关于复杂地质的基坑支护质量控制

关于复杂地质的基坑支护质量控制

曾春阳

中国铁道科学研究院深圳研究设计院广东省深圳市518057

摘要：随着城市建设不断地扩大对地下空间的利用，基坑支护工程研究已发展成为我们不可或缺的一个课题，深圳前海市政Ⅳ项目铲湾渠污水泵站工程位于前海深港合作区内，属于填海区，其地质条件比较复杂，周边施工条件比较差，本文简要介绍复杂地质条件下基坑支护的质量控制，总结了一些经验和做法，对今后类似的工程，有一定的借鉴作用。

关键词：复杂地质、基坑支护、质量控制

1工程概况

铲湾渠污水泵站是前海深港合作区铲湾渠水廊道工程的重要组成部分之一，铲湾渠污水泵站选址于南山污水处理厂再生水预留用地范围内，泵房设置位置现状为空地，泵房基坑深度约16.7m，基坑平面布置为矩形，基坑长26.7米，宽14.8米，设计采用排桩+内支撑进行支护，淤泥等软土层最大厚度约为8.9m，现状泵房周边无重要构筑物，基坑平面简图如下：

图1污水泵站基坑支护平面图

2工程地质情况

2.1地形地貌

泵房场地原始地貌为滨海滩涂，属填海造陆区，大部分已进行了地基处理，场地总体上平坦，地面高程约为5.0～5.5m。

2.2地层岩性

本场地内地层按形成时代、成因和物质组成分为：第四系人工堆积层、第四系海积层、第四系冲洪积层、第四系残积层和加里东期混合花岗岩。

2.3不良地质作用和特殊性岩土

本场地特殊性岩土主要为：填土、软土、残积土和风化岩，对本工程影响较大的特殊性土主要为填土和软土，两者分布和性状较复杂。

3基坑支护质量控制要点

深基坑支护质量管控重在过程控制，一旦出现质量问题，后期补救往往需要比较大的人力物力，且会对进度安全产生一定影响，因此根据现场施工工序，严把每一道质量关，确保现场施工质量。

3.1钻孔灌注桩施工质量控制

3.1.1灌注桩钻孔过程质量控制

1)灌注桩钻孔施工开孔前，桩位应定位准确，在桩位外设置定位龙门桩，由测量工程师和监理代表进行桩位复核校正，本道工序完成后申报开孔通知单并进行钻进成孔。

2)钻机就位时，应保证机械稳定且底座安置水平，确保垂直度偏差不大于1%，在钻进过程中，采用连续性筒式取土钻进成孔。

3)钻孔过程中，保持孔内泥浆水位，防止塌孔。

4)待孔深达到设计要求后清孔，方可下钢筋笼，孔底沉渣厚度不应大于200mm，灌注桩桩位允许偏差50mm。

5)灌注桩施工应采用跳孔方式，即每隔一根桩施工一根桩，待桩芯混凝土浇灌并终凝后，相邻的桩才可以施工。

6)每钻进5m左右检查一次泥浆比重，使出渣泥浆比重控制在1.4～1.8之间，泵送泥浆比重控制在1.2～1.45之间，如果泥浆比重过稠或过稀则注入清水或投入粘土造浆，具体各个孔的泥浆比重根据钻孔记录所反映的地质情况进行实际调节，避免出现塌孔或钻进效率太低。

7)制作5.0米长、直径Φ1.00米钢筋检测笼，当冲孔深度达到钢筋检测笼的长度时进行第一次孔径、垂直度检查，保证孔径不小于设计值，垂度≤1%。

8)灌注桩施工时应对取出的岩土体进行描述和鉴别，当发现岩土体分布与地勘报告不一致时应及时通知勘察、设计、监理及业主各方进一步研究处理。

9)由于本基坑工程场区内地层分布复杂多样，灌注桩施工时应根据现场实际情况在必要的地方进行超前钻对地层进行鉴别。

3.1.2灌注桩钢筋笼制作质量控制

1)加强钢筋原材的进场验收，钢筋加工前应进行调直处理，如严重锈蚀应除锈处理。

2)钢筋笼制作时，要求主筋环向均匀布置，箍筋的规格及间距、主筋的保护层、加强筋的间距等均应符合设计规定，钢筋的牌号、规格、数量应严格符合设计要求，其制作偏差并应符合现行的《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204有关要求。

3)钢筋笼焊接质量控制：

a)分段制作的钢筋笼，钢筋接长采用单面搭接焊，焊缝长10d，封闭箍和加强筋采用单侧搭接焊，焊缝长10d，主筋焊接时接头应错开，在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总数的50%，且间隔布置，螺族箍筋应大部分与主筋点焊，增加钢筋笼的强度。

b)焊接部位表面污垢应先行清除，扎口焊接时，上下主筋位置对正，保持钢筋笼上下轴线一致。

4)钢筋笼保护层控制：

钢筋笼设置定位钢筋环，混凝土垫块或于孔中对称设置3~4根导向钢筋，以确保保护层厚度，钢筋笼入孔时应对准孔位轻放慢慢入孔，钢筋笼入孔后应徐徐下放，不得左右转动，严禁高起猛落强行下放。

3.1.3灌注桩混凝土浇筑过程质量控制

1)桩身采用水下混凝土浇灌，灌注砼导管底端距孔底宜为300～500mm，使用隔水栓，第一次灌注量必须保证导管埋入砼0.8m以上，必须连续灌注，灌注过程中保持导管埋入砼不小于2.0m。

2)混凝土灌注高度应比设计桩顶高程高出800mm，桩身砼保护层厚度为50mm，冠梁砼保护层厚度为30mm。

3)每根灌注桩桩身混凝土应留试块。每个灌注台班留试件不少于1组，每组试件应留3件。

3.1.4灌注桩混凝土浇筑后质量控制

1)施工桩顶冠梁前，桩顶应凿至新鲜混凝土面，露出钢筋应平直，并保证设计要求的露出长度＞35d，浇筑桩顶冠梁前，必须清理干净残渣、浮土和积水，应保证排桩与冠梁连接牢固，不得造成连接处产生薄弱面。

2)灌注桩检测，评定已施工灌注桩的成型质量。

a)桩身质量应在支护桩浇筑完28d以后进行。

b)根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）等规范要求，采用低应变及钻芯法联合检测：

(1)低应变法：检测桩身完整性；频率20%，且不少于5根；

(2)钻芯法：检测桩身完整性；频率5%，且不少于3根；

(3)具体检测桩号可根据现场情况，由业主、监理、设计及施工单位共同协商确定。

3.2高压旋喷桩施工质量控制

1)考虑本基坑场区地层内填石层分布较广且较厚，旋喷桩采用冲击引孔的预成孔工艺后实施旋喷桩的施工，高压旋喷正式施工前，应认真做好工艺性试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比。

2)采用全站仪根据监理审批后的桩位图放出控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，正式施工前，需对桩位线再次复核，确保桩位准确。

3)由专人指挥旋喷桩机移动至指定桩位，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机平稳水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于1%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm。

4)采双重管高压旋喷法施工，当第一阶段贯入土中时，借助喷射管本身的喷射或振动贯入。其过程为：启动钻机，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。

5)制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。

6)在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。

7)喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管，严格控制提升速度。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障；如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

8)旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

9)在进行钻机成孔时应注意记录地层情况，在喷浆过程中，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。

10)当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面，高压喷射注浆完毕后，应迅速拔出喷射管。

11)钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。

12)相邻两桩施工时间间隔不小于48h，间距不小于4～6m。

13)喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1:6的水泥浆补灌。

14)质量检验在旋喷注浆结束28天后进行，检验桩的数量不小于已经完成桩数的2%～5%，不合格者进行补喷。

15)质量要求

旋喷桩施工质量要求应满足表1的要求。

表1旋喷桩施工质量标准表

16）高压旋喷桩质量检测

高压喷桩通过压水试验检测其透水性。压水试验采用五点法，试验压力及试验方法按《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）执行。旋喷桩质量检验数量为施工注浆孔数的3％，不合格者应进行补喷。检测要求高压旋喷桩渗透系数应小于10-6cm/s。

3.3钢支撑质量控制

1)钢支撑及钢围檩进场检验构件大小尺寸是否与设计相符，构件出场合格证，钢板、钢管、焊丝、高强度螺栓送检。

2)斜撑及直撑安装时，钢围檩底板制作三角托架，尺寸、原材必须符合设计及规范要求，检查螺栓、螺栓打眼深度，螺栓安装不得外露太多，三角托架安装时必须拉线，确保顶面在同一标高，安装完成后，托架必须牢固，螺栓必须设止回垫片，检验合格后方可架设钢围檩，钢围檩必须平直，不得有凹凸不平、起拱、损坏的情况，两段钢围檩接口处，采用700*200*20钢板进行封口焊接。

3)钢支撑斜支座与钢围檩焊接时，同一道钢支撑两个斜支座定位必须准确，保证架设完成后斜撑与钢围檩两边行程等腰三角形，斜支座内部设两块梯形钢肋板，必须与支座成满焊状态，斜支座与钢围檩焊接面缝隙不宜过大，两侧焊接口采用满焊焊接完成后，及时清除焊渣，斜支座与钢围檩连接处，大于90°角位置，焊接带肋板，活络端斜支座底部焊接钢牛腿，牛腿必须按照设计图纸要求进行加工。

4)钢支撑拼装与安装时，钢支撑应提前拼装完成，拼装过程中，两段支撑接口处不得有错位现象，螺栓必须紧实，每道螺栓螺母后必须设止回垫片。

5)钢支撑吊装架设时，支撑必须安全平稳的架设在支座牛腿上，活络端、固定端与支座接触面不得偏移。

6)支撑轴力加设时，采用两个千斤顶在活络段两侧同时加压，加压强度必须严格按照设计要求进行施工，加压分两次进行，第一次加设设计轴力的50%，持荷时间5-10min，第二次加压到设计轴力100%，持荷时间5-10min，并观察读数表变化，如有压力回弹，需再次实施加压力。

7)支撑轴力加设完成后，对钢围檩三角托架、防坠拉杆、钢支撑连接处螺栓进行二次紧固。

8)支撑安装时，检验两侧预埋钢板位置是否在同一水平面，定位完成后，在两块钢板同一标高位置焊接钢托盘，钢托盘与钢板满焊，钢托盘底部焊接牛腿，以上工序完成后方可架设支撑。

3.4基坑监测

根据规范要求必须对基坑支护系统进行实时监测，详细掌握基坑开挖及主体结构施工过程中的各种情况，做到信息化施工。针对泵站基坑的监测项目主要有有：支护桩顶水平位移/沉降监测、坑边地面水平位移/沉降监测、支撑轴力监测、支护桩深部水平位移监测、地下水位监测。

3.4.1监测点布置

1)支护桩水平位移/沉降监测点布置于桩顶，监测点间距为15m，基坑每侧边均应布置不少于1个监测点；

2)坑边地面水平位移/沉降监测点布置于坡顶，监测点间距为20m，基坑每侧边均应布置不少于1个监测点；

3)支撑轴力监测点应布置于同一剖面的三排支撑上，本基坑选取靠近基坑轴线的一个剖面布置监测点；

4)支护桩深部水平位移监测（测斜管）应设置在灌注桩内，测斜管深度不应小于灌注桩的深度，本基坑共布置2个支护桩深部水平位移监测点。测斜管顶部应设置水平位移监测点；

5)地下水位监测点宜布置于基坑坡顶外侧、距离坡顶线不大于5.0m范围内，共计2个水位监测点；

6)本工程监测采用第三方监测，监测平面图以第三方监测深化后提供为主，本方案监测平面图为设计院提供。监测平面图见图1-1。

3.4.2监测技术要求

1)施工前按规定布置基准点，基准点数不得少于3个。基准点应在基坑开挖前观测至少3次并取其平均值作为初始值，观测精度要求不低于二等精度；此外，基准点应每月联网复测一次。

2)观测仪器在使用前应由第三方具备检定资质的单位检定合格并处于有效检定期内；

3)监测应由有经验、有资质的监测单位编制监测方案，经设计、监理、和建设单位等共同确认后予以实施。现场基坑监测以业主委托的第三方监测单位为主，项目部根据审批的监测方案，同步进行基坑监测。方案必须包括监测项目、监测目的、测试方法、测点布置、监测项目报警值、信息反馈制度和现场原始状态资料记录等内容。对监测结果应及时进行反馈，发现异常应及时通知设计人员，以便研究对策。

3.4.3监测周期及监测频率

1)监测周期

本基坑监测周期从基坑支护结构施工开始，至基坑回填到地面标高结束。

2)监测频率

在开挖初始至结构底板浇筑完成，每2天监测1次，遇台风、暴雨等异常情况应每天监测不少于1次；监测数据超过预警值而小于允许值时，每天监测不少于1次。结构底板浇筑完成至基坑回填期间，每周监测一次，之后按每月一次频率监测直至工程竣工后或变形基本稳定。遇台风、暴雨等异常情况应每周监测不少于2次。

3.4.4监测允许值及预警值

1)支护结构顶部水平位移/竖向沉降允许值为30mm，预警值为25mm，或连续三天变形速率超过4mm/d。

2)坡顶水平位移/沉降允许值为80mm，预警值为65mm。

3)当支撑轴力监测超过以下限值时应立即警示：第一排支撑610kN，第二排支撑1600kN，第三排支撑2160kN。

4)地下水水位最大下降深度超过初测水位2m时应立即警示。

5)监测数据整理分析及监测报告编写按《深圳市基坑支护技术规范》（SJG05-2011）有关要求执行。

3.4.5监测结果、监测结论

日常基本监测和数据处理工作，本工程由业主委托第三方监测单位为主、项目部内部监测为辅，同步进行进行，数据相互对比，监测结果按照以报告的形式进行监测反馈。

4工程施工效果

本项目深基坑工程施工过程中，通过对基坑支护各道工序施工质量进行严格把控，过程实施变形监测，并建立了必要的应急预案，本工程得以顺利实施，基坑内壁无渗漏情况，根据监测数据显示，施工实际变形量控制在设计及规范要求范围内，保证了工程安全。

5结束语

基坑支护是深基坑工程中极为重要的一环，尤其处于复杂地质条件下的基坑支护，其中桩基工程是基坑支护的重要组成部分。由于基坑工程危险性较大，为确保基坑的稳定可靠，在基坑支护施工过程中，我们需要对每一个环节的施工质量进行严格把控，特别是桩基施工质量的管控，过程加强监测，确保基坑的安全性和可靠性。