试论软弱土地区管桩基础的基坑挖土施工技术

文/郑飞 苏州立诚建筑设计院有限公司 江苏苏州 215000

试论软弱土地区管桩基础的基坑挖土施工技术

文/郑飞 苏州立诚建筑设计院有限公司 江苏苏州 215000

本文结合笔者多年的勘察设计及现场施工问题处理经验，就软弱土地区的管桩基础基坑挖土施工技术进行分析，文章讲述了在这种地基之上设置的预应力混凝土管桩，它具有强度高，而且适应能力好，较高的穿透性等等的一些优势特征，但该种桩型抗剪能力差，挖土不当容易造成桩身断裂或者倾斜，提出了相应基坑挖土控制方法及采取的技术措施。

软弱土；预应力混凝土管桩；土钉

1、引言

在东南沿海地带工程地基大部分都是软弱地基，在开挖基坑时常常是淤泥质粘土或者是淤泥，因为抗剪强度低，孔隙比大，含水量高，所以工程在开挖地基时达到一定深度后需要做围护结构。另外，软弱地基的开挖必须遵循合理科学的施工方法，这样能有效防止安全事故的发生，促进工程质量的提高，甚至基坑内的工程桩会断裂倾斜，或者是围护结构产生裂缝最后导致地基的塌陷，最后酿成巨大的事故。本文主要讨论了软弱地基的施工技术和遵循的原则。

2、施工工艺特点

软弱地基因为有着较大的压缩性和空隙很大，所以抗剪性很小，如果遇到横向的水平的力的情况下，地基会很容易发生变形。当地基受到挤压时，会出现很大的压力，并且在很短的时间之内无法扩散。软弱地基固结系数较小，时间长，所在受到干扰时，复原时间长，而且无法恢复到原来的样子。挤土桩型是预应力管桩主要的使用类型，并且施工速度快，所以在施工区域很容易发生挤土现象。管桩具有很大的抗压性，但是抗弯性很小，不同质地的土层，都会受到水平力，所以很容易出现断裂现象。因此，软弱地基的特性会影响项目的实施。在开挖地基时，严格按照相关规范和标准进行，严格控制应力的释放过程以及土体的位移变化能有效防止地基应力释放过快，土体荷载太大的情况发生。

3、土方的施工过程

3.1 施工步骤

不同的工程围护结构不一样，所以不同的工程建设开挖步骤也很不一样。大部分建设项目的施工是按照以下步骤进行的：平整和加固场地—严格管桩施工—针对不同土层实施开挖和施工—准备施工原材料。

3.2 有效会划挖土工作

（1）根据相关资料得出，一般在软弱地基的施工地区管桩基础的置换率是4%上下，施工之前需要了解工程的现状，结合具体实际情况进行规划布局，进而确定实施方案。

（2）地基的开挖，是按照一定的层次进行的。在基坑内挖土时要分级进行，同时留设台阶，台阶的宽度和高度之比在3:1以上。

（3）基坑内设置坡道时尽量避开软弱区域，如果坡道的放坡系数小于1:1.5时就需要考虑采用混凝土进行护坡施工，如果土质情况不是太好，可以增加6.5@200x200 钢筋网状结构。在施工过程中尽量避免在坡道两侧设置工程桩，如果无法避免就必须进行喷锚加固或灌芯，也可以用钢结构栈桥来代替土方坡道。

（4）尽量避免压桩与挖地基同时进行，开挖地基和桩基的施工时间应该大于15天，最好可以在30天以上。

（5）如果若承台区域也等于软弱土质结构，可以采用人工方式开展，这样能把设备荷载对土体产生的影响降低到最小。

（6）用该提前考虑安排截桩。挖掘施工前，需要截掉表层的桩。开挖时，分段进行施工。

（7）车辆以及挖机尽量选择小型机械设备，避免使用大型机械，比如小于PC100。基坑内的车辆最好在10吨以下。

（8）基坑挖掘时需要布置好路线，尽量减少机械设备的重复来回碾压。不得在边坡附近堆放土方。

4、基坑的开挖形式

基坑的开挖应该根据围护结构和土层土质的不同情况，可分为三种方式，分别是盆式开挖、中心岛式开挖以及分层式开挖，施工过程中应做到限时开挖、对称、分块、分层。另外，在进行基坑开挖时应该根据五边法进行施工：边砌砖胎膜、边浇混凝土垫层、边铺碎石垫层或片石、边凿超高桩、边挖土。

4.1 基坑内的挖土方法

基坑的挖掘一般有3种方法，第一种是大面积进行分层挖土，每一层的厚度小于2米，这种挖掘方式比较适合围护基坑的情况，但是存在一定的缺点，那就是挖掘出淤泥质粘土或者是淤泥的空间需要回填钢质路基板、建筑垃圾或者是塘渣，不然的话施工的机械很容易陷入软土层，无法继续施工。第二种方法是中心岛方式进行分层挖土，也就是说首先在基坑的四周进行分层挖掘，挖掘到土钉墙或者是支撑底的最底排，然后再对中心岛进行挖掘，一般使用多辆反铲接力式将土方传送出基坑直达路面，挖掘的每一层厚度也是小于2米，并且边坡的坡度控制在1/3-1/2范围内，临时堆土的高度小于0.6米。台阶式基坑挖土的剖面图见图1。第三种方法是盆式分层挖土，一般主要是在基坑周围有留置三角土或者是斜撑用于支撑围护结构的基坑。

图1 台阶式基坑分层挖土剖面示意图

4.2 位于基坑下方的土方挖掘方式

位于基坑下部的挖土形式有两种，第一种是使用小型反铲挖掘机在支撑的下部进行挖掘，接着采用接力式把土传送到自卸汽车内，这种方法主要用于可挖土层厚度在3米以上，这样才能保证挖机有足够的操作空间。第二种方法是通过利用长臂反铲机在支撑顶部进行挖掘，在挖掘之前需要回填钢质路基板或者是塘渣，另外还需要保证机械底部的土层稳固，防止在施工时因为荷载太大导致压断支撑，这样就必须在自卸汽车行驶在支撑上，加固对支撑的截面，同时提高支撑的立柱一定的承载力。

4.3 保护围护桩墙及工程桩的技术措施

在挖掘时必须对工程桩进行重点保护，特别是抗侧移能力较差的混凝土预应力管桩，更要保护好。具体的保护技术措施如下：

（1）标记较大的或者是超高的管桩，高度引起工作人员的注意，在整个开挖过程中道路路面施工尽量避开超高桩。如果管桩的标高大于2米，则需要进行2次截桩，避免挖掘时由于移动土体引起工程桩断裂或者是偏移。

（2）基坑的边坡坡度一般控制在小于1/2，如果淤泥土质，则必须控制在1/3以内。

（3）避免挖机的铲头与超高工程桩碰撞，首先在靠近机械的一侧进行开挖，然后再挖掘其他三方的土方。

（4）挖土机需要旋转180°后把挖土装载到自卸汽车上，这样就必须防止边坡受到过大的压力。

（5）如果天气情况糟糕，尽量不要进行施工，仅为雨水会将土层软化，导致边坡发生塌方或者是位移。

（6）运土坡道的角度一般保证小于15°，采用建筑垃圾或者塘渣进行铺垫，加大坡道与机械的摩擦力。

（7）土方开挖24小时之内必须对基地垫层进行砌筑和浇筑，保证维护桩墙的稳定性。

（8）严禁撑底超挖，如果支撑下部的空间很小，还要用机械进行挖掘，必然导致超挖现象。基坑挖掘到底板垫层时，立刻用混凝土进行浇捣，接着切割承台地梁位置的垫层，用人工进行开挖地梁和承台的土方。

（9）当基坑的落差比较大时，需要使用长臂反铲机挖土，机械需要站在较远一点的位置，离开松木排桩或搅拌桩挡墙。

（10）为了加强保护围护桩墙，避免较大的变形或者位移的产生，可以采取分块跳挖的方式，把跳挖间距控制在10米以内，当挖完土方完成后，须及时对混凝土垫层进行浇捣。

4.4 人工修土方式

采取机械开挖土方之后，仍然需要人工对土方进行清理，因此必须保证足够的劳动力，边运土边清理，清理出来的土方用机械运走，保证土方开挖和基坑支护形成连续的作业，尽量减小坑底的暴露时间。

5、桩身的修正措施

（1）基地开挖完成后，如果桩体出现了位移时，必须采用相应的措施进行修正。如果桩身没有断裂，可以采用千斤顶进行固定。尽量清空桩身前面的土方，纠正位移之后，尽快用钢筋混凝土进行灌芯，并同时检测承载力的大小。

（2）如果桩身有缝隙的出现，也可以采用灌芯的方式来修正，如果检测承载力不符合设计标准，就需要采取补桩措施。

结语：

综上所述，在软弱土区域进行管桩施工中，预应力管桩该项建设工艺被广泛的应用，因为它具有建设速度非常快的特点，在施工中被大规模的设置之后，由于其是挤土桩，土中孔隙水压力过高，如果不能采取有效措施进行处理，将会导致工程质量有损，进而影响工期，比如断裂、倾斜等。因此，施工中要根据具体的施工状态，在其建设和挖掘的时候采取有效的方法，以保证桩基的质量及基坑挖土效率。

[1]邵建东.预应力管桩在靖江地区高层建筑中的应用[J].泰州职业技术学院学报，2010，（01）.

[2]高海燕，树立华，李宏建，等.从低应变检测结果分析扬州地区基桩常见质量问题[J].扬州职业大学学报，2009，（01）.