受挤压土体的深基坑开挖监理质控措施

受挤压土体的土方开挖施工技术摘要：对受挤压土体土方采取增大放坡系数、分层、对称开挖等措施，通过实施取得了好的效果。关键词：受挤压土体土方开挖施工技术1.概述某冷轧板厂可逆式轧机改造工程，主厂房结构属于全钢排架结构，建筑面积5631.96㎡。基础为钢筋混凝土独立基础，沉管灌注桩承重，厂房内主要设备基础有轧机基础、乳化液基础、设备润滑站基础、风机基础等。设备基础底标高从-2m多到-6.95m不等，标高层次相当多。设备基础密集，±0.00相当于绝对标高1847.5m。2.地质特点根据《工程施工图设计阶段岩土工程勘察报告书》可知其地质特点如下：2.1由上至下地层分布情况第四系人工堆积层：人工填土，为新近填筑土，未经碾压，主要由褐红色粘性土混少量角砾组成，不均匀，松散～稍密。整个场地均有分布，厚度1.10～3.10m。第四系冲、洪积层：粘土，褐红～褐黄色，硬塑状态，局部可塑状态，稍湿。整个场地均有分布，厚度0.30～2.00m。粘土，褐红～褐黄色，软塑状态，湿～很湿。顶部夹薄层粉土。整个场地均有分布，厚度2.40～5.90m。第四系湖沼相沉积层：深灰、黑色，软塑～流塑状态，很湿～饱和。间夹淤泥及有机质粘土。含大量有机质和未腐植物根茎。整个场地均有分布，厚度4.20～11.10m。第四系坡、洪积层粘土：灰白、灰黄色，软塑～可塑状态，湿～很湿。间夹薄层粉质粘土。整个场地均有分布，厚度0.50～2.50。粘土：灰黄、褐红色，可塑～硬塑状态，湿。整个场地均有分布，厚度0.70～6.30。顶板埋深13.00～19.50m,标高介于1828.07～1834.21m。2.2地下水状况在钻孔揭露深度范围内，大部分钻孔远离量测到稳定地下水位，地下水埋深一般0.00～1.50m，标高介于1847.10～1847.58m，具有统一的地下水面。2.3地下桩体情况本工程的主厂房柱基础、设备基础、地坪基础下部设计上均采用了大量Φ500mm的沉管灌注桩进行地基处理，主要有三种类型的桩：2.3.1钢筋混凝土沉管灌注桩，此类桩为厂房柱基承台及设备基础的承压桩。2.3.2素混凝土沉管灌注桩，此类桩为地坪处理桩。桩贯入深度平均30m进入持力层，桩间距1.5m，由于该工程地质主要为软塑土，在桩基施工后，造成地下土体受到了相当程度的挤压。场地地面标高比自然地面标高上升了近1米。其桩位布置如下图：针对以上所述的地质状况，我公司土方开挖所遇到的主要是原回填土层、粘土层及泥炭质土层，根据以往在昆钢施工所了解的此类土层，此类土层的流动性及可塑性相当强，含水率高。另一方面，厂房以南为绿化用地，长年的绿化用水也增加了土体的含水率，提高了地下水位。打桩公司工期也严重滞后，根据指挥部对工期要求，在对厂房142线柱基桩施工的同时对主厂房137线桩基施工完毕且达到强度要求的柱基进行土方开挖，进行边打桩，边进行承台基础的施工。3土方开挖顺序的初步设想根据工程实际情况，结合我司类似工程施工经验，我们排出了开口施工和闭口施工两种方案：开口施工：主轧机、乳化液设备基础土建施工→柱基施工→厂房吊装→吊车梁、行车、轨道、滑线安装→设备安装闭口施工：柱基→厂房吊装→主轧机设备基础土建施工→设备安装吊车梁、行车、轨道、滑线安装由于4月至6月为昆明地区的雨季，根据工程进展情况，雨季施工是不可避免，结合开闭口施工顺序和类似工程工期经验得知，当采用开口施工时，柱基施工以后的工作就会在雨季时施工。若采用闭口施工，厂房吊装完毕后，后续工作可以在厂房内施工，可以减小雨季对施工带来的影响，故：在考虑雨季施工因素的影响，我司初步选择闭口施工方案。4.土方的试探性开挖为了加强对此类受挤压土体的认识，防范在基础大面积土方开挖中出现的影响因素，以便针对性的采取相应的技术措施，经过技术性分析，我们首先对1E列136至137线承台基础进行了试探性开挖。4.1开挖方式及要求土方开挖采取了我公司以往在昆钢工程施工时的开挖方式，即基槽一次开挖成型，土方放坡系数按1：0.67。4.2试探性开挖后出现的状况断桩、桩倾斜：地基处理的两种桩分别出现了两种情况，一是设备基础及主厂房柱基的钢筋混凝土沉管灌注桩出现倾斜；地坪处理的素混凝土沉管灌注产生断裂。见下图：断裂的素混凝土灌注桩土体开裂：在离基槽约50m的范围内，土体均出现开裂，裂缝间距约2m，与桩间距相近，裂缝宽度约5cm。在基槽内不时有土体裂缝产生的土体跨塌。开挖后基底土体上浮：基底封底后，经观测，在24小时的时间内，基底土体上浮量约为200mm，并有继续缓慢上浮。5.针对试探性开挖出现的上述情况，分析原因如下：5.1土体受到挤压:由于沉管灌注桩的施工工艺所致，土体被挤压得相当密实，因而造成土体内蕴含了大量的挤压应力，并造成整个场地标高平均上升了近1m。5.2开挖时临空面大:开挖的基底相对标高为-3.20m，自然地面相对标高为+1.00m,临空面高差达4.2m。虽已按1：0.67进行放坡，但土体的稳定性仍很差。5.3受泥炭质土的影响:由于施工现场泥炭质土分布在相对标高为-6.80m至-18.00m标高层内，虽此次试探性开挖时基槽并没有挖至此层，由于土体内应力很大，土方开挖后，破坏了土体的稳定性，使基槽底和基槽壁临空面成为一个相对比较薄弱的位置，土体内应力得到释放，导致施工完毕的垫层上浮。5.4受地下水影响:由于施工现场的地下水位较高。且粘土层现场开挖后的特点是：a.无水状态或少水时—硬，粘性不强；b.水浸泡状态时—流动性强，成淤泥状。地下水对土体的浸泡导致了土体的不稳定性。5.5受打桩影响：由于土方施工是在边打桩边土方开挖施工的情况下进行，打桩施工不断的对土体进行挤压，增加其内应力，土体的可塑性也很强，在土方开挖后形成的土体抵抗应力的薄弱区，也形成了土体释放应力的区域，导致土体向此区域移动面引起土体垮塌及桩位倾斜及断桩。5.7受土体应力未释放的影响：首先，新建厂房有三面均为原的建筑物，此部分地基相对比较稳定，造成了桩基施工对地下土体产生的内应力无处释放。其次，在桩基施工还未完毕的情况下就进行了土方开挖的施工，土体的内应力也并不稳定。在土方开挖进出现的抵抗应力的薄弱区就会成为土体应力释放的区域。6.采取的相应技术措施：针对我公司试探性开挖出现的问题及对问题分析的结果，采取了以下措施：6.1改变施工方式。工程初步设想考虑的“闭口”施工的施工顺序，即先对主厂房柱基、地梁施工完毕后，形成厂房主体，再对厂房内设备基础进行施工。考虑到设备基础的底标高在-6.00m及现场土体的特点，改为了“开口”施工的施工顺序，即先对较深的设备基础进行施工，再对较浅的主厂房柱基进行施工。6.2土体卸载。即先对施工区域整体开挖至地坪褥垫层标高，以分批释放土体内应力，减小基槽内土体的上浮，减小临空面。6.3加大放坡系数。基槽开挖时，在开挖深度在3m以内按1：1进行放坡，在开挖深度在4.5m及以上高度时采用1：3进行放坡或阶梯形放坡。以有效的保护桩体，增强土体的稳定性。6.4对称开挖。主厂房分B-D，D-E两跨，在土方开挖时，同时对对称地对B列和E列进行开挖，最后再对中间D列的基槽开挖，以利于土体均匀的释放应力，保护桩体。6.5分层开挖。对于底部标高较多的且面积较大的基础，采取分层开挖的方式，如厂房内的轧机基础，基础底标高主要为-2.400m,-3.345m,-5.625m,在土方开挖时先整体开挖至-2.400m标高，第二次在基底设计标高为-3.345m,-5.625m区域进先开挖至-3.345m标高，最后开挖-5.625m标高区域土方。以均匀释放土体内应力。6.6边坡支护。对土方开挖时局部仍不稳定的土体，采取型钢支护或毛石混凝土护壁，以增强土体的稳定性。6.7加强排水。针对现场土质的渗水性差，遇水易形成淤泥特点，在基槽开挖后，设集水坑排水，在基槽四周人工挖一条200mm×300mm的排水沟，内填碎石，坡向集水坑，用水泵及时将基槽内的水排出。6.8对泥炭质土层的处理。土方开挖时如局部遇到该土层时，第一，首先对上部土体进行卸压，即将其放坡比例加大至1：3；第二，将此区域打钢管桩并用板材护壁进行C10毛石造型混凝土的浇筑，以阻止泥炭土的流入基槽。具体如下图，基础施工时正值雨季，基槽开挖时土体受到雨水冲刷也会造成土体有较强的流动性，在遇到此情况时仍采用此支护方法。6.9多段（层次）截桩。在分层开挖时，为保证施工车辆的运行，采取分段截桩，即土方开挖至方案设计的标高后，及时对桩体进行截桩。7.施工中注意的有关问题本工程中遇见的软塑土质在其它工程项目中并不少见，但受沉管灌注桩施工工艺造成的土体挤压，在土体内形成内应力的土体并不多。针对此特性的土层，主要采取释放内应力的方法，在实际施工还需注意以下几个方面：7.1由于土方开挖后土体产生上浮，基础结构施工应在开挖后土体稳定的情况下分批进行。7.2加强对已施工的基础结构进行位移观测，以便进一步掌握其活动规律。7.3上部结构施工（如钢结构系统、屋