王杰中 馬文忠

近幾年來，城市安居住宅較多采用高層建筑，而地下空間的開發(fā)已經(jīng)普及，基坑開挖的深度大多超過5 米。在軟土地區(qū)，高層建筑普遍采用樁基形式，不管是鉆孔灌注樁還是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，在開挖土方時經(jīng)常出現(xiàn)樁基偏位、傾斜情況，而如采用預(yù)制管樁，則更容易引起偏樁、斷樁等質(zhì)量事故，造成的原因很多。本文針對軟土地區(qū)的地質(zhì)特點，在基坑土方開挖中總結(jié)了一些有效技術(shù)措施，從而保證樁基質(zhì)量方，供大家參考。

1.軟土的特征與樁基的選擇

浙江湖州市的西南分區(qū)和鳳凰開發(fā)區(qū)的軟土層厚度大多在地下20-30米左右，軟土具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差等特點。由于軟土在豎向、水平方向的擠壓均容易產(chǎn)生變形，而軟土受到擠壓易產(chǎn)生較大的超孔隙水壓力，并且難以在短時間內(nèi)消散，而土體受到擾動后難以迅速恢復(fù)。因此，如采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工，由于屬于擠土型樁，容易造成施工區(qū)域內(nèi)的擠土效應(yīng)。管樁雖然自身抗壓強度較高，但抗彎強度較低，而不同土層間的水平力作用容易引起樁身斷裂。因此一般有經(jīng)驗的設(shè)計單位會避免在軟土中采用管樁，會盡量設(shè)計鉆孔灌注樁等非擠土樁型，以避免質(zhì)量事故。

但由于管樁的成本較低，施工速度比較快，往往建設(shè)單位會要求采用管樁基礎(chǔ)，以降低造價，加快進(jìn)度，設(shè)計單位一般對高層的主樓采用鉆孔灌注樁，而純地下室部位大多管樁。湖州地區(qū)幾年來的實踐證明，雖然施工單位采取一系列措施，但深厚的軟土層，管樁質(zhì)量事故還是頻繁發(fā)生，雖然事后進(jìn)行樁基糾偏、加固，但時間、經(jīng)費都會大大增加，并與基坑的安全相互影響。因此，在軟土地區(qū)我們還是建議盡量少用管樁作為高層建筑地下室的基礎(chǔ)。

2.深基坑土方開挖的原則

土方開挖對樁基礎(chǔ)的質(zhì)量著重大的影響。挖土的部署以及采取的技術(shù)措施，都應(yīng)圍繞“避免土體應(yīng)力過快釋放，避免土體施工荷載過大，合理控制土體位移與應(yīng)力釋放”原則進(jìn)行。

由于深基坑圍護(hù)型式的不同，土方開挖的施工工藝流程亦有所區(qū)別?？紤]軟土地區(qū)土方施工相關(guān)工藝流程一般如下：

場地平整、加固→樁基施工→基坑圍護(hù)→應(yīng)力消散停歇期→土方分層開挖→砼墊層澆筑

土方開挖前應(yīng)了解周邊環(huán)境情況，根據(jù)樁基礎(chǔ)施工流程和進(jìn)度，合理布置挖土、運土道路，并據(jù)此編制挖土施工方案，明確挖土部署和技術(shù)措施。主要有以下幾點：

（1） 土方開挖宜分段進(jìn)行，一般隔段施工，段距30米左右，隔段施工高差控制在一個分層厚度左右，并留下一定的坡度一般在1：3以上。分層開挖土方，每層厚度應(yīng)控制在1-1.5m左右，如采用土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，則根據(jù)土釘布置分層控制。

（2） 出土口坡道和場內(nèi)道路設(shè)置應(yīng)避開塘泥等軟弱區(qū)塊，坡道兩側(cè)土體放坡系數(shù)在1：1.5以內(nèi)應(yīng)考慮噴射砼護(hù)坡，土質(zhì)特別差的應(yīng)在其下面打設(shè)水泥攪拌樁加固，出土口位置澆筑混凝土面層與坑外道路相連，必要時加設(shè)鋼筋。道路、挖土施工機械應(yīng)盡量避免工程樁位上方，土質(zhì)特別差的話，應(yīng)考慮改用鋼結(jié)構(gòu)棧橋作為土方運輸?shù)缆贰?/p>

（3） 土方開挖施工至少在工程樁基全部完成后，間隔時間應(yīng)在15天以上，建議30天以上。

（4） 承臺、地梁位置土質(zhì)較差時，宜采用人工挖土或沉井施工。

（5） 開挖前，應(yīng)對露出表面的樁先行截除；開挖過程中，對超灌長度的鉆孔灌注樁或打入沒有到位的管樁都要根據(jù)挖土標(biāo)高分段截除，一般不能高出挖土面1.5米。

（6） 坑內(nèi)挖機、運土車輛選擇應(yīng)盡量避免采用大型設(shè)備，并鋪設(shè)路基箱進(jìn)行墊板作業(yè)

（7） 挖土部署中應(yīng)注意路線優(yōu)化，避免挖土機械來回重復(fù)行走。臨時堆放土方不得設(shè)于邊坡附近。

（8） 除圍護(hù)設(shè)計要求的第三方監(jiān)測外，挖土單位應(yīng)根據(jù)實際情況另行進(jìn)行觀測，設(shè)置必要的沉降、開裂、變形等監(jiān)測措施，指導(dǎo)土方開挖信息化。

3.深基坑挖土施工的主要技術(shù)措施

（1） 對不同的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，有針對地對不同地質(zhì)條件的土方進(jìn)行開挖。對土釘支護(hù)的可以采用島式逐層均勻開挖，再中間挖土退出場地。對采用樁基圍檁梁支撐的基坑，建議先進(jìn)行中間開挖，再進(jìn)行周邊挖土，并及時做好混凝土基礎(chǔ)底板和傳力帶的施工，符合設(shè)計的工況。

（2） 嚴(yán)禁挖機碰撞樁身。機械開挖時，樁兩側(cè)土體應(yīng)對稱開挖，土體高差不得大于1m。及時分段截樁，避免樁身自由高度過大。

（3） 挖機、土方車輛行走道路路線上，根據(jù)具體情況采取噴錨、鋪路路基箱、換土填塘渣或水泥攪拌樁等加固土體的措施。

（4） 可選用設(shè)置真空管井或自流井的方法，消除土體的超孔隙水壓力，減少擠土效應(yīng)。

4.出現(xiàn)質(zhì)量問題后的加固方法

土方開挖后，應(yīng)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，如出現(xiàn)樁基偏位、傾斜問題，可根據(jù)動測情況判定樁身質(zhì)量，分別加以處理。

（1）預(yù)應(yīng)力管樁的樁身有裂縫但樁身無斷裂，可采用糾偏處理。糾偏時，墊層以下樁身前面的土體應(yīng)盡量清空，糾偏后應(yīng)進(jìn)行鋼筋混凝土灌芯，并進(jìn)行承載力測試。如承載力測試不能滿足設(shè)計要求，則應(yīng)進(jìn)行補樁處理，可考慮底板相應(yīng)位置留孔，待底板完成后，打設(shè)鉆孔樁。如果樁身裂縫較深，且樁傾斜較大，沉井接樁也無法實施。

（2）對鉆孔灌注樁，一般直徑小于600mm的會出現(xiàn)樁身偏位、傾斜現(xiàn)象，同樣可以進(jìn)行糾偏處理，一般大于800mm以上的鉆孔灌注樁，只要施工中按方案要求進(jìn)行挖土，出現(xiàn)質(zhì)量問題的情況較少。

5.基坑挖土施工的安全措施

（1） 基坑挖土前，施工單位，應(yīng)做好現(xiàn)場的觀察工作。挖土期間基坑邊嚴(yán)禁大量堆載，地面堆載數(shù)量絕對不允許超過設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)時采用的地面超載值。應(yīng)按規(guī)定由第三方進(jìn)行監(jiān)測。

（2） 嚴(yán)禁人機同區(qū)作業(yè)，挖掘機械之間應(yīng)保持安全距離。

（3） 土方開挖后，按現(xiàn)場安全防護(hù)要求在基坑的周圍搭設(shè)安全保護(hù)欄桿，避免人員跌落。

（4） 注意觀測土壁穩(wěn)定和支護(hù)梁的沉降、裂縫發(fā)展情況，發(fā)現(xiàn)有裂縫能時，應(yīng)及時報告處理。

（5） 夜間施工必須配備足夠的照明燈光，以保安全。電器線路專人負(fù)責(zé)，持證上崗。經(jīng)常檢查漏電保護(hù)器是否完好?，F(xiàn)場電線不得亂拉、亂接、亂拖。

（6） 深基坑上下應(yīng)先挖好階梯或支撐靠梯，或開斜坡道，并采取防滑措施，基坑四周應(yīng)設(shè)安全欄桿。

（7） 做好應(yīng)急措施，施工現(xiàn)場應(yīng)備有應(yīng)急措施的砂袋、注漿機、發(fā)電機等工具。出現(xiàn)超過設(shè)計的報警值時，應(yīng)及時組織項目部和有關(guān)專家查明原因，進(jìn)行必要的加固，以確保安全施工。

6.加強質(zhì)量控制主要方法

在軟弱土層中，由于挖土不當(dāng)引起樁身傾斜，甚至樁身斷裂經(jīng)常發(fā)生，主要原因是土質(zhì)太差，土體的含水量高，抗剪強度C、太低，加上挖土方法不當(dāng)?shù)人?。因此要求挖土機械不利在樁基頂上作業(yè)，運土車輛盡量遠(yuǎn)離基坑邊行走，挖出的土嚴(yán)禁堆放在基坑附近；軟弱淤泥本身的流動性以及土體中未消散的超孔隙水壓力向開挖方向釋放，產(chǎn)生水平推力，而管樁相對鉆孔灌注樁來講，對水平力的抵抗能力更小，樁身隨著土體位移而發(fā)生傾斜；挖土機械碰撞樁身也會造成樁頂偏位。

解決此類事故關(guān)鍵在于，防患未然，針對軟弱土質(zhì)，不光要重視樁基樁施工時的質(zhì)量，更要加強基坑土方開挖階段對樁基的保護(hù)，因此要分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，合理選擇開挖土方采用的機械，施工道路、降水、土體加固等一系列措施，應(yīng)編制基坑圍護(hù)和土方開挖專項施工方案，并按相關(guān)規(guī)定組織專家論證。

土方開挖前應(yīng)檢查地下排水降水情況，合理安排土方運輸車的行走路線。土方開挖時，注意保持基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)或邊坡土體的穩(wěn)定，在基坑內(nèi)部保持相對的土體穩(wěn)定、平衡，及時澆筑混凝土墊層，與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的傳力帶也要及時澆筑，建議先與混凝土墊層同時澆筑。降低地下水位系統(tǒng)也要檢查是否正常運行，防止淤塞。隨時觀測周圍的環(huán)境變化以及邊坡的穩(wěn)定，防止基坑圍護(hù)失效引起樁基的質(zhì)量。

7.建議與對策

在軟土地區(qū)，如設(shè)計采用管樁基礎(chǔ)，而又無法變更為鉆孔灌注樁時，則建議采用以下措施，來保證工程樁質(zhì)量：

（1）采用管樁施工，一定要考慮管樁打入時的擠土作用，會使附近已打好的樁產(chǎn)生側(cè)向推力，擠土程度的大小除了與樁基置換率（入土的密度）有關(guān)，還與打樁速率及打樁順序有較大關(guān)系。施工時應(yīng)充分考慮到管樁施工產(chǎn)生的擠土效應(yīng)和基坑深度范圍內(nèi)淤泥質(zhì)土方的情況，防止土方開挖對樁基產(chǎn)生不利的影響，為此對管樁施工技術(shù)措施應(yīng)做好預(yù)控。如表層或接近表層的土質(zhì)物理力學(xué)性能較差，樁機行走和施打時容易沉陷，表層的深陷會導(dǎo)致深層土體的位移、周邊土體的隆起，引起管樁偏移、傾斜，甚至樁身斷裂。因此，在樁機選型和確定打樁路線時，應(yīng)考慮到表層土地基承載力和軟弱下臥層地基沉降問題。采用表層鋪設(shè)塘渣、枕木、路基箱等方式加固地基，提高場地的地耐力，周邊可考慮應(yīng)力釋放孔、隔震溝、砂井等措施。

（2）對管樁基礎(chǔ)置換率大于4%時，建議設(shè)計采用預(yù)鉆孔取土后沉樁，取土深度視樁距和土的密實度、滲透性而定，一般為樁長的1/3～1/2（不超過12m），施工時應(yīng)隨鉆隨打。施工管樁的壓樁速度應(yīng)進(jìn)行控制，每天的單位面積內(nèi)的沉樁數(shù)量也應(yīng)控制，防止為了工期而盲目搶進(jìn)度，以確保工程術(shù)的施工質(zhì)量。