软土地区深基坑挖土保证工程桩质量的施工技术

　　近几年来，城市安居住宅较多采用高层建筑，而地下空间的开发已经普及，基坑开挖的深度大多超过5 米。在软土地区，高层建筑普遍采用桩基形式，不管是钻孔灌注桩还是预应力混凝土管桩，在开挖土方时经常出现桩基偏位、倾斜情况，而如采用预制管桩，则更容易引起偏桩、断桩等质量事故，造成的原因很多。本文针对软土地区的地质特点，在基坑土方开挖中总结了一些有效技术措施，从而保证桩基质量方，供大家参考。
　　1.软土的特征与桩基的选择
　　浙江湖州市的西南分区和凤凰开发区的软土层厚度大多在地下20-30米左右，软土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差等特点。由于软土在竖向、水平方向的挤压均容易产生变形，而软土受到挤压易产生较大的超孔隙水压力，并且难以在短时间内消散，而土体受到扰动后难以迅速恢复。因此，如采用预应力混凝土管桩施工，由于属于挤土型桩，容易造成施工区域内的挤土效应。管桩虽然自身抗压强度较高，但抗弯强度较低，而不同土层间的水平力作用容易引起桩身断裂。因此一般有经验的设计单位会避免在软土中采用管桩，会尽量设计钻孔灌注桩等非挤土桩型，以避免质量事故。
　　但由于管桩的成本较低，施工速度比较快，往往建设单位会要求采用管桩基础，以降低造价，加快进度，设计单位一般对高层的主楼采用钻孔灌注桩，而纯地下室部位大多管桩。湖州地区几年来的实践证明，虽然施工单位采取一系列措施，但深厚的软土层，管桩质量事故还是频繁发生，虽然事后进行桩基纠偏、加固，但时间、经费都会大大增加，并与基坑的安全相互影响。因此，在软土地区我们还是建议尽量少用管桩作为高层建筑地下室的基础。
　　2.深基坑土方开挖的原则
　　土方开挖对桩基础的质量着重大的影响。挖土的部署以及采取的技术措施，都应围绕＂避免土体应力过快释放，避免土体施工荷载过大，合理控制土体位移与应力释放＂原则进行。
　　由于深基坑围护型式的不同，土方开挖的施工工艺流程亦有所区别。考虑软土地区土方施工相关工艺流程一般如下：
　　场地平整、加固 桩基施工 基坑围护 应力消散停歇期 土方分层开挖 砼垫层浇筑
　　土方开挖前应了解周边环境情况，根据桩基础施工流程和进度，合理布置挖土、运土道路，并据此编制挖土施工方案，明确挖土部署和技术措施。主要有以下几点：
　　（1） 土方开挖宜分段进行，一般隔段施工，段距30米左右，隔段施工高差控制在一个分层厚度左右，并留下一定的坡度一般在1：3以上。分层开挖土方，每层厚度应控制在1-1.5m左右，如采用土钉墙围护结构的基坑，则根据土钉布置分层控制。
　　（2） 出土口坡道和场内道路设置应避开塘泥等软弱区块，坡道两侧土体放坡系数在1：1.5以内应考虑喷射砼护坡，土质特别差的应在其下面打设水泥搅拌桩加固，出土口位置浇筑混凝土面层与坑外道路相连，必要时加设钢筋。道路、挖土施工机械应尽量避免工程桩位上方，土质特别差的话，应考虑改用钢结构栈桥作为土方运输道路。
　　（3） 土方开挖施工至少在工程桩基全部完成后，间隔时间应在15天以上，建议30天以上。
　　（4） 承台、地梁位置土质较差时，宜采用人工挖土或沉井施工。
　　（5） 开挖前，应对露出表面的桩先行截除；开挖过程中，对超灌长度的钻孔灌注桩或打入没有到位的管桩都要根据挖土标高分段截除，一般不能高出挖土面1.5米。
　　（6） 坑内挖机、运土车辆选择应尽量避免采用大型设备，并铺设路基箱进行垫板作业
　　（7） 挖土部署中应注意路线优化，避免挖土机械来回重复行走。临时堆放土方不得设于边坡附近。
　　（8） 除围护设计要求的第三方监测外，挖土单位应根据实际情况另行进行观测，设置必要的沉降、开裂、变形等监测措施，指导土方开挖信息化。
　　3.深基坑挖土施工的主要技术措施
　　（1） 对不同的基坑围护结构体系，有针对地对不同地质条件的土方进行开挖。对土钉支护的可以采用岛式逐层均匀开挖，再中间挖土退出场地。对采用桩基围檩梁支撑的基坑，建议先进行中间开挖，再进行周边挖土，并及时做好混凝土基础底板和传力带的施工，符合设计的工况。
　　（2） 严禁挖机碰撞桩身。机械开挖时，桩两侧土体应对称开挖，土体高差不得大于1m。及时分段截桩，避免桩身自由高度过大。
　　（3） 挖机、土方车辆行走道路路线上，根据具体情况采取喷锚、铺路路基箱、换土填塘渣或水泥搅拌桩等加固土体的措施。
　　（4） 可选用设置真空管井或自流井的方法，消除土体的超孔隙水压力，减少挤土效应。
　　4.出现质量问题后的加固方法
　　土方开挖后，应进行全面的质量检查，如出现桩基偏位、倾斜问题，可根据动测情况判定桩身质量，分别加以处理。
　　（1）预应力管桩的桩身有裂缝但桩身无断裂，可采用纠偏处理。纠偏时，垫层以下桩身前面的土体应尽量清空，纠偏后应进行钢筋混凝土灌芯，并进行承载力测试。如承载力测试不能满足设计要求，则应进行补桩处理，可考虑底板相应位置留孔，待底板完成后，打设钻孔桩。如果桩身裂缝较深，且桩倾斜较大，沉井接桩也无法实施。
　　（2）对钻孔灌注桩，一般直径小于600mm的会出现桩身偏位、倾斜现象，同样可以进行纠偏处理，一般大于800mm以上的钻孔灌注桩，只要施工中按方案要求进行挖土，出现质量问题的情况较少。
　　5.基坑挖土施工的安全措施
　　（1） 基坑挖土前，施工单位，应做好现场的观察工作。挖土期间基坑边严禁大量堆载，地面堆载数量绝对不允许超过设计支护结构时采用的地面超载值。应按规定由第三方进行监测。
　　（2） 严禁人机同区作业，挖掘机械之间应保持安全距离。
　　（3） 土方开挖后，按现场安全防护要求在基坑的周围搭设安全保护栏杆，避免人员跌落。   （4） 注意观测土壁稳定和支护梁的沉降、裂缝发展情况，发现有裂缝能时，应及时报告处理。
　　（5） 夜间施工必须配备足够的照明灯光，以保安全。电器线路专人负责，持证上岗。经常检查漏电保护器是否完好。现场电线不得乱拉、乱接、乱拖。
　　（6） 深基坑上下应先挖好阶梯或支撑靠梯，或开斜坡道，并采取防滑措施，基坑四周应设安全栏杆。
　　（7） 做好应急措施，施工现场应备有应急措施的砂袋、注浆机、发电机等工具。出现超过设计的报警值时，应及时组织项目部和有关专家查明原因，进行必要的加固，以确保安全施工。
　　6.加强质量控制主要方法
　　在软弱土层中，由于挖土不当引起桩身倾斜，甚至桩身断裂经常发生，主要原因是土质太差，土体的含水量高，抗剪强度C、太低，加上挖土方法不当等所致。因此要求挖土机械不利在桩基顶上作业，运土车辆尽量远离基坑边行走，挖出的土严禁堆放在基坑附近；软弱淤泥本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力向开挖方向释放，产生水平推力，而管桩相对钻孔灌注桩来讲，对水平力的抵抗能力更小，桩身随着土体位移而发生倾斜；挖土机械碰撞桩身也会造成桩顶偏位。
　　解决此类事故关键在于，防患未然，针对软弱土质，不光要重视桩基桩施工时的质量，更要加强基坑土方开挖阶段对桩基的保护，因此要分析当地的地质条件，合理选择开挖土方采用的机械，施工道路、降水、土体加固等一系列措施，应编制基坑围护和土方开挖专项施工方案，并按相关规定组织专家论证。
　　土方开挖前应检查地下排水降水情况，合理安排土方运输车的行走路线。土方开挖时，注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定，在基坑内部保持相对的土体稳定、平衡，及时浇筑混凝土垫层，与基坑支护结构的传力带也要及时浇筑，建议先与混凝土垫层同时浇筑。降低地下水位系统也要检查是否正常运行，防止淤塞。随时观测周围的环境变化以及边坡的稳定，防止基坑围护失效引起桩基的质量。
　　7.建议与对策
　　在软土地区，如设计采用管桩基础，而又无法变更为钻孔灌注桩时，则建议采用以下措施，来保证工程桩质量：
　　（1）采用管桩施工，一定要考虑管桩打入时的挤土作用，会使附近已打好的桩产生侧向推力，挤土程度的大小除了与桩基置换率（入土的密度）有关，还与打桩速率及打桩顺序有较大关系。施工时应充分考虑到管桩施工产生的挤土效应和基坑深度范围内淤泥质土方的情况，防止土方开挖对桩基产生不利的影响，为此对管桩施工技术措施应做好预控。如表层或接近表层的土质物理力学性能较差，桩机行走和施打时容易沉陷，表层的深陷会导致深层土体的位移、周边土体的隆起，引起管桩偏移、倾斜，甚至桩身断裂。因此，在桩机选型和确定打桩路线时，应考虑到表层土地基承载力和软弱下卧层地基沉降问题。采用表层铺设塘渣、枕木、路基箱等方式加固地基，提高场地的地耐力，周边可考虑应力释放孔、隔震沟、砂井等措施。
　　（2）对管桩基础置换率大于4%时，建议设计采用预钻孔取土后沉桩，取土深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，一般为桩长的1/3 1/2（不超过12m），施工时应随钻随打。施工管桩的压桩速度应进行控制，每天的单位面积内的沉桩数量也应控制，防止为了工期而盲目抢进度，以确保工程术的施工质量。