深厚填土基坑设计与桩基施工引发问题探讨

【摘要】本文介绍了一个深厚填土基坑设计思路及使用过程发生剧烈沉降问题的原因分析及处理方法。

【关键词】深厚填土基坑设计 旋挖桩掏土问题

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

前言

回填土成分复杂，回填方法、时间等的随意性，造成了填土层主要特性即不均匀性。由于很多填土回填时未经压实，土质疏松、孔隙率大、遇水湿陷造成填土往往还具有低强度和高压缩性。

故长期以来深厚填土基坑支护一直是一个困扰基坑支护设计施工的难题，业内常采用的方法主要有：

对深度较大、须控制变形的基坑一般采用内支撑方案，有时也可采用支护桩+（扩大头）锚索，必要时增加坑内加固。

深度较小变形要求不高的的基坑一般采用重力式水泥土墙（或SMW工法）、复合土钉墙（土钉墙+微型桩或搅拌桩等）等进行支护。

工程经验显示，第一种方法一般可有效控制变形，但造价昂贵；第二种方法由于填土自身特性在施工过程基坑坡顶均会发生不同程度的沉降须结合其他处理工艺进行控制。

工程实例

某工程基坑深度4～5m，深度不大，土层情况为：1～28m为软弱杂填土，28～33m为淤泥，33m以下为强度较高的泥岩，基坑周边环境如下图：

北西两侧为空地，按1:1.5放坡处理，东南两侧考虑到基坑深度不大，且周边建筑物为桩基础，小区道路允许适当变形（属于同一个建设单位，路面轻度破坏可进行修复），采用在坡顶（包括小区道路）先施工4排注浆钢花管以加固坡顶土体（坡顶有管线、且场地有限，无法采用搅拌桩等需要大型设备的加固工艺），然后分层开挖并采用气锤打入钢花管土钉进行支护，示意图如下：

基坑开始施工直至开挖至坑底后20天，此期间对建筑物和基坑进行监测结果显示，除东南角因开挖后未及时支护发生约6cm沉降，其余位置沉降均在3cm以内，周边6F住宅沉降不足2mm，可以认为对住宅楼没有影响。

综上，采用上述支护工艺对基坑支护本身是成功的，但在本工程基坑使用期间却出现了意料之外的问题，描述如下：

基坑开挖后开始施工基础桩，采用旋挖成孔工艺，先施工北侧、西侧位置，逐渐往东南两侧推进。约在基坑开挖至坑底后20天在施工东侧靠近坡脚位置工程桩时，距离基坑基坑坡顶8m位置发生开裂，随着钻桩继续深入，坡顶在3个小时（凌晨3点到6点）内发生达20cm的沉降，示意图如下

分析原因：据钻机机长反映，旋挖桩施工至约20m深度后，钻机钻进十分缓慢，因为随着深度增加填土含水量增大，土质变得极差，桩孔发生缩径，钻机将发生缩径的土体挖出后桩孔继续发生缩径，再挖走，如此不断掏土，最终导致地面发生突然下陷，所幸监测结果显示未对住宅楼产生破坏作用。

后根据桩混凝土浇筑的方量（即超灌的混凝土量）推算分析本工程其余位置也有部分桩因为挖桩时掏空发生了沉降但主要发生在基坑范围以内，无明显征兆未引起重视。

因此经过讨论研究后在基坑坡脚位置增加两排高压旋喷桩，桩底至原状土，形成帷幕以隔断基坑下部土体，并调整优化泥浆配比，尽量减少挖桩过程的掏土问题，至全部桩基施工完成，基坑未再发生明显变形，但仍有若干根桩混凝土超灌，应该是坑内发生了部分掏空，但由于旋喷桩的隔断，基坑下部土未发生掏空。

经验教训：坑顶注浆钢花管的加固宽度和深度有限，不能控制加固范围以外的土体沉降，在桩基施工过程中由于不断掏土而导致基坑坡顶发生过大沉降，但在基坑支护设计时应考虑此问题并提前给桩基施工提出建议和警告，以避免问题发生。