试析饱和粉细砂层深基坑开挖支护技术

试析饱和粉细砂层深基坑开挖支护技术

施冠洲

江苏省有色金属华东地质勘查局八0五队210000

摘要：沙子本身比较松软、粘性小、水分蒸发快。当前我国积沙地貌的主要成分为石英为主，盐分较小，程弱碱性，不具有腐蚀性等特点。本文对饱和粉细砂层深基坑开挖支护技术展开了分析和探讨，希望能够给同行业工作人员提供一些参考和借鉴。

关键词：饱和粉细砂层；深基坑；开挖支护

1饱和粉细砂层基本特点

某工程位于地下2层，建筑面积21794．60m2。地上28层，建筑面积48998．70m2。基坑采用明挖法施工，开挖深度9．3m。止水帷幕采用三轴水泥搅拌桩，桩径为中850@600，桩长24m。支护采用钢筋混凝土排桩+一道内支撑混凝土支护结构。按照施工组织，钻孔灌注桩先与止水帷幕施工。

现场自上而下主要分布：杂填土，厚度约0．50。5．10m。粉质粘土，厚度约O．7。3．8m。淤泥质土，厚度约1．00～13．20m。粉砂：厚度约4．30。34．7m。中砂：厚度约5．80～21．50m。余下有砂砾层、残积砂质土层、全风化花岗岩层、砂土状强风化花岗岩层、碎块状强风化花岗岩层、中微风化层。

本工程地貌处于晋江滨江现代河流阶地，地势较平缓，据钻孔揭露，现场主要含水性及透水性均很好的砂层，场地毗邻晋江，其地下水与晋江水有力联系，场地地下水丰富，并受晋江水位影响。

2深基坑开挖支护的原理与常用技术

2.1原理

在岩土工程的施工过程中，深基坑开挖支护主要是为了对建筑进行更进一步的保护，增加建筑地基的稳固性。在通常的大规模建筑施工过程中，为了提高建筑的稳定性，一般基坑的开挖深度要超过5米以上。从目前的基坑支护技术发展来看，其主要应用的有搅拌桩、排桩与钢板桩、灌注桩、地下连续墙等支护措施。这几种模式，都可以有效增加建筑的稳固性，并提升建筑的承载能力，可以有效避免建筑倒塌事故的发生，有效提高建筑工程的质量。

2.2常用技术

（1）深层搅拌桩支护。深层搅拌桩简单来讲就是一种水泥土墙，其基本构成就是水泥以及石灰材料，将这两种材料当做固化剂，利用深层搅拌机处理，能够将软土与固化剂强制搅拌在一起。利用固化剂以及软土之问的物理、化学反应，软土能够凝结成一个整体，并具备一定稳定性特征，这种桩体产生之后就能应用到支护处理操作之中。

（2）钢板桩支护。钢板桩主要是由锁口、浅口的热轧型钢做制作而成，这种钢板桩互相连接就能产生一种钢板桩墙面，在项目施工期问主要应用与挡水或当涂。现阶段的项目建设中的钢板桩施工的优势就是施工操作相对简单，所以其使用的范围相对来讲也较为广泛。但是钢板桩在项目建设和期间，因为会造成相邻的地基变形以及噪声震动现象，所以对周围环境的负面影响作用较大。如果是在一些人口较为密集的城市地区，该技术手段应用会受到多方面的限制。另外钢板桩在地下施工建造结束之后，需要及时的将其拔出，在进行该项操作期问还沃考虑其对周围地基以及地表土的小利影响作用。

3施工方法及问题

本工程止水帷幕采用三轴水泥搅拌桩，采用42．5级普通硅酸盐水泥，单桩设计水泥掺合比20％，水灰比为1．5：1。空孔段水泥搅拌桩的水泥掺人量为8％。搅拌土浆液水泥掺量360kg／m3。螺旋杆搅拌下沉速度不大于0．5m／min，搅拌提升速度不大于1．0m／min。试验桩号编号为$23、$26。$23桩水灰比1．5：1，搅拌下沉时间为5lmin，桩底停喷1．6min，提升喷浆28min，喷浆时间81min，共计注浆量38桶，水泥用量27．5t。$26桩水灰比1．3：1，搅拌下沉时间为49min，桩底停喷1．6min，提升喷浆26min，喷浆时间78min，共计注浆量36桶，水泥用量23．4t。

第一幅$23素水泥桩体施工过程中出现以下异常情况：槽内浆液稠度小、稀释但水泥浆用量大、置换出土量少、浆液面高度变化小。常规搅拌下沉桩机电流为230。250A。此时转轴搅拌下沉显示的电流为165。180A。说明搅拌下沉所受阻力小。经过提升喷浆，钻杆提升后杆上有小部分夹泥。

$26施工中，出现和$23同样的异常状况。沟槽内浆液稀释，浆液面高度上升不到lOcm，桩机搅拌下沉的电流为165～180A，钻杆提升时，浆液像是被水洗过，钻杆上无夹泥。

鉴于$23、$26两幅桩体施工后出现异常状况，再次对沟槽进行探管开挖，明确不存在不明管线。对沟槽两侧封闭，粘土换填。考虑到拟建场地距离晋江河道较近，地下水位受潮汐影响较大，为动态水位，桩难以成型，且水泥用量大，为确保三轴搅拌桩成桩质量，先在三轴搅拌桩施工前，先在外围施工一排拉森钢板桩，形成拉森钢板桩与三轴搅拌桩相结合的悬挂式止水帷幕。

4对比试验及原因分析

为了探究三轴水泥搅拌桩在临江地段深厚粉砂层中不返浆、成桩质量差的问题，再组织了补勘。具体分布如下：将2个取芯孔设置在试验桩周边偏南约3．Om位置，孑L深24m。补勘成果和原先地质勘察报告基本一致。其中A”孑L位勘察揭示在11．8～19．5m范围粉砂层中含有零星分布的水泥硬块。检测硬块厚度约1-5cm。

另外，布置钻机探孑L6个，其中5个在已施工完成支护桩附近，1个在前期已主体施工完成的区域。在已施工完成的支护桩附近的5个探孔位置，钻机下钻压力值40～50MPa，表明下钻取芯比较容易，结果是桩体内有气泡溢出，无渣土溢出。主体施工完成区域探孔，钻机下钻压力值50。75MPa，钻进难度大，钻进时间较长。

通过比对相关试验数据及补充勘察发现，由于前期施工扰动及降水措施，引起了临江区域深厚粉砂层工程性能和原始应力状态变化，使原有较为稳定的地下水环境产生变化。通过试验表明，三轴水泥搅拌桩不返浆的主要原因是砂土的细粒土大量流失，密实性变小，透水性变差。临近江边，地下水丰富，在三轴搅拌桩施工时未先进行局部截水处理，流动水影响了三轴搅拌桩的成桩质量。

5解决方案和施工效果

首先考虑到晋江丰富地下水的影响，在三轴搅拌桩施工前，先在外围设置一道30m长的拉森钢板桩，通过试验证明加设拉森钢板能有效的阻挡了地下水对三轴搅拌桩的成桩影响，确保三轴搅拌桩的成桩质量，同时也大大节约了水泥用量。

其次综合探孑L及补勘的成果，浆液一先将水灰比调整为1．3：1（910kg水：700kg水泥），并掺入水泥用量8％的外加剂膨润土，将钻轴下钻、提升搅拌时间延长，返浆明显的主要因素是水泥掺量的有效控制。通过水泥用量的增加和延长下钻、提升搅拌时间。通过试验表明浆液稠度提高、高度提升90cm且返浆明显，钻杆上提有部分夹泥。

浆液二按照配合比：1：1：0．8进行调配，其中水、水泥、膨润土的重量比：800kg：800kg：64kg。试桩过程中，搅拌下沉浆液稠度提高，浆液面提升约80cm，返浆效果明显。

试验证明，在丰富地下水深厚粉砂层中，进行三轴水泥搅拌桩施工，应先采取局部有效的隔水措施处理，当水泥掺量到30％左右时返浆效果明显，加入水泥量8％的外加剂膨润土，浆液粘稠，桩体施工质量效果显著。

在原先施工方案的基础上进行优化，具体如下：

①在临江区域丰富地下水环境下，三轴水泥搅拌桩施工前先进行一定隔水措施处理；

②在深厚粉层环境中，三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工时，应增加水泥掺量，水泥配合比按照30％调整，并按原设计20％水泥掺量的8％添加外加剂膨润土。按照调整后的施工方案组织施工后，基坑土方开挖后，三轴水泥搅拌桩止水帷幕没有渗漏点，抽取桩芯结果显示成桩质量良好。

6结语

综上所述，深基坑开挖支护技术在岩土工程中占有十分重要的地位，针对其在施工过程中出现的问题，一定要引起足够的重视，研究出有效的解决对策。

参考文献：

[1]钱运东，张英.SMW旋喷桩在水电站粉细砂层深基坑围护中的应用[J].地下水，2017（1）.

[2]朱爱国，石汉生.深厚粉细砂层中深基坑开挖支护设计实例[J].岩石力学与工程学报，2005，24（S2）：5438-5442.

[3]张在喜.深厚粉细砂层中深基坑开挖支护与止水设计技术[J].土工基础，2011，25（3）.