属于典型的软土地质，在开挖范围存在约10.5m厚的砂土层，同时蕴含复杂承压水层。考虑到场区地质条件的复杂，故在基坑围护结构设计、施工中应采取相应措施以确保基坑自身及周边环境安全。

　　1工程概况

　　本工程基坑长约124m，宽约22.3～24.6m，基坑深约24.8～26.4m。基坑施工范围内分布有①1c层素填土、①3层淤泥质粉质黏土、②2层淤泥质黏土、③1层粉砂、③1b层层状粉砂、④1层淤泥质粉质黏土等，其中③1层粉砂、③1b层层状粉砂最厚约10.5m，基底位于④1层淤泥质粉质黏土。建设场区水文条件复杂，主要包括③层、⑧层承压含水层，其中③层承压含水层顶板埋深约12.9m、厚约10.5m、水头埋深1.2m;⑧层承压含水层顶板埋深约52m、厚约13m、水头埋深2.8m;均具有透水性强、水量大的特点。

　　2难点分析

　　根据工程特点，主要存在以下四个方面的难点：

　　(1)地连墙成槽。建设场区工程地质与水文地质条件复杂，广泛分布有饱和软土层(主要为淤泥质土)，具有厚度大、物理性质差、压缩性高和呈流变性等特点，同时砂层较厚，最厚约10.5m，地连墙成槽过程中由于泥浆渗透力无法与槽壁土压力维持平衡，极易发生塌孔和超挖现象，地连墙施工质量和基坑开挖安全难易保障。

　　(2)软土施工。开挖范围存在较厚的淤泥质黏土，该土层具有孔隙率大、含水量高、土体强度低、土体扰动后易产生流变等不良地质特性。造成土方开挖困难易流洒，挖机行走困难并对基底土层扰动出现“和稀泥”现象，同时内支撑架设施工困难且预加力损失严重。这些因素均不利于基坑变形控制，严重影响周边环境的安全。

　　(3)承压水处理。场区水文条件复杂，承压水层具有透水性强、水量大且水头较高的特点。③层承压水层极易由于地连墙施工质量造成透水流沙，从而引发基坑危险;⑧层承压水层在基坑开挖过程容易造成基坑突涌，而泄压易造成周边不均匀沉降和城市淡水资源的浪费，故承压水处理是本工程的重难点之一。

　　(4)支护体系选择。本工程基坑最深26.4m、最宽24.6m，且所处场区地质条件复杂。支护结构设计中不仅要保证基坑的安全，还应考虑施工的难度。合理的支护体系不仅是工程质量、安全的前提和保障，也能够使工程顺畅实施。

　　3设计措施

　　针对难点，本工程拟采取以下设计措施以确保自身和周边环境安全，降低实施风险。

　　3.1减压降水成槽措施

　　通常地连墙成槽时注意控制施工参数和提高泥浆质量与比重，但本工程砂层较厚，仍具有超挖和塌孔危险，为保证成槽、结构的质量和安全，考虑在地连墙槽壁两侧砂层上下2m范围内采用三轴搅拌桩进行加固。但鉴于对工程安全、质量、经济、科学实施等方面的综合考虑，通过采取试验手段对成槽质量进行研究、评价，最终选取适合工程特点且经济有效的工程措施。结合周边环境情况和设计方案，制定成槽试验方案。为此，通过试验对比正常条件下和采取减压降水措施下成槽施工效果，见图1、图2。针对厚砂层采取减压降水措施能够确保地连墙成槽时槽壁的质量和稳定。和槽壁加固等其他稳定槽壁措施对比分析，减压降水成槽措施还具有节约工程费用、缩短工期、施工简便等特点。根据试验结果，减压降水井沿地墙两侧错开布置，降水井间距16m左右(3幅墙)，减压降水深度为7～8m较为合适。

　　3.2坑内弱加固

　　鉴于厚淤泥质地层施工特点：基坑开挖缓慢，支撑架设不及时，被动土层扰动流变，时空效应难以发挥等[1]。在设计中对坑内软弱土层采取搅拌桩抽条弱加固，加固采用水泥强度等级不低于P.O42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺量≮7%，加固后土体28d无侧限抗压强度应≮0.5MPa。

　　3.3接缝止水

　　考虑到③层承压水层较厚且均位于基坑开挖范围，极易因地连墙施工质量和基坑变形导致透水流沙事故发生，故在连续墙接缝处外侧采用3根Φ800旋喷桩止水，加固为③层顶底板上下2m之间范围。

　　3.4承压降水与回灌

　　根据本工程情况及承压水层透水性强、水量大的特点，经核算需在基坑开挖至22m深时对承压水进行泄压处理。为了避免降水导致的区域沉降，同时响应宁波市政府限制开采⑧层地下水的号召，最初方案考虑加深地连墙隔断承压水，届时地连墙需做至68m深。该方案存在施工难度较大、造价高且墙体易开叉导致隔水效果不理想等问题。经研究分析，在基坑边按需设置降压井，同时在基坑外25m处间隔布设回灌井。施工期间要求施工单位根据现场实测水头按需降水，同时结合观测井中监测数据进行压力回灌，减小区域沉降和水资源浪费。

　　3.5优化支护体系

　　近年来，软土地区基坑工程如雨后春笋般出现，同时事故也频频发生。通过案例研究，发现坑外软土较难提供可靠反力，导致钢支撑预加力损失严重，诱使支撑脱落，从而引发一系列灾难性后果，俗称“包饺子”。对此，设计中内支撑采用两道混凝土支撑，增加冗余约束，同时将混凝土支撑端部由八字撑优化为角板撑，在保证基坑安全的同时也便于土方开挖施工。由于场区砂层较厚，为了满足支撑强度和稳定性要求，原方案采用双拼Φ609钢管支撑。我院通过对其他地区Φ800钢管支撑考察、分析，决定在宁波地区地铁设计中首次引进Φ800钢管支撑用以替换双拼钢管支撑。实践证明，采用Φ800钢管支撑不仅节约工程造价，而且方便支撑架设、附加力施加和基坑开挖，较充分利用基坑的时空效应，有利于控制基坑变形，减小施工风险。

　　4变形分析

　　为了准确反映基坑开挖卸载对周边环境产生的附加变形影响，计算利用残余应力法和分层回弹总和法[2-3]，计算基坑水平位移为35.2mm，竖向位移为28.7mm;施工后基坑水平位移32.4～42.5mm，竖向位移27.3～40.7mm，均满足设计要求。

　　5结论

　　(1)本文选取工程在基坑开挖过程未发现地连墙鼓包、露筋等现象，地连墙表面较为平整。事实证明减压降水辅助成槽效果较为明显，措施可行。基坑降水期间可利用对坑外减压井水位观测初步判断地连墙是否存在接缝漏水问题，并可提前进行处理。(2)软土地区淤泥质土扰动流变特性明显，提前对其弱加固成果明显。既能提高基坑开挖和钢支撑架设速度，从而充分利用时空效应[1]、缩短工期、减小施工风险，又能避免运土过程中淤泥淌流达到保护城市环境的目的。(3)设计中应综合考虑、合理选择承压水处理方案，以达到保护周边环境和城市水环境安全，减少水资源浪费的目的。(4)在安全的前提下优化设计使施工更为顺畅，在施工中合理安排工期，紧抓关键点并将设计要求落于实处，将有力保障工程质量与安全。

　　参考文献：

　　[1]刘国彬，王卫东.基坑工程手册(第二版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

　　[2]刘国彬，侯学渊.软土基坑隆起变形的残余应力分析法[J].地下工程与隧道，1996(2)：2-7.

　　[3]刘国彬，黄院雄，侯学渊.基坑回弹的实用计算法[J].土木工程学报，2000，33(4)：61-67.

　　作者：徐浩 单位：中铁隧道勘测设计院有限公司

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