某基礎(chǔ)維護(hù)工程側(cè)壁流土原因及處理

PAGE某基坑維護(hù)工程事故原因分析及處理摘要：基坑維護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及到勘察、設(shè)計(jì)、基坑維護(hù)施工及開(kāi)挖過(guò)程中的各相關(guān)單位，只有密切合作才能確?；拥陌踩煽?。本文通過(guò)對(duì)某基坑維護(hù)工程基坑開(kāi)開(kāi)挖過(guò)程中側(cè)壁流土、坑底“涌砂”原因分析，處理方案選擇及實(shí)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(wèn)題，對(duì)今后類似基坑維護(hù)工程具有一定的指導(dǎo)及借鑒意義。關(guān)鍵詞：基坑維護(hù)；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(hù)與開(kāi)挖問(wèn)題越來(lái)越引起工程界特別是巖土工程界的廣泛重視。近年來(lái)，由于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而引起的工程事故的報(bào)導(dǎo)屢見(jiàn)不鮮。鑒于基坑維護(hù)體系中巖土體及周圍環(huán)境的復(fù)雜性，在基坑維護(hù)中更應(yīng)加強(qiáng)勘察、設(shè)計(jì)、施工單位緊密配合，特別是在基坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)根據(jù)“信息法”施工的理念，使基坑開(kāi)挖過(guò)程中的問(wèn)題及時(shí)反饋到勘察、設(shè)計(jì)及施工單位，以便及時(shí)處理，避免因基坑維護(hù)體系失穩(wěn)而產(chǎn)生嚴(yán)重工程事故。本文所舉實(shí)例基坑開(kāi)挖不深，但周圍環(huán)境較為復(fù)雜，基坑失穩(wěn)會(huì)產(chǎn)生后果。１工程概況擬建的建筑物位于市區(qū)，四周場(chǎng)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(zhǎng)約140m，場(chǎng)地面積16780m2,基坑開(kāi)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(jiàn)平面布置示意圖1)施工場(chǎng)地條件平面布置示意圖1２場(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)石，分選一般，級(jí)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(qiáng)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(zhǎng)石和云母，分選一般，級(jí)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(qiáng)度中等，偶見(jiàn)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(qiáng)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(jiàn)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(duì)基坑開(kāi)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(bǔ)給主要為河流側(cè)向補(bǔ)給及大氣降水補(bǔ)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(bǔ)給的主要來(lái)源（由于基坑滲水量每天上午6—7點(diǎn)，下午5—7點(diǎn)明顯增大，且水質(zhì)明顯變差可證明）。３支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1支護(hù)方案本基坑圍護(hù)工程,護(hù)坡采用懸臂式排樁(灌注樁)支護(hù),樁徑φ600mm,有效樁長(zhǎng)14.4m,成孔深度16m,樁間距1.2m,混凝土標(biāo)號(hào)C25,樁頂設(shè)600×600m的冠梁,同標(biāo)號(hào)混凝土連梁,連梁頂面按1:0.3放置加掛網(wǎng)噴漿支護(hù),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(zhǎng)6.5m。施工期間，基坑?xùn)|南角，由于場(chǎng)地的限制，基坑防水設(shè)計(jì)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(zhǎng)6.5m。3.2施工技術(shù)要求a.灌注樁根據(jù)設(shè)計(jì)要求、場(chǎng)地條件及本地區(qū)長(zhǎng)螺旋干成孔樁施工經(jīng)驗(yàn)，考慮到成樁質(zhì)量、工期、排漿及環(huán)境污染因素，經(jīng)對(duì)比分析認(rèn)為：該場(chǎng)地采用長(zhǎng)螺旋干成孔，壓灌混凝土，后置鋼筋籠施工方案。要求長(zhǎng)螺旋干成孔樁成樁后樁徑不小于設(shè)計(jì)要求，有效樁長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)要求，樁身混凝土強(qiáng)度為≥C25。樁的施工偏差滿足下述要求:樁長(zhǎng)允許偏差≥5cm；樁徑允許偏差:不得小于設(shè)計(jì)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(jì)要求；正式施工前由技術(shù)人員再次復(fù)核測(cè)量基線、水準(zhǔn)點(diǎn)及樁位。混凝土配比及攪拌：開(kāi)盤前由技術(shù)人員根據(jù)混凝土配合比，確定現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)盤。每盤混凝土攪拌時(shí)間在120秒以上，坍落度控制在18～20cm。攪拌過(guò)程由技術(shù)人員專項(xiàng)負(fù)責(zé)。b.攪拌樁樁位布置與設(shè)計(jì)圖誤差不得大于5cm。樁底標(biāo)高不得高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，樁頂標(biāo)高不得低于設(shè)計(jì)標(biāo)高。攪拌樁垂直度偏差≤1%。單位噴漿量不得低于設(shè)計(jì)噴漿量。每根樁開(kāi)鉆后必須連續(xù)施工，嚴(yán)格控制噴漿及停漿時(shí)間，不得間斷。嚴(yán)禁在未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)以確保噴漿樁質(zhì)量和長(zhǎng)度。如遇停電,機(jī)械故障等原因而噴漿中斷應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度，待恢復(fù)正常后必須進(jìn)行復(fù)打，復(fù)打重疊段長(zhǎng)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(guò)大及機(jī)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(bǔ)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(jì)要求。施工時(shí)，鉆孔的傾斜度一般不得≤1.5%。接插管和旋噴施工過(guò)程中，要注意防止噴嘴被堵，在拆卸或安裝注漿管時(shí)動(dòng)作要快，水、氣、漿的壓力和流量必須符合設(shè)計(jì)值，否則要拔管清洗重新進(jìn)行插管和旋噴。施工時(shí)，要做好壓力、流量和冒漿量的量測(cè)工作，并按要求逐項(xiàng)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(shí)，要注意保持鉆桿有0.1m的搭接長(zhǎng)度，不得使旋噴固結(jié)體脫節(jié)。深層旋噴時(shí)，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(shí)，水灰比要按設(shè)計(jì)規(guī)定，不得隨意更改，在旋噴過(guò)程中應(yīng)防止水泥漿沉淀，使?jié)舛冉档?。禁止使用受潮或過(guò)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(qiáng)度等級(jí)為C25，應(yīng)符合系列要求：塌落度要求150至180mm初凝時(shí)間5至7個(gè)小時(shí)，水灰比W/C≤0.4;標(biāo)準(zhǔn)條件下，混凝土7天齡期強(qiáng)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(guò)2m,插入式振搗，快插慢拔，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，均勻振實(shí)。插點(diǎn)移動(dòng)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(shí)插入下層5cm以消除兩層間的接縫?；炷翝仓?yīng)連續(xù)進(jìn)行，間歇時(shí)間最長(zhǎng)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(shí)間有水泥的品種及混凝土凝結(jié)條件確定，超過(guò)2小時(shí)按施工接縫處理?；炷翝仓墙?jīng)常觀察模板、鋼筋、預(yù)埋孔洞、預(yù)埋件和插筋等有無(wú)移動(dòng)，變形或堵塞情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(wèn)題及方案變更由于維護(hù)工程施工時(shí)正值冬季，場(chǎng)地基坑?xùn)|南角為市政供暖輸配站。受場(chǎng)地及地下管線的限制，攪拌樁施工無(wú)法達(dá)到隔水效果?；臃浪O(shè)計(jì)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(kāi)挖4.1降水方案根據(jù)該工程水文地質(zhì)資料及實(shí)際情況，選擇管井基坑內(nèi)井點(diǎn)降水方案，用理正降水設(shè)計(jì)軟件計(jì)算，共設(shè)計(jì)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(shí)間達(dá)到開(kāi)挖要求。4.2開(kāi)挖方案土方采取先中間后邊緣的原則分層開(kāi)挖，在開(kāi)挖過(guò)程中按要求加強(qiáng)觀測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)留有一定量的土方備用，在開(kāi)挖過(guò)程中保留好降水井。５基坑開(kāi)挖過(guò)程中事故分析與處理在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，基坑整體穩(wěn)定,基坑側(cè)壁位移量很小，滿足設(shè)計(jì)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(kāi)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(duì)東南角進(jìn)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(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120－99》中的3·3條勘察范圍的要求，在基坑開(kāi)挖１－２倍的范圍內(nèi)布置勘察點(diǎn)，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(lái)的補(bǔ)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(jì)單位在變更設(shè)計(jì)中未考慮地下管線及局部雜填土底層巖土變化對(duì)樁墻的搭接產(chǎn)生的不利影響及施工困難。③維護(hù)結(jié)構(gòu)施工單位在將攪拌樁變?yōu)楦邏盒龂姌妒┕ず?，?duì)遇見(jiàn)地下管線及大量的雜填土?xí)r，未及時(shí)修改設(shè)計(jì)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(kāi)挖時(shí)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(jì)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(shí)，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(shí)施處理方案采用綜合治理的原則，圍繞著三個(gè)目的進(jìn)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(jìn)一步發(fā)生。三是采用降低地下水位及增長(zhǎng)滲流路徑，降低基坑內(nèi)外水位勢(shì)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(jī)成孔，在空洞較大處，填注水泥砂漿，滲漏較小時(shí)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(jiàn)圖3），并在鋼板后填注水泥土夯實(shí)后，再行注漿。注漿孔深穿透第3層粉土層，到達(dá)第4層粉質(zhì)粘土層上，并分段分時(shí)多次注漿。其目的一是減少粉土層的滲透系數(shù)。二是增長(zhǎng)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