紅河劇院深基坑膨脹土施工綜合技術

孫維波

云南官房建筑集團股份有限公司  云南昆明  661100)

    紅河劇院工程位于蒙自縣城南路與紅河大道旁，北邊的新建景觀河道是紅河州五大中心核心工程，紅河州標志性建筑。建筑面積39485.39m²，由1201座主劇場、611座音樂廳、332座藝術場、2個181座和2個967N的電影院及圍繞的圓廊4區組成。其中主劇場地下-l3.5m、-l0.3m標高層為舞臺機械臺倉和樂池機械臺倉，-8m、-5.5m標高層為設備用房，-4m、-3.6m標高層為2個181座電影院門廳，藝術劇院地下-9.7m、-6m標高層為樂池機械臺倉,-3.6m為門廳及休息廳，音樂廳地下-5.7m、-5.10m標高層為合唱演員升降臺、儲藏室及靜壓箱，-2.9m、-3m標高層為門廳、休息廳等。基坑開挖建筑平面尺寸為64．1mxl08．3m，基坑開挖深度為-8.95m、-ll.85m、-9.7m、-15.15m．局部最深-l7.35m，共4個等級分為深基坑部分和淺基坑部分，設計樁基為人工挖孔樁。

1.工程地質特征及地下水條件

    擬建場地地形平坦、開闊，地面標高介于l301.27～1302.65m之間，設計±0．000N l308.2m，即場地地表標高為-5.6m，場地屬山間湖積盆地地貌單元。據鉆探資料顯示，場地自上而下由第四系沖洪積粘性土及上第三系泥灰巖構成。根據野外現場鑒別、原位測試、物理力學試驗成果將場地劃分為6個主層巖土層，其中11m以上沉積環境較為穩定。揭露地層的層②粘土層③含礫粘土為主的厚大粘性土、細粒混合土層、ll～14m段交替沉積較為頻繁，以③1層粉質粘土、③2粉土及④1層粉土、④3層粉砂為主的沖積相透鏡狀夾層；l4～19m段的洪積產物④層圓礫為主、④層底部分布厚度變化較大、呈透鏡狀產出的⑤層沖積粘土；l9m以下至50m范圍內均由上第三系強風化泥灰巖及其風化殘積細粒混合土夾層構成，其中強風化泥灰巖頂面埋深在26～29m之間。

    1.1場地膨脹土特征

    工程所在地蒙自屬滇南膨脹土分布區，擬建場地大氣影響深度為5m，均由弱至中等膨脹潛勢的膨脹土構成，累積厚度為7.12～9.66m，平均8.47m，分布在①層耕植土和②層粘土，膨脹土脹縮變形量介于54.1-129.7mm之間，膨脹土地基等級屬于D區III級。

    1.2地下水埋藏條件

    場地內地下水埋藏條件較復雜，地下水靜止水位埋深為0.0～3.5m，地下水以第四系承壓水為主，開挖場地內地層中的④層圓礫層為強透水層，承壓水平均高度11．87m，據地基力報告抽水試驗資料顯示，基坑開挖深度開挖到地面下llm，水位降至12m，基坑涌水量達4750m²／天，每小時涌水量197.9m³／小時，影響半徑108.45m。

2.工程特點及相關問題

    1）本工程地處厚大膨脹土分布區域，大氣影響深度4.5～5m，在不考慮膨脹土脹縮變化影響，坑壁限定高度為3.95m，但基坑挖深在lOm以上，土方開挖的難度；土體暴露后，坑壁開裂、坍塌；同時在開挖中不可避免的膨脹土與水的接觸問題，都要進行必要的處理。

    2)賦存于④層圓礫中的地下水為承壓水，足強透水層承壓水平均高度11.87m．但場地基坑底微透水至不透水厚度僅為1.2～6.2m(尚未考慮電梯井深度)。按基坑開挖深度從現地面下11m計算，基底蓋層的安全厚度僅為5.9。左右，自然基坑基底抗浮穩定性極差，所以在工程開挖前在設計位置施工了大量的抗浮樁，以確保基坑開挖后期的坑底抗浮穩定性。

    3)基坑地下水的涌水量及影響半徑都較大，基底圓礫層為強透水層，存在基坑發生突涌的危險，同時基坑  開挖層中存在石英砂、粗砂層等，要密切注意流砂現象的發生，因此基坑  排水措施也是本工程的要點。

3.主要施工技術及措施

    3.1膨脹土的施工處理措施

    工程基坑按深度分為兩部分，淺部(基底標高為-8.85m～-5.6m)在場地條件允許的情況下，采取l：1(局部為1：0.25)放坡開挖；深部(基底標  高-l5m～885m，局部達到-17.35m)  采用止水帷幕深攪樁和止水帷幕深攪加芯磚套接而成。在開挖后，坡(壁)面都及時采用掛網噴砼方式封閉，混凝土中摻加速凝劑，減少坡(壁)面暴露的時間，保證坡(壁)面的穩定性。

    備足三色布等防雨材料，避免雨水浸濕土體，最大程度降低膨脹土危害，造成基坑支護失效。為避免膨脹土遇水或陽光暴曬出現反復脹縮的問題．在土體開挖過程中，用C20砼對整個基坑包括基底、排水溝進行噴射全封閉處理，隨挖隨封閉。

    膨脹土的處理措施主要是使其與水隔絕，并減少暴露的時間。說到底就是一個隔水、防水，排水的問題。

    3.2基坑的排水處理措施

    1 )為避免雨季大量地表水進入基坑，在距基坑開挖線外2m處設置環形擋水堰，采用水泥砂漿抹面，坑壁至擋水堰之間用Cl5細石砼封閉，并進行必要的保養。

    2)每層土方開挖結束后，人工設置排水明溝和積水坑，及時將雨水及地表水排走，挖至基底時，設置有一定坡度的排水盲溝，內填公分石與周邊排水溝及降水井相連接，接口處加設鋼筋水篦子。

    3)開挖過程中對鉆探形成的泉眼及時封堵。

    4)土方開挖接近基底時，改為人工開挖，直至基底標高，避免擾動基底土層，造成坑底出現流砂、管涌現象。

    5)采用雙排的深攪止水帷幕，有效防止開挖邊線外土體中的水隨基坑的開挖進入基坑中，對基坑安全造成威脅。在施工中，由于深層攪拌樁機械工藝及施工深度已至極限長度，無法穿越地質較硬的礫層、鐵質膠結層。首先采用功率比較大和穿透力較強的施工機械CFG(長螺旋)樁機進行引孔，將膠結層攪松散，穿透到-26.95m的位置，達到設計深度，然后采用深攪。

    6)開挖大量的降水(集水)井，及時聚水、排水，保證基坑內的干燥。

    7)在施工挖孔樁過程中，遇到砂質成分石英砂層、中粗砂、礫砂薄層、粉土層時，根據實際情況采取減少每次的施工護壁高度，周圍樁孔應不間斷抽水，減少土層中水壓力和流動性。

    除此以外，嚴格按照施工的工藝和標準也是極為重要的。

    本工程基坑支護安全等級為一級，在基坑角點和坑邊每隔l5m左右布置水平和垂直變形觀測點。在施工期間用全站儀對基坑壁變形進行監測。

表1變形觀測控制值表

    監測頻率為每層開挖前、開挖后和在每層開挖的間隙時間也至少進行一次觀測，在發現監測值明顯偏大時，及時增加觀測次數，以及時、準確、完整的掌握基坑變形情況，基坑施工完成后，按每周1～2次觀測，變形相對較大的部位加大觀測次數，直至回填為止。同時對護壁外觀及可能產生的裂縫也進行了監測。

    根據監測結果表明，坑壁水平位移均在允許范圍內，護壁及基底封閉砼無裂縫，基坑施工全過程處于受控狀態。

4.結論

    本次紅河劇院的基坑支護工程，在典型膨脹土地區、地下水埋藏條件較復雜等不利地質水文條件下，采用了分層放坡開挖、噴錨支護、降(集)水井、深攪止水帷幕、表面全封閉砼等施工技術措施，基本克服了工程的不利因素，目前基坑已回填，基坑支護的成功實施為下一步工作創造了有利條件，同時也達到了業主降低成本的要求，取得了較好的效果。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)