某基礎(chǔ)維護工程側(cè)壁流土原因及處理

PAGE某基坑維護工程事故原因分析及處理摘要：基坑維護是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及到勘察、設(shè)計、基坑維護施工及開挖過程中的各相關(guān)單位，只有密切合作才能確?；拥陌踩煽俊１疚耐ㄟ^對某基坑維護工程基坑開開挖過程中側(cè)壁流土、坑底“涌砂”原因分析，處理方案選擇及實施方法的論述，表明了在本工程中各相關(guān)單位應(yīng)注意的問題，對今后類似基坑維護工程具有一定的指導(dǎo)及借鑒意義。關(guān)鍵詞：基坑維護；流土；涌砂；原因分析；處理方案０前言：隨著城市建設(shè)高層建筑物的增多，建筑基坑維護與開挖問題越來越引起工程界特別是巖土工程界的廣泛重視。近年來，由于基坑支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而引起的工程事故的報導(dǎo)屢見不鮮。鑒于基坑維護體系中巖土體及周圍環(huán)境的復(fù)雜性，在基坑維護中更應(yīng)加強勘察、設(shè)計、施工單位緊密配合，特別是在基坑開挖過程中應(yīng)根據(jù)“信息法”施工的理念，使基坑開挖過程中的問題及時反饋到勘察、設(shè)計及施工單位，以便及時處理，避免因基坑維護體系失穩(wěn)而產(chǎn)生嚴(yán)重工程事故。本文所舉實例基坑開挖不深，但周圍環(huán)境較為復(fù)雜，基坑失穩(wěn)會產(chǎn)生后果。１工程概況擬建的建筑物位于市區(qū)，四周場地條件較為復(fù)雜，西側(cè)距18層建筑物約45米,南側(cè)距6層家屬樓約13m，西側(cè)距民房約15～20m。基坑寬約66m，長約140m，場地面積16780m2,基坑開挖深度約5.4m。此工程地下一層,地上五層,鋼結(jié)構(gòu),總建筑面積33000m2,地下室面積880m2。(詳見平面布置示意圖1)施工場地條件平面布置示意圖1２場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)條件施工場地地面下12．5m內(nèi)地層主要由6層組成，現(xiàn)按自上而下的順序描敘如下：①層雜填土：[Q42ml]灰褐色，濕，松散，上部以粉質(zhì)粘土為主，下部為白灰色雜物，分布不均勻。厚度：1．00—2．50m，平均1．96m；層底標(biāo)高52．82—54．39m，平均53．45m；層底埋深1．00—2．50m，平均1．96m。②一l層粉砂含粉土：[Q42（al+pl）]黃褐色，濕，飽和，砂粒成份主要為石英和長石，分選一般，級配不連續(xù)，粘粒含量較高。厚度：1．50—4．90m，平均3．05m；層底標(biāo)高：48．59—51-9lm，平均49．96m；層底埋深：3．50—6．90m，平均5．28m。②層粉質(zhì)粘土：[Q42（al+pl）]黃褐色，可塑一軟塑，切面稍光滑，韌性中等，干強度中等。厚度：0．40—4．00m，平均1．68m；層底標(biāo)高：48．52—51．12m，平均50．11m；層底埋深：4．30—6．80m，平均5．28m。③一l層粉砂含粉土：[Q42（al+pl）]黃褐色，濕，飽和，砂粒成份主要為石英、長石和云母，分選一般，級配不連續(xù)，粘粒含量較高。厚度：1．60—1．80m，平均1．70m；層底標(biāo)高：48．62—48．81m，平均48．72m；層底埋深：6．60—6．80m，平均1．75m。③層粉質(zhì)粘土：[Q42（al+pl）]灰褐色，軟塑—可塑，切面稍光滑，韌性中等，干強度中等，偶見青瓦片，局部夾粘土薄層。厚度：2．60—2．70m，平均2．67m；層底標(biāo)高：45．82—45．99m，平均45．91m；層底埋深：9．50。④層粉質(zhì)粘土：[Q41（al+pl）]黃褐色，可塑，切面稍光滑，韌性中等，干強度中等，含少量姜石，該層未揭穿。2.2水文地質(zhì)條件地下水初見水位埋深3.40m—3.60m，平均為3.50m，穩(wěn)定水位埋深3．O—3.1m，平均為3.05m，對基坑開挖有影響的含水層主要為②一l層粉砂含粉土及③一l層粉砂含粉土，基坑內(nèi)外水位差約2.0—2.4m,地下水補給主要為河流側(cè)向補給及大氣降水補給。由于基坑?xùn)|側(cè)靠近居民生活區(qū)，地下排水管線老化，滲漏較大，也是地下水補給的主要來源（由于基坑滲水量每天上午6—7點，下午5—7點明顯增大，且水質(zhì)明顯變差可證明）。３支護結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1支護方案本基坑圍護工程,護坡采用懸臂式排樁(灌注樁)支護,樁徑φ600mm,有效樁長14.4m,成孔深度16m,樁間距1.2m,混凝土標(biāo)號C25,樁頂設(shè)600×600m的冠梁,同標(biāo)號混凝土連梁,連梁頂面按1:0.3放置加掛網(wǎng)噴漿支護,基坑防水采用雙排咬合（咬合15cm）水泥土攪拌樁(濕法)隔水帷幕，樁徑500mm，孔深：8.5m,樁長6.5m。施工期間，基坑?xùn)|南角，由于場地的限制，基坑防水設(shè)計改為單排咬合（咬合30cm），高壓旋噴樁為隔水帷幕，樁徑600mm，孔深8.5m,樁長6.5m。3.2施工技術(shù)要求a.灌注樁根據(jù)設(shè)計要求、場地條件及本地區(qū)長螺旋干成孔樁施工經(jīng)驗，考慮到成樁質(zhì)量、工期、排漿及環(huán)境污染因素，經(jīng)對比分析認(rèn)為：該場地采用長螺旋干成孔，壓灌混凝土，后置鋼筋籠施工方案。要求長螺旋干成孔樁成樁后樁徑不小于設(shè)計要求，有效樁長滿足設(shè)計要求，樁身混凝土強度為≥C25。樁的施工偏差滿足下述要求:樁長允許偏差≥5cm；樁徑允許偏差:不得小于設(shè)計樁徑；垂直度允許偏差〈1％；樁位允許偏差≤20cm；虛土沉渣必須滿足設(shè)計要求；正式施工前由技術(shù)人員再次復(fù)核測量基線、水準(zhǔn)點及樁位?；炷僚浔燃皵嚢瑁洪_盤前由技術(shù)人員根據(jù)混凝土配合比，確定現(xiàn)場配比，調(diào)整磅秤，經(jīng)檢查各方面工作都準(zhǔn)備好后，允許開盤。每盤混凝土攪拌時間在120秒以上，坍落度控制在18～20cm。攪拌過程由技術(shù)人員專項負責(zé)。b.攪拌樁樁位布置與設(shè)計圖誤差不得大于5cm。樁底標(biāo)高不得高于設(shè)計標(biāo)高，樁頂標(biāo)高不得低于設(shè)計標(biāo)高。攪拌樁垂直度偏差≤1%。單位噴漿量不得低于設(shè)計噴漿量。每根樁開鉆后必須連續(xù)施工，嚴(yán)格控制噴漿及停漿時間，不得間斷。嚴(yán)禁在未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業(yè)以確保噴漿樁質(zhì)量和長度。如遇停電,機械故障等原因而噴漿中斷應(yīng)及時記錄中斷深度，待恢復(fù)正常后必須進行復(fù)打，復(fù)打重疊段長度不小于1m。定期檢查鉆頭直徑，其鉆頭直徑磨損量不得大于1cm。認(rèn)真做好施工記錄，發(fā)現(xiàn)噴灰量不足或過大及機械故障或停電等原因影響該樁質(zhì)量的，應(yīng)立即采取有效的補救措施。c.高壓旋噴樁旋噴樁施工前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，其壓力和流量必須滿足設(shè)計要求。施工時，鉆孔的傾斜度一般不得≤1.5%。接插管和旋噴施工過程中，要注意防止噴嘴被堵，在拆卸或安裝注漿管時動作要快，水、氣、漿的壓力和流量必須符合設(shè)計值，否則要拔管清洗重新進行插管和旋噴。施工時，要做好壓力、流量和冒漿量的量測工作，并按要求逐項記錄。鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷。拆卸鉆桿繼續(xù)旋噴時，要注意保持鉆桿有0.1m的搭接長度，不得使旋噴固結(jié)體脫節(jié)。深層旋噴時，應(yīng)先噴漿后旋轉(zhuǎn)和提升，以防注漿管扭斷。攪拌水泥漿時，水灰比要按設(shè)計規(guī)定，不得隨意更改，在旋噴過程中應(yīng)防止水泥漿沉淀，使?jié)舛冉档汀＝故褂檬艹被蜻^期水泥。施工完畢，立即拔出注漿管徹底清洗注漿管和注漿泵，管內(nèi)不得有殘存水泥。d.冠梁本工程混凝土強度等級為C25，應(yīng)符合系列要求：塌落度要求150至180mm初凝時間5至7個小時，水灰比W/C≤0.4;標(biāo)準(zhǔn)條件下，混凝土7天齡期強度30N/m2?；炷潦┕さ囊话阋螅夯炷磷缘躅^口的自由傾落高度不得超過2m,插入式振搗，快插慢拔，逐點移動，順序進行，均勻振實。插點移動間距不大于振搗作用半徑的1.5倍（一般為30-40cm），振搗上一層時插入下層5cm以消除兩層間的接縫?；炷翝仓?yīng)連續(xù)進行，間歇時間最長在前一層混凝土凝結(jié)之前將次層混凝土澆筑完畢。間歇時間有水泥的品種及混凝土凝結(jié)條件確定，超過2小時按施工接縫處理。混凝土澆筑是經(jīng)常觀察模板、鋼筋、預(yù)埋孔洞、預(yù)埋件和插筋等有無移動，變形或堵塞情況，發(fā)現(xiàn)問題立即處理并在已澆筑的混凝土凝結(jié)前修正完好。3.3施工中出現(xiàn)的問題及方案變更由于維護工程施工時正值冬季，場地基坑?xùn)|南角為市政供暖輸配站。受場地及地下管線的限制，攪拌樁施工無法達到隔水效果。基坑防水設(shè)計后改為單排咬合（咬合30cm）高壓旋噴樁隔水帷幕。４基坑降水及開挖4.1降水方案根據(jù)該工程水文地質(zhì)資料及實際情況，選擇管井基坑內(nèi)井點降水方案，用理正降水設(shè)計軟件計算，共設(shè)計管井18眼，管井井深8m；管井間距25--30m；井徑480mm,管井直徑為320mm?；映樗邓恢軙r間達到開挖要求。4.2開挖方案土方采取先中間后邊緣的原則分層開挖，在開挖過程中按要求加強觀測，現(xiàn)場留有一定量的土方備用，在開挖過程中保留好降水井。５基坑開挖過程中事故分析與處理在基坑開挖過程中，基坑整體穩(wěn)定,基坑側(cè)壁位移量很小，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。由水泥土攪拌樁形成的防水墻防水效果良好，未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象（圖2）。但在開挖東南角處，基坑側(cè)壁多處漏水、流土，并伴有基坑底部有滲水、“涌砂”現(xiàn)象，后因流土總量近8.0m3,不得已對東南角進行了回填。圖2圖35.1流土產(chǎn)生的原因分析①勘察單位未嚴(yán)格按《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程JGJ120－99》中的3·3條勘察范圍的要求，在基坑開挖１－２倍的范圍內(nèi)布置勘察點，以查明巖土結(jié)構(gòu)變化及上、下水及地下管線情況。在后來的補充勘察中加密了東南角的勘探孔，發(fā)現(xiàn)地層也有變化，在第2層粉質(zhì)粘土中夾有粉砂及粉土。②設(shè)計單位在變更設(shè)計中未考慮地下管線及局部雜填土底層巖土變化對樁墻的搭接產(chǎn)生的不利影響及施工困難。③維護結(jié)構(gòu)施工單位在將攪拌樁變?yōu)楦邏盒龂姌妒┕ず?，對遇見地下管線及大量的雜填土?xí)r，未及時修改設(shè)計參數(shù)，如增加噴漿壓力，采用多次復(fù)噴或雙管旋噴等施工方法，以便擋水墻更好搭接，確保防水效果。④地下水位原因基坑開挖時正值雨季，河水較往年上升約2.0m，造成基坑內(nèi)外水位差較設(shè)計值增大，是造成坑底滲水漏沙的直接原因。⑤環(huán)境原因基坑側(cè)壁漏水，流土處存在多處周圍村民的污水排水井滲漏，在用水高峰時，集中排放，也是造成基坑側(cè)壁涌水、流土的直接原因。5.2處理方案選擇及實施處理方案采用綜合治理的原則，圍繞著三個目的進行，一是盡快注漿，回填由于“流土”造成的空洞，確保周圍建筑物的安全。二是封堵涌水通道，防止流土的進一步發(fā)生。三是采用降低地下水位及增長滲流路徑，降低基坑內(nèi)外水位勢能差，有效地防止基坑底部滲水及“涌砂”現(xiàn)象。①在基坑側(cè)壁流土嚴(yán)重部位，采用150型鉆機成孔，在空洞較大處，填注水泥砂漿，滲漏較小時采用壓力注漿。根據(jù)注漿量變化情況，在水灰比0.5：1的水泥漿中加入3%—5%的水玻璃。成孔深10—12米，孔間距5—10m,填注水泥沙漿約8m3。②采用壓力注漿的方法，封堵涌水通道，為保證注漿效果，在基坑由側(cè)壁漏水區(qū)排樁上固定鋼板（見圖3），并在鋼板后填注水泥土夯實后，再行注漿。注漿孔深穿透第3層粉土層，到達第4層粉質(zhì)粘土層上，并分段分時多次注漿。其目的一是減少粉土層的滲透系數(shù)。二是增長滲流路徑以減少基徑底部滲流壓力，防止“涌沙”現(xiàn)象的發(fā)生。三是有效地封堵基坑滲水通道。③在基柱內(nèi)邊角增設(shè)內(nèi)降