块石淤泥地层深基坑支护设计实践范文

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摘要：某沿海石油化工项目地基为填海造陆形成，地层上部覆盖有大量的块石，下部为深厚淤泥，介绍该工程中雨水提升水池的基坑支护设计和施工实践，供类似工程参考。

关键词：块石地基；淤泥地基；深基坑支护；深基坑施工；填海造陆

引言

石油化工项目因其对位置需求的特殊性，场地常布置在沿海沿江周边，地基往往为填海造陆形成，由于填海过程中的土质和分层回填难以保证，完工后的地基往往地层变化较大，土层性质复杂，给工程建设带来了巨大挑战。常见的填海工程中以淤泥为主要填料，受工程管理方式及工期制约［1］，短期内的处理方式往往有限［2］，固结沉降只能完成其中的一部分，基础施工时部分淤泥层的性质仍较差，特别是受扰动时，各项指标下降较快［3］。在淤泥层中进行基坑支护和开挖，方式多样，但受制于工期、环境限制，需要选择符合项目需要的方案［4，5］，同时要考虑采用地基处理和基坑支护相结合的方式，提高边坡稳定性［6，7］。本文中的项目位于沿海区域，场地原貌为滩涂，受当地土方资源限制，回填覆盖层全部为块石，且深度不一，相较于其它淤泥地层，本项目更为复杂，施工难度较大。本文以其中的雨水提升池施工为案例，介绍此种地层下基坑支护和开挖方法，供类似项目借鉴。

1工程概况

项目场地面积约45万m2，原始地貌类型属于浅海滩涂地貌，经填海造地平整而成，场地岩土层自上而下分布5个大层，即人工填土层、海相沉积层、海陆交互相沉积层、残积层及粉砂岩风化层，主要地层厚度及岩性如表1所示。场地地下水主要赋存于人工填土层块石孔隙中，为上层滞水，地下水位平均埋深约2.92m，水位受海水潮位影响而变化。雨水提升池位于场地中部，为钢筋混凝土结构，底板尺寸34.8m×36.8m，平均埋深7.0m，局部埋深9.0m。根据勘察情况，基坑开挖范围内的地层分布情况：上部为块石填土层（2.0~7.0m），下部为淤泥层。设计要求对水池底部地层进行水泥土搅拌桩加固处理，以满足水池承载力需要。

2基坑支护方式选择

2.1基坑支护难点

地层地下水系与大海相通，补给源充足，并且块石填石层透水性极强，在基坑开挖前要做好基坑止水帷幕，阻止地下水向基坑大量涌入。常规的止水帷幕做法有2种方式，即深层水泥搅拌桩和高压旋喷止水桩，主要的难点有：⑴深层水泥搅拌桩受其施工工艺的限制，若不采取特殊措施，在块石填土层中无法施工。⑵高压旋喷止水桩，是利用高压喷射纯水泥浆破岩，形成水泥柱状体从而形成止水帷幕。但由于该块石填土层孔隙较大，会造成水泥浆的大量流失，很难形成水泥柱状体，从而起不到形成止水帷幕的功效。⑶因块石层下即为淤泥地层，需要考虑支护结构的稳定性，由于淤泥为饱和流塑状，锚索及土钉在该层的锚固力极其有限，所以常规的桩锚结构、锚索结构、土钉墙结构等均不适用。⑷若采用水泥挡土墙结构需进行深层水泥搅拌桩施工，难以穿越块石填土层；而桩和内支撑结构及地下连续墙和内支撑结构形式，在支护桩施工中需采用冲孔灌注桩进行成桩/槽。根据本项目前期桩基础试验成果，冲孔灌注桩成孔困难，塌孔严重，工期较长，效率大大降低。⑸该地块具备足够的放坡空间，但淤泥地层的抗滑移稳定性不够，不能单独采用放坡结构形式。

2.2基坑支护形式选择

在综合分析基坑支护的重难点后，结合现场施工需要，在基坑开挖的同时需要给出周边的其它施工作业面，以及防止周边地面下沉影响周围已建设施，采用放坡和支护桩相结合的方式，上部填石层采用水泥砂浆桩形成止水帷幕，坡底增设抗滑桩确保基坑的抗滑移稳定性，同时在基坑开挖的过程中增设水平向及垂直向注浆锚管，通过向地层内注入水泥浆改善地层的力学参数，确保基坑支护结构的稳定性。

2.3基坑支护设计

根据勘察报告中此处钻孔的情况，选取确定的土层力学参数，具体如表2所示。基坑开挖深度约为7.0m，局部为9.0m。基坑底尺寸为38.0m×40.0m，基坑顶尺寸为62.0m×63.0m。基坑在填石层按1∶1.3放坡，留设1.5m宽平台，在淤泥段按1∶1.5放坡，设置水平锚杆及竖向锚杆进行分层支护，坡脚设置格栅式搅拌桩，止水帷幕采用压密砂桩。典型的坡面设计如图1所示。主要设计参数：⑴锚杆：采用48钢管，用压力注浆法注入水泥浆。一次常压注浆，注浆压力约0.5～0.8MPa；⑵面层：坡面挂8钢筋网@200mm×200mm，与锚杆端部采用钢筋焊接连接，喷射混凝土面层，面层混凝土强度C20，厚150mm。⑶水泥搅拌桩：桩径800mm，间距650mm，桩间搭接距离为150mm，水泥掺入比15%，水灰比0.4～0.5。

3基坑支护施工与开挖

为解决上部填石层的止水问题，采用水泥砂浆止水桩止水，施工时沿基坑四周对块石层进行带状换填，土方就地采用挖出的淤泥土，换填时须分段进行，防止下部淤泥上涌，换填完成后进行水泥砂浆止水桩施工，达到龄期后开始开挖基坑内土方。基坑土方开挖遵守分区、分层、分段、对称、均衡、适时的原则。整个基坑可分为两大区域，即“周边区”（支护工作区，按支护底边线向坑内约8m范围）及“中心区”（相对自由开挖区），由“周边区”向“中心区”方向退挖，出土通道留在中心区并通过预留出土口，出土口处最后开挖支护。土方开挖时，每层锚杆分一层，每层高度与锚杆垂直间距相一致，开挖一层支护一层，且每层分段开挖，分段长度10～15m。允许跳挖，每次开挖多段，各段之间间隔5m以上，但绝不允许超挖，并设专人规划和指挥。基坑开挖至-3.5m平台时，基坑支护结构搅拌桩和水池底部搅拌站同时施工，达到整个基坑范围内土体同时加固的目的，局部软弱地层及覆盖有填石的区域进行换填，满足机械行走要求；搅拌站采用“四喷四搅”工艺，喷浆法施工。基坑开挖过程中对基坑顶部位移进行观测，结果满足规范要求。开挖后基坑的整体稳定性较好，填石层的止水帷幕发挥了良好的作用，基坑内无地下水汇聚。

4结论

块石和淤泥相结合的地层中，对填石及其赋存的地下水的处理是基坑设计和施工的关键，本文提出了采用带状换填、循序推进的方式进行上部止水帷幕的施工，在淤泥层中打入注浆花管提高边坡的稳定性，底部采用水泥土搅拌站加固土体防止滑移，同时采用格栅式布置，相较于其它支护方式既确保了基坑稳定，又节约了大量成本，对类似的地层基坑开挖工程具有较好的推广价值。

参考文献

［1］冯强，邓青山，安士龙.宝安填海地区建设工程项目常见问题及对策研究［J］.广东土木与建筑，2018，25（9）：65-67.

［2］王海亮，李云华.填海工程吹填淤泥地基固结沉降研究［J］.广东土木与建筑，2012，19（1）：17-19.

［3］王军，高玉峰.扰动结构性软土地基的沉降特性分析［J］.岩土力学，2006，27（8）：1384-1388.

［4］樊金，王鹰，王贤能.深圳填海区基坑支护技术特点及现状［J］.地下空间与工程学报，2015，11（S2）：661-665+725.

［5］黎国雄，穆勇，马文旭，等.深厚淤泥地区锚撑结合大型基坑支护体系探讨［J］.广东土木与建筑，2014，21（3）：19-21+32.

［6］赖正发，李开文，董柱，等.地基处理和基坑支护在淤泥中的复合应用［J］.岩石力学与工程学报，2004，23（S1）：4619-4622.

［7］邓青松.淤泥层中污水池等小型地下构筑物基坑支护设计与施工［J］.广东土木与建筑，2011，18（7）：18-21.

［8］软土大面积深基坑无支撑支护设计与施工技术指南：CCES02-2016［S］.北京：中国建筑工业出版社，2017.

［9］建筑地基基础设计规范：GB50007-2011［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［10］建筑基坑支护技术规程：JGJ120-2012［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

作者：李云华 单位：中海油惠州石化有限公司