某地下室深基坑支护施工中遇到的问题及对策

摘要：本文结合某地下室工程实例，探讨了在场地条件限制下，某地下室基坑支护采用深层搅拌桩构成止水幕墙的失败过程、原因及其处理过程中的失误和成功经验进行了小结。

关键词：地下室；深层搅拌桩；基坑支护

1、工程概况：

某地下室工程位于江门市胜利路与建设路交汇处东南面及象溪横路西南侧，大致呈矩形，长126.41米，宽39.7―44.7米，周长约340米，地下室建筑面积为5353平方米，地下室车库的底板标高-3.50―-3.62米，商场底板标高为-3.7米，底板的梁采用暗梁，高度与底板厚度为400mm，四周是钢筋混凝土壁墙，厚300 mm，水池部分壁墙厚为500 mm，基坑周边交通方便，车流量大，属于市区主要交通干道，人员活动频繁，地下管线密布，地下室长度方向两侧均有市政排水方渠，相距近。地下水源丰富，地下水位高，故地下室围堰桩采用：交~轴及交~轴采用Φ1000@1200mm机械钻孔桩作边坡支护,其它均采用Φ1000@1500mm机械钻孔桩作边坡支护,Φ700径单排水泥搅拌桩止水；周边用900mm×400mm圈梁连通。

2、场地地质概况

地质土质由杂填土、粉土、淤泥质粘土、粘土、砾砂，全风化混合岩组成，地下水源丰富，水量较大，地下水位高，埋深在0.8―1.20m之间，具体土质情况见下表：

3 基坑支护结构

该地下室围堰基坑支护设计是由某市建筑设计院设计。

基坑支护结构如下：

⑴外层采用密搭式深层搅拌桩构成的防渗止水幕墙。

搅拌桩直径700，双搅头，桩长12.30m，要求进入不透水残积层或强风化层内；

⑵止水幕墙内采用密排机械钻孔挡土桩，桩内径为1000，桩间距分别为@1200、@1500；

⑶挡土桩顶（-2.50m）设钢筋混凝土压顶梁,压顶梁内侧之间设600×12 水平钢管支撑，@7000～8000，如图1所示。

4 基坑支护施工中遇到的问题及其处理措施

4.1 深层搅拌桩止水幕墙施工及其失误

本工程的深层搅拌桩止水幕墙采用SJB型700 双轴深层搅拌桩机（功率为75kW）施工，双搅拌头之间搭接200mm，相邻每组桩之间搭接300mm。本工程止水幕墙总长为340延长米，桩长12.30m, 要求进入沙层下强风化岩1.00m。

在深层搅拌桩施工过程中，位于西面及南面局部地段，当钻进至约-7.00m 时，发现含砾粗沙层。但由于搅拌桩机的能力所限及其钻头形式的弱点，未能钻进该层，而又未能及时改换桩机或改进搅拌头，使其能钻进粗砾沙层内，因而不能形成封闭的止水围幕。造成密搭式深层搅拌桩止水幕墙未能达到封闭式的止水作用。

4.2 处理过程中的失误和经验

由于密搭式深层搅拌桩止水幕墙未能达到封闭式的止水作用，在其后机械钻孔挡土桩钻至约-7.00m 时，充分显示了止水幕墙施工的失败。在研究处理失效的止水幕墙的过程中，提出两种处理方案：

⑴ 在原止水帷幕的位置，采用∮500 的小型钻机造孔，孔深按止水帷幕原设计深度（12.30m），灌注C15 细石混凝土，小型钻孔桩采用密搭型式。

⑵ 在挡土桩外侧两桩之间采用高压旋喷形成止水帷幕，并在强风化岩下0.50m 或穿越沙夹层，再用高压旋喷成桩，在沙层界面下再行复喷，以形成下部的止水帷幕。

施工队最后考虑施工成本等因素，决定采用②的方案进行止水幕墙的补漏。

在进行高压旋喷注浆施工时，钻头钻进强风化岩内0.5m～ 1.00m，或进入隔水层内，高压泵输送高压浆液，压力控制在16 ～ 22MPa，水泥浆液的水灰比控制在1:1，水泥用量180～ 200kg/m，就地旋喷2 ～ 3 分钟后，按20 转/分钟和15～ 30cm/分钟的速度提升，相邻桩搭接不少于100mm。

在进行旋喷注浆处理一周后，继续进行机械钻孔桩，桩内涌水现象局部有所减少，但还有部分桩仍然涌水和出现流沙，其原因是由于该区段曾发生涌水、流沙，在桩孔内抽水过程中，沙土随之流失，形成局部空虚，高压旋喷使土层受射流冲激扰动，而水泥浆液未有得到足够的颗粒与之固结，未能形成封闭的防渗体。

4.3 修改桩种及随之带来的问题及其处理措施

对于西南面桩孔严重漏水的原Φ1000机械钻孔桩，改为1100钻孔桩，以期加快工程进度。虽然在地面以下-7.00m 已开挖的机械钻孔桩，桩间距仍然是密排的，但在-7.00m 以下未挖的下段，则出现400 的间隙，因此，必须封闭这400 间隙，才能顺利开挖基坑。为此采取以下两种措施：

⑴微型钻孔桩墙及钢丝钻灌注桩。在高压旋喷止水失败后，密排微型钻孔桩被重新提出和采用。其施工顺序为先采用特制的微型钻头以跳钻形式造孔，灌注素混凝土，形成素混凝土微形桩，桩径400，桩中心距600，待桩体达到一定的强度后，再用钢丝钻做灌注桩，见图2。

钢丝钻灌注桩是先施工中心导孔，孔径150，孔深达到设计要求后，改换特制的钢丝钻头向下钻进，并反复提钻和下钻，使先施工的微形桩桩身得到充分的清扫。

提钻后，再插下导管灌注素混凝土，从而使桩体搭接紧密，达到防渗止水效果。

经后来的基坑开挖观察，采用微形桩墙段，其止水效果较佳。但实施了西面的一段后，由于南面基坑已部分开挖，钻机不能就位，因此，南面未能实施微形桩墙。

⑵ 摆喷及桩间压浆。南面未能实施微形钻孔桩墙，改用桩外侧在桩间进行摆喷和压浆工艺，以达到堵塞桩间空隙。

由于摆喷是可在一个角度的范围摆动和喷射水泥浆液，因此，就确定只向桩间范围摆喷。这样有针对性，同时不会扰动其他方面的土体，有利于防渗体的形成和固结。

通过上述综合止水防渗措施后，进行基坑开挖至设计深度。其中包括在-2.000m 标高处安装600×12 钢管内支撑。在开挖基坑过程中，位于场地南面马路及北面学校围墙发生局部下沉，其中南面马路下沉约200mm，其余周边马路及建筑物均稳定，未出现沉、裂等异常现象。

5 归纳和总结

5.1 止水幕墙施工的失败原因

本工程基坑支护设计采用外层止水幕墙，机械钻孔桩挡土，钢管内支撑体系是合理的。其失误之处是外层止水幕墙施工的失败。止水幕墙施工的失败，其原因有如下两点：

(1) 地质原因。本工程位于某河涌靠近珠江下游的沉积地带。因而冲积物中的细、中、粗、砾颗粒层次互相覆盖，形成复杂的冲积地层。

该工程地质资料对场地的地质复杂情况反映不足够，特别未能揭示场地地质在强风化下还有一层沙夹层的情况，在选择施工工艺及施工机械方面对本工程的地质复杂情况重视不够。

(2)特殊工序能力不足。基坑止水幕墙因属“特殊工序”。所谓“特殊工序”，即对施工过程质量不能通过其后的检验完全确定，使用后才暴露其质量缺陷的工序。对于特殊工序应进行特殊工序能力分析，特殊工序能力分析是从人员、机具、材料、工艺和环境等五个方面进行。

本工程止水幕墙采用SJB型700 双搅拌头的深层搅拌桩机，其功率为75kW。如果把SJB- 700 双搅拌头（功率为75kW）的深层搅拌桩机与PH5- 500 单轴（功率为38kW）的深层搅拌桩机的工作能力作比较，显然，SJB型机要搅动的土体为2×0.72×( /4)×h；而PH5 型机要搅动的土体为0.52( /4)×h，两者的比值为〔2×0.72×( /4)×h〕〔/ 0.52×( /4)×h〕=0.98/0.25=3.92;而两种机型的功率比值为：75/38=1.97。根据一些工程经验，单轴500 深层搅拌桩机，当采用相应的钻头（如十字形搅拌头等），可以穿过粗沙层或含砾粗沙层。

在处理过程中的两度失误：一是当发现SJB-700 双拌头搅拌机不能进入-7.00m处的沙砾层时，没有及时更换具有穿透能力的钻头或钻机，调整施工工艺，而只对搅拌头进行局部加强，勉强施工，造成严重后果；二是在发现止水幕墙失效，机械钻孔挡土桩内严重漏水，在研究处理补救措施时，未能采纳密排微型钻孔素混凝土灌注桩方案，失去了有利时机。

5.2 经验和教训

在复杂地质场区内进行工程施工，务必要通盘考虑。包括施工条件、施工环境、施工特殊工序等等；要重视对工程地质和水文条件进行分析，并在制定施工方案时要有针对性；对于类似深基坑支护的重要工程，施工中的每一道工序都必须要严格按照有关规范、规程来进行；我们常常只重视成功的施工经验的总结，但是失败的施工经验也是十分宝贵的，也很值得我们去认真总结。

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