淤泥质土深基坑开挖及施工支护方案探讨

淤泥质土深基坑开挖及施工支护方案探讨

姚艺娟

(福建省工业设备安装有限公司，福建福州350001)

摘要：某垃圾焚烧发电厂地处沿海，淤泥质土层较 厚，垃圾坑外型体积大67 m(长）X22.5 m(宽），且开挖深 度最深为-11.8 m，需进行大面积、大基坑开挖，为整个 施工的难点。为防止基坑坍塌，制定了深基坑开挖及施工 支护方案。经过施工验证，确保了施工的进度、质量和安 全，同时也取得了较好的经济效益和社会效益。

关键词：垃圾坑；深基坑；淤泥；管桩；锚杆

中图分类号：TU753 文献标志码：B

文章编号:1672-4011(2016)03 -0125 -03

DOI：10.3969/j.issn.1672 -4011.2016.03.0

1工程概况

某日处理量为1 050 t/d的垃圾焚烧发电厂，地处沿海 内湾，原为生产海盐的盐场，场地内主要为素填土、淤泥 质土、粉质黏土、残积沙质黏性土，淤泥质土深度3〜6 m。主厂房为现浇钢筋混凝土框架结构，基础采用柱下基 础，总建筑面积为14 876 m2，建筑高度为36 m，场地平整 后的自然地坪标高相当于建筑标高±〇.〇〇 m。垃圾坑外形 尺寸为67 m(长）X22.5 m(宽），分垃圾贮坑（南侧）和渗滤 液收集坑(北侧）两部分，垃圾贮坑基坑底面标高为-7.90 m，渗滤液收集坑基坑底面标高为-11. 80 m，为深基坑，基坑面积约1 500 m2。本场地对基坑有影响的地下水为残 积土及风化岩中的地下水，水位埋深0.2〜0.95 m，主要接 受大气降水、地表水和侧向含水层的补給，向邻区排泄，水量小。

2方案确定

本工程垃圾坑相对较大，深度较深，且遇有淤泥质土 层。由于淤泥具有流塑性，且厚度较厚(3〜6 m)，开挖的基 坑在侧压力的作用下边坡会产生位移和沉降，并随着开挖 深度的加深而越趋明显，最终造成边坡的塌陷，存在严重 的安全隐患。若采用大放坡开挖，因基坑较深，放坡后坑 顶较宽，受场地的局限，影响主厂房立柱及设备基础的施 工，并增加土方开挖量，故大放坡开挖不适用现场情况。为确保工期和施工安全，并不影响其他工作面的施工，根 据勘察设计图纸和基础土层断面分析及现场土层的再次取 样，经会同业主、监理、设计院、地勘院等单位各专家的 协商会诊，最终确定采用排桩+预应力锚索支护方案。围护桩采用预应力管桩灌芯（PHC500 - 125 - A B)，桩直径 令500,桩中心距700 mm，桩长垃圾f t坑侧为1〇m、渗滤液 收集坑侧为14 m，桩芯灌注C40微膨胀混凝土，并配筋 6糾6,深度至基坑底标高下2 m。排桩采用预应力锚索拉杆 与管桩成20°夹角与基坑外侧土体拉结。排桩顶部采用

作者简介:姚艺娟（1981 -)，女，福建龙海人，本科，工程师，主要从事项目工程施工与管理工作。1000 m m X500 mm的圈梁连接成整体。该方案经专家论证

通过后组织实施。

3基坑开挖

3.1施工前准备工作

1)场地清理：清理地上堆积物，场地平整完成。

2)控制点布置：做好永久性的轴网控制点及永久性的 局程控制点。

3)材料准备：预应力管桩PHC500 - 125 - A B，预应 力锚索拉杆钢绞线&15.2,槽钢[16,钢垫板200 x200

mm厚10 mm，P V C注浆管，套管令50,铁管令21，钢丝等。

4)机具、机械准备：打桩机1台、钻孔机3台、压浆 机2台、污水泵2台、履带式挖掘机2部、运土车4辆。

5)人员准备：做好各工种人员的进场时间计划，完成 各项任务的时间计划，并对进场作业工人进行技术交底，

安全交底及培训。

3.2维护排桩的施工

3.2.1管桩施工

为了减少对周边的影响，场地平整后，先进行围护桩

施工，周边形成防挤土屏障，然后进行工程桩施工。在垃

圾坑墙外侧1.5 m处沿墙体四周施工一排令500 m m的围护

管桩（70 m长x25.5m宽）。围护桩采用DF62柴油锤击桩

机施工，间隔1根桩或1根桩以上跳打，打桩送桩至桩顶

标高-1.4 m，并在垃圾C坑南侧中部留一 4 m宽的车辆进

出通道，见图1。

渗滤液收集坑

|-10.800

垃圾贮坑

车辆通道

图1维护桩平面图

3.2.2桩芯施工

土方开挖，并清除桩孔杂物。在桩孔内放入钢筋笼，

垃圾I t坑侧至-9. 90 m，渗滤液收集坑侧至-13. 80 m，并

预留0.6 m锚固长度，然后采用C40微膨胀混凝土灌芯。

3.2.3圈梁施工

排桩桩顶圈梁为1 〇〇〇m m X500 mm，C25混凝土施工。

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Y ol .42,No .3 June ,20163.3锚索施工 3.3.1 施工工艺

锚索定位—成孔—锚索制作—清孔灌浆—安放锚索— 一次注浆—初凝后二次注浆—安装槽钢并预张拉锁定。3.3.2第一道锚索施工

履带式挖掘机沿围护桩坑内侧开挖土方至-3 m ,进行 第一道锚索施工。

1) 成孔：锚索孔径为糾50 mm ,采用勘探钻机成孔。

2)

锚索制作：锚索拉杆采用2〜3根&15. 2钢绞线

(有粘结），钢绞线采用隔离架隔开，中间绑扎令21二次注

浆管，二次注浆管自由段以下每隔l m 开2个二次注浆小

孔，开孔后用橡皮圈或工程胶布密封。钢绞线自由段长5

m ，采用沥青玻璃纤布缠裹3层。

3) —次注浆：安放锚索时同时插入一次注浆管至孔

底，由内向外注浆，从而将孔中泥浆置换掉。一次注浆采

用常压注浆，至孔大量冒浆即可停止，并抽出一次注浆管。

4) 二次注浆：当一次注浆初凝后（一般24 h 内），在预 埋的021二次注浆管上进行二次压力注浆，注浆压力为2〜 3 MPa ，当压力上升至5〜8 MPa ,关闭注浆阀门静置3 m in

后，即可卸掉压力，二次注浆完毕。

5) 锚索固定：用[16槽钢对靠焊接成工字形横梁， 靠在排桩内侧上用锚索锚固，确保排桩裸露部分不因淤泥 的挤压或流动使管桩产生位移而折断。锚索锁定荷载为200 kN ，先分两级张拉至锁定荷载的1.2倍，再松弛至锁定荷 载锁定。

3.3.3后续锚索施工

第一道锚索锁定后继续分层开挖，并锁定第二道（-5.0 m )、第三道（-7.0 m )、第四道（-9.0 m )、第五道（-11.0 m )锚索，最后开挖至设计标高。锚索剖面见图2。

3.4 土方开挖

1)

圈梁混凝土达到80%设计强度后，方可进行土方

开挖，要求分层均衡开挖至锚杆位置标高。淤泥分层开挖 深度不宜超过l m ，边挖边观察，若发现桩间有淤泥挤出， 应采用水泥砂浆喷浆或M 7. 5砂浆砖砌支挡，适当间距留设 排水管，排除积水。

2) 分层开挖至第一道锚杆位置标高后及时施工锚杆，

第42卷第3期2016年6月

注浆达强度后及时锁定锚杆，再大面积分层开挖至第二道 锚索标高，施工第二道锚杆，以此类推，直至土方开挖至 标高位置。

3) 垃圾坑底为方桩500 x 500 mm 密布，间距纵横3 m ，最小净距只有2.5 m ，挖掘机操作空间狭小，开挖难度 大，不到位时应人工配合开挖。且因地质变化大，桩基施 工时桩顶无法达到设计标高或者桩冒出。因此土方开挖时 应按顺序施工，即从北侧渗滤液收集坑端向南侧垃圾贮坑

车道出口处进行，碰到的桩应先砍掉(人工、风炮配合）。4) 坑底运土车不能行走时，可采用先回填干质杂土置

换，待淤泥挖掉后再次挖除。5) 挖出的土方应及时当班运走，当班不能运走时应停

止开挖，严禁将土方堆积置放于基坑附近四周，造成边坡

负荷的增加。

6) 机械开挖不得碰撞围护桩，机械必须顺着一边走，

不许来回碾压，将工程桩压偏。承台土方采用人工开挖，

严禁用机械开挖。

4基坑排水及降水

4.1坑外排水坑外排水采用围护桩圈梁外侧设置300 m m X 300 m m 的排水明沟，并在四角设置集水井，集水井比沟底深0.5 m 。集水井根据地形用泵排水或自然排除，以排除地表滞水 及防止雨水灌入基坑内而软化坑底土质。4.2坑内降水

基坑开挖时，先沿围护桩内侧四周开挖临时排水明沟， 并在四个角点及中部设置集水井，采用潜水泵抽水。排水 沟及集水井随开挖深度加深，抽水排到坑外明沟经集水井 沉淀后外排。

5基坑施工监测

基坑支护结构安危关系到本工程的安全，还关系到已

完成地下工程的保护等，因此，必须采取信息施工的方法 对基坑施工的全过程进行监测，监测未到位时不得开挖。 5.1监测工作的主要内容

①支护桩桩身变形监测（倾斜）；②沉降与水平位移监 测；③圈梁钢筋应力监测；④地下水位监测。5.2监测点的布置5.2.1控制基准点的设置

为了精确测量，需在工程施工影响范围外，布设不受 外界条件影响和破坏的观测基准点，并在监测全过程中定 期复核，以保证其稳定性及测量精度。根据该工程场地特 点，在基坑东、西、南侧各布设1个基准点。5.2.2支护桩桩身变形监测点的设置

一

共设置8个测斜点：基坑短边(南、北侧）中部各布设

1个观测点；长边(东、西侧）各均布3个观测点，监测土体

变形。5.2.3沉降与水平位移监测点的设置圈梁顶部共设置12个监测点：基坑短边（南、北侧）各 均布2个观测点;长边(东、西侧）各均布4个观测点。5. 2.4圈梁钢筋应力监测点的设置

共设置3个断面：渗滤液收集坑长边(北侧）中部、垃圾

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Sichuan Building Materials I t 坑长边(东、西侧）中部各设1个断面，每个断面配2支应 力计。

5.2.5地下水位监测点的设置

共设置3个观测井：渗滤液收集坑长边(北侧）中部、垃 圾I t 坑长边(东、西侧）中部各布设1个观测井。5.3监测方法及精度要求5.3.1 沉降监测

沉降监测采用精密水准仪，沉降监测以高程为依据， 离施工场地50 m 以外，设置3个以上水准工作基准点，便 于对各沉降点直接观测，每次观测组成闭合型水准环线， 通过每次观测时高程产生的变化，计算观测点的沉降量。 监测点测站高差中误差<1.50 mm 。5.3.2水平位移监测

位移监测采用全站仪，采用精密的光学对中装置，对 中误差不大于0.5 mm ，监测点坐标中误差<1.0 mm ，通过 每次观测时坐标的变化，计算监测点的位移量。桩身水平 位移允许值30 mm ，地面水平位移允许值20 mm 。5.3.3深层土体位移监测

采用C Y -01型测斜仪监测，测斜仪系统精度不低于 0. 25 m m /m ，分辨率不低于 0. 02 m m /500 mm 。5.3.4地下水位监测

在水位监测井中采用电子水位仪进行测量，测量精度 ± 5. 0 mm 〇 5.4监测周期

在土方开挖前进行基数测量不少于2次，在开挖过程 中，一般1〜3d 观测一次，当测试数据变化较大或开挖后 期应加密监测或连续监测，封底及底板施工完成后可加大 监测的时间间距。5.5变形预警指标

当出现下列情况之一时，应立即报警，若情况比较严 重，应立即停止施工，并对基坑支护采取应急措施，以防 发生工程事故。

1) 基坑支护结构的最大水平位移大于开挖深度的1/

200(1/300)，或水平位移速率已连续3 d 大于3 m m /d 。

2)

基坑支护结构的支撑体系中有个别构件出现应力剧

增、压曲、断裂、松弛等现象。

3) 基坑底部或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象

(上接第124页）

面出现冒水，需要先处理冒水点，再进行灌浆施工。4.4.3处理中断灌浆

灌浆要连续进行，如果出现中断，需要按照以下原则 进行处理：如果不能在最短时间内恢复灌浆，需要对钻孔 进行冲洗，再继续灌浆；如果冲洗无效或者是无法冲洗， 需要对钻孔进行清扫，再继续灌浆。

5结论

综上所述，本厂房基坑工程通过使用上述措施进行防

渗堵漏处理，取得了良好的处理效果，保证了工程的施工 质量，具有一定的借鉴、参考价值。

或其他可能影响安全的征兆，如涌土、隆起、陷落等。

4)场地周围出现宽度大于10 mm 的裂缝，且裂缝尚可 能发展。5.6监测时间

本工程监测时间从基坑开挖开始至±0. 〇〇 m 基坑回填 支护结构稳定后结束。

6基坑回填

基坑底板、剪力墙、后浇带混凝土施工完成，强度达

到设计要求，且确认无杂物后，采用黏土进行回填、夯实， 密实度达到0.94。每次回填应沿基坑四周均勻回填、分层 夯实，每层回填厚度小于300 mm ，回填应与外墙建筑防水 施工配合。

7安全保证措施

开挖前进行各工种、工序人员技术安全交底，办理签

字手续。履带式挖掘机开挖应有专人指挥，作业范围内不 得站人。运土车按行走路线行走，倒车应注意观察，并有 专职人员指挥。砍桩人员应戴好防护用品，正确使用工具、 用具，切割钢筋时防止回弹伤人，防止扎脚。用电设备应 由专职电工布线、接线，防止漏电伤人。基坑四周应设置 临时防护，设置警示标志。作业人员上下基坑应从专用通 道上下。

8施工成效

采用以上方案进行深基坑支护，最终在整个深基坑开

挖及地下结构施工过程中，边坡无较大位移，无任何安全 隐患发生，有效保证了施工安全，加快了施工进度，并确 保了主体工程施工质量。不但使企业丰富了施工经验，并 赢得了信誉，树立了良好的社会形象。

通过施工实践，淤泥质土深基坑的开挖采用排桩+预 应力锚索支护方案，能有效确保施工安全和工程质量，具

有较强的可操作性。 [ID : 002984]

参考文献：

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[ID ： 002937]

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