【摘 要】青岛开发区滨海大道北侧，因唐岛湾清淤吹填了很多淤泥质土，形成成片的冲填土地块，冲填土层常年处于饱和水状态，地下工程施工前，为便于流塑状态淤泥土的开挖安全，一般采用止水帷幕、旋喷桩进行基坑支护，造价高昂，工期较长。本文主要探讨单层地下建筑工程淤泥质土方开挖的支护方案，采用块石挤淤法代替旋喷桩进行基坑支护的施工方法。
　　【关键词】冲填土；淤泥质土；基坑支护；块石挤淤
　　随着社会经济的飞速发展，沿海建筑越来越多，而沿海地质又以淤泥质土较多。本文主要结合实际施工案例，探讨单层地下建筑淤泥质土方开挖工程的支护方案，采用放坡法块石挤淤方案代替旋喷桩进行基坑支护的施工方法。
　　一、工程、地质条件分析
　　青岛唐岛湾北侧原地貌类型为滨海沉积地貌，后经人工吹填、回填形成地表约5m左右厚度的冲填土层，呈灰黑色～黑色，很湿～饱和，质地均匀，以流塑状态的淤泥、淤泥质粉质粘土为主，韧性低，干强度低，粉砂含量约在10%～20%，局部为淤泥质粉土。该层土形成时间3年左右。
　　地下稳定水位高程在1m左右，年变幅约1m，即基坑土方开挖时地下稳定水位枯水期在0m高程附近。
　　原始地表高程大部分在4～5m之间，相对平坦，拟建工程地下车库底板高程在-0.8～-1.2m，采用桩筏基础。
　　地质勘查报告中建议机械开挖，基坑支护方式，上部采用自然放坡方式，坡度1：1.25，下部建议采用垂直开挖，灌注桩+排桩支护，即在基坑外采用深层搅拌排桩止水，基坑边采用旋喷灌注桩支护。wWW.11665.coM
　　二、支护设计方案分析：
　　本工程地下车库建筑面积约10000㎡，基坑边坡周长约600m，基坑开挖深度5～7m。基坑工程安全等级为二级。主要开挖土方为表层饱和流塑状冲填土，基底局部能挖到原始沉积淤泥层。
　　结合相邻工程基坑开挖的情况，勘察单位建议：结合基坑支护在基坑外采用混凝土灌注桩+排桩止水的方案进行施工，在基坑内可采用明沟集水排水。
　　在与基坑支护设计单位沟通后，通过对周边已完工程和在建工程的现场实际施工情况进行调查后发现，冲填土层虽为饱和水状态，但渗透系数较小，透水性较差，开挖后地下出水量很小，在冲填土层设置降水井效果不明显（周边工程有采取排水板静压固结冲填土的，但效果不明显，而且工期太长），因此放弃止水帷幕方案。因基坑开挖深度在5～7m左右，考虑到工程周边20米内无建筑物，放弃采用混凝土灌注桩支护并垂直开挖方案。
　　最终考虑采用放坡开挖，同时进行锚喷支护的方案。
　　因流塑状冲填土在开挖时极易流淌，特别是挖到下部5m深以后，顶部滑塌距离能达到20～30m远，边坡存在大面积坍塌的风险，而底层淤泥土因沉积时间较长，并均有一定的承载力，相对稳定，因此采用放坡开挖的关键在于维持冲填土层边坡的稳定性。但自然放坡的缺点是①增加外运土方的工程量②边坡喷锚施工面太大且不易施工③基坑上沿材料场区距离在建工程太远而超出塔吊的运输半径，因此对本工程基坑边坡考虑采用二级放台放坡法，边坡上部2m厚土层采用自然放坡，坡度1：2，边坡中部二级平台宽度3～4m，采用块石挤压2m厚，边挖边抛块石边用机械压实，形成稳定层并可作为施工临时道路，下部2m厚碎石挤压入边坡，通过块石层自重将基坑边坡下部冲填土稳定住，修坡后及时下锚杆挂网喷浆，防止雨水进入边坡。
　　具体设计方案如下：
　　1、基坑支护结构体系：
　　（1）支护单元划分：根据基坑周边环境、工程地质条件以及开挖深度划分支护单元。本工程共划分了9段，4个剖面。
　　（2）支护结构形式：采用放坡支护。
　　2、地下水控制，采用"坑内明排"方案，基坑坡顶通过设置截水沟防止地表水排渗入基坑侧壁，坑内在基坑开挖过程中通过设置排水沟、集水坑采用明排方式排水；基坑成型后在基坑侧壁砌筑砖胎模封闭基坑，基坑支护施工或使用期间遇雨季时应加强排（降）水，确保基底无水。基坑施工期间须加强排水措施，基坑每20米设置集水坑一座（500x500x500mm）进行排水。
　　3、主要结构、构件控制：击入式土钉，倾角15度或90度，采用φ20二级螺纹钢，长1.50m，间距2.00m，水平通长设置1φ14做加强筋，面层坡顶水平延伸1.5m；边坡挂网喷射层c20细石混凝土护面，采用φ6.5钢筋网，网格间距300×300mm，面层厚度80

mm；采用放坡支护形式，上部按1：1.5放坡，下部用块石置换冲填土压坡脚，坡比为1：1，坡面设置2排土钉，水平通长设置1φ14做加强筋；每5m2设置一个导水管，l=500mmφ100pvc，倾角5度，可根据施工实际情况适当调整。
　　4、工程监测，基坑监测须由建设单位委托具备相应资质的第三方单位制定详细的监测方案并实施。本工程按照二级基坑结合工程实际情况确定监测项目，本基坑设计要求必须进行坡顶水平位移、沉降位移监测，位移与沉降变形监测基准点宜设置在2倍基坑深度范围外。
　　5、施工要求：土石方工程应分层开挖，与支护施工配合进行，下层土石方开挖应在上层支护面层及土钉锚固体强度达到设计强度的75%后进行；开挖临近设计坡面应采用人工修坡，减少扰动，边坡开挖修整后应立即初喷，尽快钻孔，推送土钉、注浆；钻孔必须满足设计图上的孔径、深度和斜度要求，成孔后应该及时安装土钉并灌浆，钻孔过程中要密切注意了解锚固段的岩性及厚度，遇到风化严重或软弱夹层时，可以采用套管跟进等方式，以免孔壁塌陷或卡钻；坡顶地面宜进行硬化封闭，以防止基坑外地表水渗、排入基坑；考虑基坑开挖及基础、地下建筑的施工周期较长，基坑开挖前，应对基坑周边的地下设施，尤其水、电、通讯等设施进行全面了解，以杜绝因施工可能造成的不利影响。本工程施工前须查明2倍基坑深度范围内建（构）筑物现状，必要时拍照或录像；对塔吊及井架、2倍基坑深度范围内的重型荷载的布设需经基坑设计单位同意；先注浆后插杆（或注浆管与土钉同时放入孔中），注浆时注浆管必须先插到孔底，然后退后50～100mm，开始注浆，注浆管随水泥浆的注入缓慢匀速拔出；杆体插入后，若孔口无浆溢出，应及时补注；杆体钢筋保护层厚度不小于15mm，土钉安装后，不得随意敲击。对于因超挖低于设计标高的超挖部分，应用级配砂石填平。 　　三、施工方案的确定
　　原设计图纸中要求分层开挖、分层支护，但实际情况是，因开挖深度较浅，考虑土体的流塑特性、修路石渣的成本、修路石渣的外运，根据现场试开挖的地下水和坍塌情况，最终采取了一次性开挖到底的方案。
　　基坑内土方开挖路线由主入口中部进入基坑，边开挖边修路，直接开挖到基坑中部并挖到基底标高，然后从中央向周边辐射开挖。坑内土方采取自然放坡开挖，但不能塌至边坡中部二级放台抛石挤淤处，否则块石无法挤入淤泥土内形成稳定混合土层，而会随淤泥直接坍塌进基坑内，造成支护方案无法实施。
　　边坡的二级放台从主入口向左右两侧同时进行开挖、外运、抛石、挤压，呈包抄状在西侧交圈。
　　为缩短施工进度，必须要求坑内开挖和边坡抛石开挖同时进行，毕竟主要的外运土方量在坑内，自然放坡开挖速度很快，但边坡需边挖上部淤泥边抛块石，机械停歇较多不能连续开挖，进度较慢。但边坡抛石挤压未完成前，内部开挖自然放坡坡顶又不能到达边坡处。
　　冲填土的好处是开挖时流塑性较明显，20～30m的塌方长度，但晾晒2天后，表层会有强度并能具有一定的稳定性。
　　边坡抛石交圈后，在机械、车辆的挤压过程中，二级放台会形成较稳定的中间层，再开挖坡底淤泥时，相当于较低了放坡高度，6m深的基坑，顶部2m自然放坡，中间2m块石挤压层，底部只有2m高的淤泥层进行放坡。而且坑内淤泥一挖到底后，地下水位直接下降，冲填土层进一步固结稳定，机械修坡底并挤入碎石时，边坡较上部开挖时稳定性要好很多。
　　实际施工中，平台部分抛石挤淤先施工，因机械、运输车辆的挤压，其块石换填挤压厚度超过原设计的2m厚，而底部斜坡碎石挤压为后施工，其挤入斜坡淤泥内的厚度小于原设计的2m厚。（原设计斜坡为块石挤压而成，即抛填挤压平台块石时，要求同时将底部斜坡块石挤压完成，实际施工时，因淤泥开挖的深度较大导致开挖范围较大，且不利于平台部分的稳定，此做法在实际施工中未能执行。）
　　四、实际施工中遇到的问题及解决方案
　　就现场实际的土质看，流塑状的冲填土层在开挖过程中随时可能坍塌，地下车库的主体施工阶段也存在边坡坍塌的风险，因此，基坑边坡的支护对本工程显得相当重要。
　　在实际施工中主要出现了以下问题：
　　1、工程西北角因有临近工地的施工围挡，现场放线时，基坑坡底线与坡顶线的距离超出用地红线，即局部坡顶线在隔壁工地内，

隔壁工地的施工围挡已经搭设，如果按原设计方案放坡，可能会造成对方施工围挡成片倒塌。
　　解决方案：对原设计坡顶部2m厚的自然放坡层进行局部加固，采用打入木桩或者换填石渣护坡顶，必要时提高二级放台的标高并增加二级放台换填石渣的厚度。从实际效果看，坡顶沿斜向换填石渣加固的方案比木桩要好。对需加固位置的二级放台的块石必须采用大石块，越大越好，可保证其挤压的深度和宽度，以增加其稳定性。
　　2、工程西南部分与二期用地交界处，是整个场地的最低点，形成一个水湾，常年处于雨水浸泡状态，土层水分极度饱和，边坡抛石至此处时，原2m厚石渣抛块石挤压过程中，出现向基坑内滑移、塌陷现象。
　　解决方案：停止施工2～3天，待土体滑塌基本稳定后，在原设计抛石位置继续二次抛石挤压施工，即相对的增加了抛石层的厚度，压实达到原设计标高。从现场实际施工看，本工程共出现了两次此种情况，坍塌长度在10～20m之间，进行二次挤压后均未在此发生坍塌，从理论角度看，此两处因块石层更厚，反而边坡更加稳定。
　　3、关于基坑坡脚不稳，局部边坡出现开裂
　　基坑开挖的过程，实际上破坏了整个土层原先的稳定状态，流塑状态的冲填土层会在重力作用下，象流体一样，存在一种维持原先场地水平平衡的状态。随着时间的推移，在周边淤泥土的重力作用下，垂直方向上整个基底的淤泥层存在向上鼓起的可能，水平方向上整个边坡存在向基坑内压缩的可能，
　　解决方案：在基坑开挖护坡完成、挂网喷浆结束后，尽快进行基底换填，及时完成坡脚底部挤压换填，用抛入并挤压密实的块石的重力和喷护的钢筋砼面层，抵消冲填土的重力作用。局部出现小面积的开裂，要加强观察，设置警示带，不要再上活荷载，要在其稳定3～5天后，及时进行修复，避免雨水进入边坡内部。
　　4、关于局部坡脚影响基础施工，放线不到位现象
　　此现象只出现在了一个最高层的主楼基础筏板位置边坡处。这是一个施工前的工作未准备认真、施工过程中未控制好坡底边线造成的人为因素，完全可以避免。施工技术人员在开挖前对基础的形式、宽度厚度了解不透，在开挖支护时又未能严格控制好边线造成局部筏板砖模无法砌筑。此处主楼位置筏板比出库外墙外凸1200mm，原支护设计时只考虑从外墙外边线预留搭设双排脚手架施工作业面1500mm宽为基坑坡脚，基础筏板砌永久砖模做防水，不需搭设脚手架，基坑内排水可向两侧集水，不影响正常施工。
　　解决方案：可对局部坡脚进行二次开挖，但不能太宽，只要能满足施工即可，而且及时对破坏的边坡进行封闭，避免雨水进入坡脚。
　　五、技术经济分析
　　本工程地下车库建筑面积10000㎡左右，基坑周长600多米，挖深5～7m，在实际的成本核算中，参考施工时周边实际市场价格，与最初考虑的灌注桩+止水排桩方案比较，扣除本方案增加的护坡块石和放坡增加的淤泥开挖成本，节约成本100多万元，同时节省工期约30～60天。
　　六、结论
　　对淤泥质土层，在开挖深度为5m左右的基坑时，采用块石挤淤支护方案，不仅能保证基坑安全，还可加快施工进度，节约工程成本，同时减少了钢筋、混凝土用量，其社会效益、经济效益、环保效益都很可观，值得推广。