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1、 流塑性淤泥质土环境下塔楼内坑中坑支护施工方法的探讨 在房建工程施工中，塔楼内坑中坑的开挖属于常见的施工范畴;那么当遇到在流塑性淤泥质土环境下塔楼内坑中坑的开挖是否需要提前做支护，同时支护形式又改如何选择;本文以平潭海峡如意城 G003 地块工程塔楼内坑中坑支护为实例，从工期、安全、成本及施工可行性等方面分别对双重管高压旋喷桩支护、三轴水泥土搅拌桩支护、钢板桩支护及沉井支护四种方式做了全面对比和分析;得出了此种地质环境下塔楼内“连体式”坑中坑优先采用钢板桩支护，塔楼内“独个式”坑中坑优先采用沉井支护。标签：塔楼内坑中坑支护;工期;安全;成本;可行性;沉井支护;钢板桩支护 1 引言 在房建工程施
2、工中，塔楼内坑中坑的开挖属于常见的施工范畴。其开挖深度一般在 24m 范围;开挖平面尺寸一般在 530m530m 范围内。其支护形式及开挖方法是多样化的，会随着土质条件的变化而选择不同的支护方式。对位于流塑性淤泥质土环境下的塔楼内坑中坑由于周边土体自身抗剪性过小，若仅采取传统的自然放坡形式是远不能满足开挖要求的;为减少对开挖范围外周边土体的过大扰动及变形，确保基坑的安全及工程桩不发生偏位等事故，此外结合工期、安全、质量、成本、施工可行性及环保等方面;此时对流塑性淤泥质土环境下塔楼内坑中坑支护形式的选择显得尤为重要。是个非常值得研究和探讨的课题。针对此种地质条件，本文将以平潭海峡如意城 G003
3、 地块工程塔楼内坑中坑支护为实例，对双重管高压旋喷桩支护（双排）、三轴水泥土攪拌桩支护（三排）、沉井支护及钢板桩支护四种形式进行综合分析和比较。选用本工程的最佳支护方案。2 工程概况 2.1 建筑及地理位置概况 平潭海峡如意城 G003 地块位于平潭综合实验区西南部、金井湾组团中心，东临天大山东路和天牛河，北靠如意路;其主要为 13 栋 2933 层的高层住宅楼及 12 层商业配套、1 栋 3 层的邮政支局、3 栋 1 层的变配电房、1 栋 3 层的幼儿园、1 栋 4 层的社区服务中心及 1 层整体地下室组成，为框架、剪力墙结构，采用桩基础，设有 1 个单层联体地下室。场地地貌单元主要为海岸阶
4、地，工程地质分区属滨海冲淤积。场地为堆砂填海场地，原多为盐田。2.2 地质条件概况 本工程基坑开挖影响范围内主要土层分布及描述如下：1.素填土：浅黄色，灰黄色等，松散，干湿，主要由海砂堆填而成，含贝壳碎屑以及少量粘性土，局部夹有填石，填石厚约 2.001.20m，填石大小约0.100.60m，据现场了解，素填土堆填时间较短，小于半年，未完成自重固结，未经压实处理。该层在所有钻孔均有分布，钻孔施工期间厚度为 1.306.70m，平均厚度为 4.04m。2.淤泥质土：深灰色，饱和，流塑，属高压缩性土层。具腥臭味，见鳞片状层理，含少量贝壳，摇振反应慢，捻面较光滑，有光泽，干强度及韧性中等，局部含粉细
5、砂。该层在局部地段孔隙比较小，相变为淤泥质土，含水量约 50%。该层在所有钻孔均有分布。表 1 岩土体物理力学指标 物理力学指标 土层及编号 天然重度（KN/m）抗剪强度指标 土体与锚固体极限 渗透系数 C（KPa）（）qsik（Kpa）K（m/d）素填土 17.5*3.0*15.0*20*32 淤泥质土 16.7 11.0#5.7#20*_ 注：*表示取经验值，#表示取固快指标 0.8 倍 2.3 水文条件概况 1.本场地的地下水类型主要为赋存于素填土的孔隙潜水以及下部花岗岩带中的孔隙-裂隙弱承压水。其中，对本基坑工程起主要影响的地下水为孔隙潜水，该潜水主要赋存于素填土中，接受大气降水与周边
6、场地的补给，并通过蒸发方式排泄。素填土层主要以中砂为主，故透水性强，且富水性大。2.勘察期间测得钻孔初见地下水位埋深为 1.002.80m，地下水位高程为0.132.42m。各钻孔竣工 24 小时后同一时间实测地下水混合稳定水位埋深为0.502.40m，高程为 0.732.64m。2.4 土方开挖概况 1.本次土方开挖共分3 层进行开挖。如下：层数 本层开挖范围 开挖深度 土质 第 1 层 现有土面纯地下室底板垫层底 约 2.4m 填砂层 第 2 层 纯地下室底板垫层底塔楼底板垫层底 约 1.7m 淤泥层 第 3 层 塔楼底板垫层底塔楼内坑中坑底板垫层底 约 3.6m 淤泥层 3 工程实例分析
7、 3.1 塔楼内坑中坑开挖情况 1.一期工程中 11#塔楼大承台内坑中坑数量较多，且相互间距离较近，混凝土浇筑边线存在相交的现象，后期的钢筋绑扎存在相互锚固的情况;此时各坑之间的关联性较大，在土方开挖过程中需合为一体进行整体开挖（淤泥质土中，土体基本丧失抗剪能力）。这种情况属于“连体式”塔楼内坑中坑范畴，对其的侧壁支护也只能作为一个整体来进行处理;如此支护的平面尺寸将大大增加，具体尺寸详见图 1。图 1 一期 11#塔楼内坑中坑分布图 2.二期工程中 12#塔楼大承台内坑中坑数量较少，且电梯井基坑与消防集水井基坑有一定距离;如此造成消防集水井基坑呈一种独立的状况;这种情况属于“独个式”塔楼内坑
8、中坑范畴。如此支护的平面尺寸将相对较小，具体尺寸详见图2。图 2 二期 12#塔楼内坑中坑分布图 3.2 支护方式介绍 在对本工程实例进行分析前，让我们先来认识下双重管高压旋喷桩支护、水泥土搅拌桩支护、沉井支护及钢板桩支护的施工工艺流程。1.双重管高压旋喷桩支护：旋喷桩施工（准备工作钻机就位调整钻架角度钻孔插管试喷高压喷注浆作业喷射结束拔管）等待强度（28天）大面积开挖 2.水泥土搅拌桩支护：水泥土搅拌桩施工（场地处理钻机就位下钻搅拌、喷浆提升搅拌、喷浆钻机移位）等待强度大面积开挖 3.沉井支护：图 3 4.钢板桩支护：图 4 3.3 支护方式选择分析 1.依据上述四种支护施工工艺流程和自身的
9、特性，在此对其进行全面的分析和对比;涵盖工期、安全、质量、成本、施工可行性及环保六方面。表 2 序号 比较 因素 沉井支护 双重管高压旋喷桩支护 （双排）三轴水泥土搅拌桩支护 （三排）钢板桩支护 1 工期 从制作到等待混凝土强度，加入早强剂，7 天可达到强度;施工周期一般控制在 10 天左右 从施工到等待强度，施工周期较长（35 天左右）从施工到等待强度，施工周期较长（35 天左右）安装和拆除工艺均较快、无需等待强度;施工周期一般控制在 10 天左右 2 安全 安全系数较好，一般适用于开挖平面尺寸较小的基坑 安全系数低，适用于土质稍较好的基坑;流塑性淤泥质土环境下不宜使用 安全系数低，适用于土
10、质稍较好的基坑;流塑性淤泥质土环境下不宜使用 安全系数高，对基坑平面尺寸及开挖深度没有明显限制，适合用于流塑性淤泥质土环境 3 质量 平面尺寸较大时容易发生不均匀沉降，影响后期结构施工 成桩过程中，对周边工程桩桩身有一定影响 成桩过程中，容易对周边工程桩桩身完整性造成不良影响，甚至破坏 支护体系牢固，能很好地为后续结构施工提供良好的操作空间，不影响后期施工 4 成本 主要消耗钢筋和混凝土，成本相对较低 人、材、机投入量大;成本高 人、材、机投入量大;成本高 机械、材料投入量、但周转率高;成本较沉井支护高 5 施工可行性 沉井壁厚一般控制在 200400mm 之间，施工灵活性强 对塔楼内工程桩影
11、响较小，有可操作性 塔楼内工程桩密集，极易影响工程桩，不宜在其内施工 受周边环境影响较小，施工灵活性强，可随时调整位置 6 环保 无噪音，存在废弃物 施工中大量泥浆污染，噪音一般，存在废弃物 施工中大量泥浆污染，噪音一般，存在废弃物 施工噪音小，材料周转率高，废弃物少 2.从表 2 的分析及对比中，可以看出双重管高压旋喷桩支护（双排）与三轴水泥土搅拌桩支护（三排）在工期保证、安全系数、质量保障、成本投入、施工可操作性、环保等方面均存在较大或明显缺陷;特别是工期和安全，基本无法保证。因此双重管高压旋喷桩支护（双排）与三轴水泥土搅拌桩支护（三排）在本工程实际应用中被排除，不采用。剩下沉井支护和钢板
12、桩支护可供选择使用。3.4 支护实施效果 1.鉴于一期工程 11#塔楼内均为开挖平面尺寸较大的“连体式”坑中坑，其分别为坑 1 和坑 2。我们采用了钢板桩支护的形式来处理。处理效果良好，各项指标均能满足。图 5 钢板桩、围檩及内撑定位施工图 图 6 钢板桩施工中 图 7 钢板桩支护验收 图 8 挖土、砍桩、清底 图 9 电梯井、集水井承台钢筋绑扎 图 10 线管预埋、模板安装 图 11 周边土方回填 2.对于二期工程 12#塔楼内有坑 3（“连体式”坑中坑）和坑 4（“独个式”坑中坑）;均采用了沉井支护的形式，实施效果为：坑 3 的沉井在开挖过程中出现了较大变形，出现险情后及时处理（加设型钢内
13、撑），险情处理得比较及时和到位，最终无重大损失;坑 4 的沉井在整个施工过程中均能按照计划进行，实施效果良好。图 12 坑 4 沉井支护施工图 图 13 沉井钢筋绑扎施工 图 14 沉井模板施工 图 15 沉井拆模后进行淋水养护 图 16 沉井前对侧壁强度进行回弹 图 17 长臂挖机土方开挖 图 18 砍桩、清底施工 图 19 砍桩、清底完成 图 20 坑 3 平面尺寸宽度过大，开工过程中發生较大变形，及时采用型钢支撑进行回顶，处理及时未有较大损失 图 21 平潭海峡如意城 G001 地块塔楼内坑中坑支护（采用三轴水泥土搅拌桩支护形式）;发生险情后，采用木桩进行加固，加固失败;最终采用钢板桩支
14、护得以解决（总承包单位：中建一局华东公司）4 结语 1.在流塑性淤泥质土环境下，塔楼内坑中坑支护不宜采用双重管高压旋喷桩支护和三轴水泥土搅拌桩支护;此两种支护在工期保证、安全系数、质量保障、成本投入、施工可操作性、环保等方面均存在较大或明显缺陷;特别是工期和安全，基本无法保证。2.在流塑性淤泥质土环境下，塔楼内坑中坑支护形式应优先考虑沉井支护和钢板桩支护;当基坑开挖平面较小时，可首选沉井支护;此时平面尺寸单边长度控制在 10m 之内为宜;当基坑开挖平面较大时，平面尺寸单边长度超过 10m 应考虑使用钢板桩支护，其安全系数较高;可满足各种基坑开挖要求。3.总之在流塑性淤泥质土环境下，对塔楼内坑中
15、坑支护形式的选择应从工期、安全、质量、成本、施工可行性及环保等方面综合考虑;同时结合基坑实际情况，选择最优的形式。参考文献：1.JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程S.北京：中国建筑工业出版社，2012.2.JGJ94-2008，建筑桩基技术规范S.北京：中国建筑工业出版社，2008.3.GB50010-2010，混凝土结构设计规范S.北京：中国建筑工业出版社，2010.4.GB50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范S.北京：中国建筑工业出版社，2009.5.GB50007-2011，建筑地基基础设计规范S.北京：中国建筑工业出版社，2011.6.郑金飞.钢板桩应用于基坑支护施工技术与效果分析J.铁道标准设计.2005年第 5 期.7.陈锦麟.浅谈钢板桩基坑支护施工技术J.西部探矿工程.2008 年第 12 期.8.李学强.深基坑开挖采用钢板桩支护施工技术J.城市建设理论研究.2012年第 4 期.9.武中刚.沉井施工技术在某工程中的应用 J.山西建筑.2005 年第 3 期.10.卢红前.软弱土中沉井泵房地基处理方案的探讨.武汉大学学报（工学版）.2004.（21）.11.李德勇.南京市大厂区沉井取水泵房下沉施工技术.中国给水排水.2007.（04）.