泥砂岩地基清槽施工技术的介绍

1工程概况

甘肃会展中心建筑群项目五星级酒店工程，位于甘肃省兰州市城关区盐场堡中心滩中段，是甘肃省规模最大、设施最完善、唯一的国际品牌五星级酒店。主楼标准层平面呈T形、剖面呈三阶错台形，结构北高南低，寓意为黄河之水天上来。建筑面积72516.3m2，地下2层、地上36层。工程东侧为省人大办公楼，南临黄河。
工程基底土体多为泥砂岩，原生态的泥砂岩坚硬、密实、压实系数小，泥砂岩呈桔红色，半成岩状，岩体呈厚层状构造，岩石呈碎屑结构。矿物成分以蒙脱石、绿泥石、高岭石、白云母、长石、石英等为主，遇水易软化，崩解，属软岩。泥砂岩层面下4.0～5.0m呈强风化状态，微裂隙及风化裂隙较发育，风化后结构大部分被破坏，见图1、图2。

图1　发生强风化的泥砂岩

图2　遇水软化的泥沙岩

本工程场地土质从自然地面向下依次为：杂填土层、回填卵石层、卵石层、泥砂岩。本工程基坑开挖深度为12.55m，土方开挖至标高－12m位置开始出现泥砂岩。
2清槽施工工艺概述
2.1清槽施工工艺原理
由于原生态的泥砂岩坚硬，在开挖过程中容易将反铲的齿头撬断，为此在开挖至泥砂岩面层后，将挖土机上的反铲换成钎头，将泥砂岩破除完成后，利用铁镐、铁锹进行清槽。基底清理完成后，及时采取覆盖措施保护地基。
2.2清槽施工工艺流程
基坑降水→肥槽集水井、排水沟开挖→放置集水井确定开挖顺序→测量放线→机械破除开挖→地基保护→人工清槽→地基验槽→浇筑垫层混凝土→开挖清理下一段泥砂岩
3清槽施工要点
3.1基坑降水
基坑开挖前根据专家论证方案在基坑四周布置排水井，排水井数量、深度及间距严格按照专家意见进行施工。基坑土方开挖过程中应始终保持地下水位低于土方开挖层不小于5m，以确保泥砂岩地基清理过程中保持干槽作业。
3.2肥槽集水坑、排水沟开挖
由于泥砂岩遇水软化的特性，为防止边坡卵石层内的地下水流入基坑肥槽内，造成泡槽，在泥砂岩开挖前，先在基槽四周设置排水沟，排水沟向集水井方向按1%进行放坡，排水沟宽度为400mm，深度为300mm。
3.3放置集水井
集水井由钢质圆筒制作，厚度为5mm，钢质圆筒Φ600mm，圆筒侧面打孔，孔径为10mm左右，间距为140mm，排水沟底、集水井底面均铺设厚100mm卵石，钢质圆筒侧面用卵石进行回填。由于泥砂岩遇水而发生软化，卵石起过滤的作用，钢质圆筒内的积水利用水泵及时抽走，避免集水井内的水满后流入基槽内。
3.4确定开挖顺序
为保证施工进度，合理安排工序，减少泥砂岩外露时间，由于泥砂岩坚硬，每次泥砂岩开挖宽度不超过10m，以便于人工清槽过程中能够及时跟进，清槽完成后，及时进行垫层混凝土浇筑。泥砂岩地基清槽顺序按照土方开挖顺序进行施工。
3.5机械破除、开挖
机械开挖至卵石层与泥砂岩交接位置处，先预留厚300mm卵石层暂不向下开挖，这样设置以便于机械行走及排水。在开挖之前，先将厚300mm卵石层清运干净后，采用反铲将泥砂岩层一次破除至设计标高100mm以上，泥砂岩松散后，由开挖机械进行清运（图3）。

图3　开挖方法示意

3.6地基保护
在机械开挖过程中，混凝土垫层底面泥砂岩层若出现强风化现象，则在清槽时应将强风化部位全部挖去，并采用混凝土回填，作为地基处理层。开挖过程中，遇到积水坑位置暂不向下开挖，表面采用卵石覆盖，加以保护，待浇筑完垫层混凝土后，再进行集水坑泥砂岩开挖。为防止泥砂岩风化，在混凝土喷铺之前，用防雨水材料覆盖积水坑泥砂岩侧壁。泥砂岩开挖应连续施工，尽量减少暴露时间，泥砂岩清槽完成后，应立即进行垫层施工，以免拖延造成泥砂岩风化。
3.7人工清槽
在机械开挖过程中，预留厚100mm泥砂岩用人工进行修槽。由于泥砂岩坚硬，在用铁锹进行清理泥砂岩过程中容易将铁锹弯断，现场操作人员则利用铁镐将100mm的泥砂岩砸松后，再用铁锹进行清理、修整。在清槽过程中必须控制好标高，避免出现超挖、扰动现象，影响基底土体的质量。若出现超挖、扰动现象，应将扰动的泥砂岩全部挖除，采用混凝土回填。
3.8开挖清理
下一段泥砂岩为避免泥砂岩暴露时间过长，土方开挖过程中分区段进行开挖，每个开挖区段的宽度不超过10m，在基槽清槽过程中清理完一小段即浇筑一段垫层混凝土，泥砂岩地基施工流水进行，有效保证了施工进度及施工质量。
4清槽质量控制
（a）施工中测量人员应及时进行检查，及时提供槽底标高。
（b）挖土时配备足够的清理人员，接近基底时，加强标高的测量控制，为防止超挖及扰动地基，基底预留厚100mm土层在验槽后由人工进行清除。
（c）特别注意挖土时间和挖土顺序，严防深层土体流动，若有深层土体流动迹象，应立即停止挖土，采用进一步增加被动土压力等方法加固坑底。
（d）施工中若出现涌水、涌砂现象，根据水量大小，采取埋管引流，明沟抽排，然后查明原因，找准通道，在基坑一定范围以外采用花管注浆液封堵。
5结语
甘肃会展中心建筑群项目采用机械破除法开挖基底泥砂岩地基，在施工过程中，采取技术措施对泥砂岩地基进行保护，有效地保证了泥砂岩地基的施工质量，经设计验槽，地基土质符合设计要求。
土工试验结果表明，地基土质满足了相关施工质量验收规范中适用条文规定要求。同时，采用此施工方法简化了施工工序，提高了施工效率，保证了工期，减少了大量的施工费用，总体施工效果良好，为泥砂岩地基清槽施工提供了宝贵的实践经验，创造了较好的社会效益和经济效益。

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