软土地基基坑开挖施工技术的应用分析
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摘要：随着经济的飞速发展，建筑业遍地开花，在施工过程中，软土是经常遇到的一种地质，其特性会给施工造成一定的难度。本文结合工程实例，介绍几种处理方法，供各位同仁参考。
中图分类号：TU74 文献标识码：A
前言
城市水利是我国重要的基础设施，并且经常修建在软土地段，在此类土质上施工必须结合当地的土质予以特别的注意。。目前许多水利工程采用预应力管桩进行基础处理工作，但在基坑开挖过程中，预应力管桩容易出现管桩位移的现象，导致安全事故的发生，造成不可挽回的后果。为某工程由于预应力管桩发送倾斜而导致的质量事故。因此，施工单位必须重视软基处理及基坑开挖施工监控工作，采取必要的质量控制措施，以确保软土基地基坑开挖的施工质量。
1、软土及软土地基
1.1、软土地基处理的意义
软土地基主要由黏土构成，因此土质较差，此外，泥炭、沙土等也是软土地基的主要成分，因空隙较大，比较疏松，常对填土的密实度产生不利影响。建在软土地基上的建筑物，因土质强度不够，承载能力薄弱，往往会因此出现沉降的现象，稳定性得不到保障。为增强其承载力，必须采取一些有效手段对软土地基进行处理，以保证整个工程的质量。
1.2、软土地基潜在的威胁
软土地基特性某种程度受到地形、地层等因素影响，施工过程中已发生不确定事故。普遍存在以下的施工事故：
1)、实地测量不全面系统，容易出现未对应处理路段处理的问题。
2)、虽然知晓这处为软土地基，然而软土地基的建造未达到标准，导致路基坍塌，威胁到工程之外的建筑。
3)、尽管做了一系列相关软土地基防护，然而控制管理力度不够，偷工减料造成路基坍塌问题。
4)、未保持严谨的态度进行公路建造，公路质量不达标，填补过快导致缝隙过大，平整不达标，导致地基坍塌的后果。
2、工程概况
某水闸工程，设计闸室底板长26.8m，宽20.1m，闸室开挖高程平均为-4.9m，最低处为-5.9m，基坑开挖后，堤顶与基坑最大高差达10.6m。
3、工程地质
根据地质勘察报告，该闸桥闸室位置自上而下分为5层(表1)。
4、闸室复合地基处理方案
4.1、设计思路
闸桥工程基础处理的设计思路是：既要提高软土地基承载力，又要兼顾改善基坑开挖条件。经过方案比选，采用预应力管桩、水泥搅拌桩形成复合地基。预应力管桩为主要受力构件，水泥搅拌桩固化基础，防止预应力管桩移位并对基础进行辅助加强，提高安全系数。
闸室预应力管桩采用混凝土强度为C80的PHC-B600(110)-25b型预应力管桩(PHC―――预应力混凝土管桩，600―――管桩直径，B―――管桩型号，110―――管桩壁厚)，设计桩长37m，桩径为φ600mm，单桩设计承载力2460kN，桩底高程为-41.8m，间距3500mm×3000mm，矩形布置，共54根。
闸室管桩间水泥搅拌桩桩径为φ600mm，间距1000mm，桩长为5m，正方形布置，水泥搅拌桩28d无侧限抗压强度不小于1MPa。闸室段桩位布置如图2所示。
4.2、桩基施工顺序
闸室桩基施工时严格按如下顺序进行：清理杂物回填中粗砂至-1.0m形成打桩平台测量放样桩位闸室水泥搅拌桩施工(28d龄期后)闸室管桩施工管桩承载力检测
(1)、清理杂物。桩基施工前，先清理施工作业范围内的杂物、石块以及其他障碍物。具体做法是在围堰合龙前，利用水上挖掘机清理干净。
(2)、回填中粗砂形成打桩平台。在围堰合龙后，基坑抽水过程中，桩基施工范围内回填1.0～1.5m厚的中粗砂，平整形成打桩平台。
(3)、测量放样桩位。现场放样出管桩和搅拌桩的桩位，若两者桩位冲突时，则搅拌桩避让挪位。
(4)、闸室水泥搅拌桩施工。在闸室预应力管桩施工前，先施打水泥搅拌桩加固闸室地基。
(5)、闸室预应力管桩施工。在闸室搅拌桩达到28d龄期后开始施工预应力管桩，此时水泥搅拌桩的无侧限抗压强度已经达到1MPa。
(6)、管桩承载力检测。预应力管桩施工完成后，按相关规范采用静力荷载法进行管桩单桩竖向承载力检测。
4.3、搅拌桩施工
搅拌桩施工前，选取土层中有代表性的淤泥土样，按水泥土配合比进行配合比试验。本工程采用42.5R的普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比0.5，按掺量(重量比)14%、18%、20%、22%四种配合比进行室内试验，标准养护，各配合比的无侧限抗压强度如图3所示。
经过比选，本工程搅拌桩配合比确定为18%(重量比)。
施工中选用BJ型单头深层搅拌桩机，采用四搅四喷工艺，水泥浆水灰比0.5，供浆压力0.6MPa，提升与下沉速度为0.4m/min。工艺如下：
定位预搅拌喷浆下沉(至设计深度)原地喷浆0.4min搅拌喷浆上升重复搅拌喷浆下沉重复搅拌喷浆上升完成移机
闸室搅拌桩达到28d龄期时，水泥搅拌桩的无侧限抗压强度已经达到1MPa，这时方可施工闸室预应力管桩。采用筒式柴油锤D2-72型桩基设备。正式施工前，先施打2根试验桩。
先确定贯入度，根据经验本闸桥工程贯入度取100mm。考虑到预应力管桩施工过程中的挤土效应，施工时采用“先中间、后两边”，“由里到外”的施打原则，因此先施工中间一排桩，然后再向两侧施工。沉桩过程中边退边打，保护已施工的桩体。由于管桩施工中的挤土效应，已测量放样的桩位很可能由于挤土效应的作用而发生了较大的偏移；所以施工中应随时对照图纸不断核准、调整已放样的桩位，桩位偏差不得大于20mm。
预应力管桩施工完成后，按相关规范采用静力荷载法进行管桩单桩竖向承载力检测。
5、闸室基坑开挖方案
开挖原则是分层开挖，每次开挖层厚不宜过大，开挖机械采用轻型挖掘机。开挖方案步骤及注意事项如下：
(1)、闸室基坑开挖面积大，水闸各分部的设计开挖高程深浅不一，基坑大致分3层(图4)，
分层如下：
第1层开挖层厚控制在2.0m以内(-1.0～-3.0m)；
第2层开挖层厚控制在1.5m以内(-3.0～-4.5m)；
第3层开挖层厚控制在1.0m以内(-4.5m至闸室各部位设计开挖高程)。
(2)、机械作业前，应将基坑内积水排净，且在周边布设排水沟，及时排除沟槽内积水，提高土体承载力，并在汽车运输道路用坚硬、排水性良好的土适当加高，使之挖、装、运协调一致。
(3)、分层分段开挖结合水闸整体的全局施工，基坑土方开挖前先开挖排水沟，并且随着开挖的进一步开挖而逐渐降低，且开挖排水沟应在建筑物结构之外，并且在水闸上下游消能防冲段位置设置集水井，以利排水。
(4)、设计开挖面以上预留20～30cm保护层，再用人工修整。开挖时采用多台挖掘机形成多级接力盘运，最后两级必须采用轻型挖掘机，行走时铺设厚12mm钢板，以减少机械对软土的扰动。
6、质量控制
6.1、水泥搅拌桩质量控制
(1)、要求停浆面高出设计桩顶高程0.5m，确保桩头质量。
(2)、桩位遇管桩避让的除外，搅拌桩垂直偏差小于1%，桩位与测量值偏差小于50mm。
(3)、施工过程中，要确保水泥浆液比重(水灰比)稳定，保证贮浆桶内水泥浆的均匀性和连续性。
(4)、由专人记录施工中各类数据。
6.2、预应力管桩质量控制
(1)、管桩进场时认真检查桩的外观质量：仔细观察桩身是否有明显的表观裂纹，测量其法兰盘的厚度是否达标，测量管桩的实际长度是否与标记长度一致。
(2)、桩身垂直度控制在0.5%以内。
(3)、确保焊接质量：焊接时要求上下桩段对接顺直，偏差控制在2mm以内。对接时，用铁刷子清理干净接驳面和坡口；施焊时对称作业，焊缝均匀饱满，不允许出现虚焊，漏焊等现象。焊接完毕后要求焊缝冷却5min后方可继续施工，严禁水冷或焊好后立即入土施工。
(4)、收锤按确定的贯入度测定标准控制，本闸桥工程取100mm。
(5)、作业过程中发现贯入度剧变、大幅度位移或倾斜、突然下沉、严重回弹、桩顶破裂、桩身裂隙、破碎或断桩等情况时应暂停施工，待找出原因确定方案后进行处理。
7、施工效果
在基坑开挖的过程中，没有发生边坡塌方、软土流变、沉降，周边的水泥搅拌桩也没有发生剪切破坏，预应力管桩无任何弯折破坏、倾斜，桩体完好无缺陷；基坑内渗水量满足现场施工要求，大大节约抽降水台班及坑内支护，既满足基坑下一步工序的需要，又达到降低工程造价的目的。
8、结语
通过探讨软土基地基坑开挖施工技术要点，并采用预应力管桩、水泥搅拌桩形成的复合地基进行软基处理，起到了固化软基和避免预应力管桩移位的作用，同时在基础开挖中运用分层轻型机械进行施工，能够有效地解决了预应力管桩倾斜的问题，进一步提高了基坑施工的质量，为基坑工程后续施工奠定良好的基础。
参考文献
[1]郭键敏.浅谈水利工程软地基基础处理[J].广东科技.2012年第11期
[2]李健.软土地基基坑开挖的施工技术分析[J].城市建设理论研究.2011年第28期