饱和软粘土地区深基础施工的若干问题

饱和软粘土地区深基础施工的若干问题

近年来我公司在上海等地承建一批高层建筑，通过深基础的施工实践，取得了一些经验，本文叙述深基础施工中的若干问题。

地下水问题:

目前，大部分高层建筑基坑开挖深度通常都在8-10m之间。而以往使用最多的轻型井点系统一般降水深度在8m以内，按要求需将地下水降至基坑面以下0.5-1m，采用一级轻井系统难以满足要求。

1.1 在支护结构中采用隔水帷幕，是处理地下水的常用方法。用水泥土深层搅拌桩或压密注浆施工工艺，对基坑四周土体进行处理，使其产生一圈不透水的隔水层，从而阻止四周来水向基坑流入。实践证明，水泥土深层搅拌桩隔水性能好，是隔水方案的首选方法。用其作挡土结构时，同时可起隔水作用；如水泥土搅拌桩仅作隔水之用，一般采用φ700mm双排，其最小宽度不宜小于1.2m，桩体搭接不得小于20cm，入土深度应根据地质情况，插入粘土或粉质粘土层不小于1m 为宜。压密注浆因施工机具小而适用于狭小现场，但隔水效果不如搅拌桩。通过开挖观察，发现其浆液分布不均，很难形成密不透水的帷幕，往往造成局部渗漏。

1.2 利用饱和软粘土的地质特征，为地下水的处理提供了新方法。在饱和软粘土地区，典型的地质组成自上而下分别为：杂填土、黄褐色粉质粘土、（淤泥质）粉质粘土、（淤泥质）粘土等。一般基坑底多落在粉质粘土或粘土层上。一方面土体抗剪强度低，含水量大，对深基础非常不利；另一方面，在粉质粘土或粘土层中，渗透性能很差，对于地下水的处理有利。由于有隔水帷幕阻挡使四周来水无法流入基坑，而基坑底又位于难透水（甚至不透水）层中，因此可以认为整个基坑已形成一个隔水、阻水系统，能满足施工的要求。

基于上述观点，我们在数个工程中，基坑开挖后未采用任何人工降水措施，仅采用开挖盲沟、集水井，采用几台潜水泵抽水的方法，就成功地完成了深基坑施工。

1.3 在已形成隔水帷幕，但未进行降水的情况下开挖土方，也有成功的例子。其原因在于粉质粘土、粘土是由小于0.005mm的粘粒集合组成的絮状结构，因此其受电分子吸引力吸附于土粒表面的结合水就多于存在于土粒表面电场影响以外的自由水。虽然含水量很高，但能排出的自由水并不多，大量结合水由于受电分子吸引而吸附在土粒上随土体被一同挖去，所以在土方开挖过程中并无明水出现。钻孔灌注桩、水泥土深层搅拌桩均为带水作业，又不能彻底处理泥浆，会使基坑范围内含水量大增，对挖土造成不利影响。为顺利开挖土方，宜采用轻井系统降低地下水，此时的轻井系统仅是为土方开挖需要而设置，因此使用时间较短，一般土方开挖前7-10d天始降水，随土方开挖，井点管都将拔除，而代以盲沟、集水井排水。对降不深度不一定要过到基底以下0.5-1m，即使是8-10m深度的基坑，将表面挖去1-2m后，采用一级轻井系统降低地下水，亦能满足降低土体含水率，固结土体、方便土方开挖的要求。

1.4 隔水帷幕的局部渗漏点，尤其是不断流出混水的渗漏点，应引起高度重视。在采用钻孔灌注桩作挡土桩的支护结构中，可采用内堵法。即在渗漏点处安导流管，使水由导流管流出，两边灌注桩凿出纵筋，焊水平钢筋，立模浇砼后，将导管堵住即可。如渗漏少量清水，也可不封堵，但要注意监视。

1.5 确定降水方案应考虑的因素如下：

（1）工程所处地区的地质、环境状况。地质状况主要指标有地质组成、含水率、塑性指数、地下水位高度和渗透系数等；环境状况主要包括四周建筑物及地下管线等。上述情况以勘察报告、地下管线图、现场踏勘为依据。

（2）工程施工情况。主要有基坑开挖深度，开挖机械、方法，基础施工预计的时间、季节等。

（3）现有降水机械情况及实际应用效果。

（4）在类似地区成功的施工经验。

2 内支撑结构对土方开挖的影响

在深基础施工中，土方开挖施工受支撑结构，尤其是采用内支撑系统的支护结构影响最大。从土方开挖开始，支护系统及隔水帷幕逐渐发挥作用。一方面在确定支护结构方案时，应考虑尽量减少对土方开挖的影响；另一方面在研究土方开挖方案时，又要注意到土方开挖对支护结构的影响。须经反复研究，全面考虑，方能确定土方开挖方案。

2.1 土方开挖方案的工况一定要与设计工况相符合。在采用支撑系统的支护结构中，通常按“先撑后挖”的工况进行设计计算，故在实际土方开挖过程中，须满足“先撑后挖”的施工顺序，即第一次挖土到支撑标高，进行支撑施工，待施工完支撑后，方可再挖支撑以下土体，绝对不能为赶进度而采取“先挖后撑”、“边挖边撑”的施工方法。

2.2 土方开挖的分层受支撑设计的影响。在支撑点上下一般均要分层开挖，而在支撑点下直到基底，通常有6-7m深，对此设计单位往往也要求分两层开挖，理由是使挡土桩能逐渐受力，以减少变形。但如对支撑以下采用全面分层的开挖方法，其施工难度将加大（运土汽车下到基坑内，这对土质较软的较小基坑尤为不便）。对此可采用“分层接力，一次到底”的施工方法。即采用1m3反铲挖土机在上表面挖掘，挖深4.5-5m，待挖出一定范围后，再下入0.4m3小型挖土机，挖至设计基底标高。小机弃土在大机挖掘半径范围内，再由大机挖走。由此形成的台阶式接力挖土施工方法，既能满足设计要求，施工又较简便。

3 关于砼水平内支撑系统

3.1 结构稳定性能好、刚度大、变形小，特别适用于近距离周围有煤气管、对变形敏感的地下管线的深基坑，能确保管线安全。

3.2 耐冲击、承载力大，土方开挖过程中，挖土机抓斗有时意外地撞击到支撑上，容易造成支撑系统的损伤，砼耐冲击性能优于钢管。这种结构除能承受较大的压力与拉力外，承受垂直荷载的作用也较大，这一点相当重要。土方开挖期间，挖土机虽不直接压在支撑上，但对支撑的作用也是不可忽略的，砼结构可承受这一压力。对其进行专门设计后，在支撑上铺路基箱，形成施工平台，成为在狭小环境下施工深基础的好方法，解决了现场无施工用地的矛盾。

3.3 这种支撑的拆除难度较大，可采用控制爆破的方法，在爆破前要制订详细的施工方案，确保人员及建筑物安全。