[摘要] 針對上海魯迅紀念館改擴建工程基礎(chǔ)施工中遇到流砂的問題, 從理論上分析了放坡開挖防治流砂的可能性, 并從實踐中證實放破開挖防治流砂是可行的。

[關(guān)鍵詞] 放坡開挖 流砂防治 抗?jié)B 基坑圍護 水泥攪拌樁

上海魯迅紀念館改擴建工程，位于上海甜愛路100號，總建筑面積4863m2，2層框架結(jié)構(gòu)，300mm×300mm截面預制樁基，條形基礎(chǔ)，有375 m2的1 層地下室。

工程埸地土層為：①厚1.50m左右的雜填土層；②砂質(zhì)粉土層，厚達10ｍ多，條形基礎(chǔ)及箱型地下室均位于砂質(zhì)粉土層之上。本工程的預制樁為防地震砂質(zhì)粉土液化而設(shè)計。

由于基礎(chǔ)位于流砂土層之上，又因多種原因，條基先于地下室施工，給施工帶來一定困難。本文論述條形基礎(chǔ)土方開挖時的流砂防治及地下室基坑圍護技術(shù)。

1 條基土方開挖中的流砂防治

1.1 放坡開挖防治流砂在理論上的可能性

防治流砂關(guān)鍵是要減小動水壓力，降低水力坡度。水力坡度I的大小，主要涉及兩個參數(shù)，即水頭差△H和滲水途徑L。水力坡度的大小與水頭差成正比，與滲水途徑成反比，即水力坡度公式：I=△H/L。防治流砂在理論上主要從改變兩個參數(shù)入手，減小水頭差△H，延長滲水途徑L，目的是減小動水壓力，降低水力坡度。用坑外井點降水來防治流砂，因涉及周圍地面會發(fā)生沉陷影響及要增加一定的費用而不采用；用打板樁來防治流砂費用更大，更不宜采用。然而，要延長滲水途徑并非只有打板樁一種辦法，采用放坡開挖，其坡面位于地下水位以下段的水平長度就是滲水途徑長度L，只要滿足下式，基槽挖到基底標高就不會出現(xiàn)流砂現(xiàn)象。

△H／L<IC=（1－ｎ）（Ｇ－１）　整理后得：

Ｌ>△Ｈ／（1－ｎ）（Ｇ－１）

式中：IC 為臨界水力坡度；ｎ為孔隙率；Ｇ為土粒重度。

從式△Ｈ/L看出，L減小則水力坡度增大，當L接近于零，即邊坡直立時，很小的水頭差△Ｈ也會產(chǎn)生大的水力坡度；若L趨向無窮大，則水力坡度接近于零，如邊坡中的L加長十幾倍，則變成緩坡地面，根本不會出現(xiàn)流砂現(xiàn)象?？梢姀腖的變化，能得到安全、合理的防治流砂的邊坡坡度。實際上，臨界水力坡度IC的值，是基槽臨界邊坡坡角的正切值。對于本工程的條形基槽，用放坡開挖防治流砂在理論上是完全可能的。

1.2 條基土方開挖

條基土方開挖深度為1.80m，地下水位在自然地面以下0.50m。土方采用機械挖掘，邊坡人工修整，坑內(nèi)集水井排水，基槽邊坡坡度按1：1.15設(shè)計。施工中曾搞了不同的邊坡試驗：①臺階形邊坡，挖到臺階形成，臺階面馬上出現(xiàn)裂縫而即時坍塌；②邊坡坡度為1：0.75，還沒挖到基底，坡面開始出現(xiàn)裂縫，繼而坍塌；③邊坡坡度為1：1，挖到基底標高，邊坡穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)流砂。結(jié)果按設(shè)計的邊坡坡度，土方采取分段挖掘，分段緊接素混凝土墊層澆筑，直至基礎(chǔ)墊層澆筑完畢，條形基礎(chǔ)土方開挖中防治流砂的技術(shù)問題得到了解決。

2 地下室基坑圍護

由于地下室東側(cè)與甜愛路相鄰，西側(cè)與條形基礎(chǔ)相接，從結(jié)構(gòu)特征及現(xiàn)埸條件來看，都不宜實行放坡大開挖施工，決定采用深層水泥攪拌樁圍護結(jié)構(gòu)方案，業(yè)主表示同意。

上海市基坑工程設(shè)計規(guī)程中，關(guān)于水泥土圍護結(jié)構(gòu)的一般規(guī)定：“基坑開挖深度H0不大于5m時，墻體寬度和深度可按經(jīng)驗確定：墻寬B=（0.6～0.8）H0,插入深度D=(0.8～1.2) H0”。本工程地下室基坑開挖深度H0為4.10m, 若按此規(guī)定，圍護墻體寬度在2.46~3.28m之間，按雙頭鉆機成樁模數(shù)，至少取B=2.70m，坑底以下插入深度在3.28~4.92m之間， 至少取D=3.30m。小小的地下室，圍護結(jié)構(gòu)體量達2000多m3，費用太高。業(yè)主要求在確保安全的前提下，盡量降低圍護結(jié)構(gòu)費用。

2.1 圍護方案的優(yōu)化

采用基坑四周卸載措施：西面卸載1.80m，使西側(cè)的圍護墻頂與條形基礎(chǔ)墊層面標高相同，懸臂擋土高度從4.10m降到2.30m；其它三面均卸載1.60m，樁墻懸臂擋土從4.10m降到2.50m。經(jīng)計算，在確保攪拌樁墻的各項安全系數(shù)(抗傾覆安全系數(shù)KQ>1.1, 抗滑移安全系數(shù)KHL>1.2 , 整體穩(wěn)定安全系數(shù)KZ>1.0)的情況下, 樁墻截面尺寸可定為寬度B=1.70m, 坑底以下插入深度D=2.50m，攪拌樁體量減少50％以上。

2.2 圍護結(jié)構(gòu)的抗?jié)B問題

總長5m的攪拌樁不可能穿過砂質(zhì)粉土層進入不透水粘土層, 基坑外地下水可從樁底滲入基坑內(nèi)，坑內(nèi)有發(fā)生流砂或管涌的可能，增加樁的插入深度可以延長滲水途徑，但樁的體量要增加，用井點降低地下水位因費用增加而不采用。利用樁墻外側(cè)四周地面卸載的坡面，按放坡能延長滲水途徑的思路，進行仔細分析，卸載坡面水平寬度為樁墻外側(cè)2m，結(jié)果是，離樁墻近點水頭差降低了1.10m，離遠點的地下高水位點滲水途徑延長了1.50m，抗?jié)B安全系數(shù)接近于規(guī)定KS=3的要求，決定采用樁墻寬B=1.70m, 插入深度D=2.50m，攪拌樁水泥摻量為13%，坑內(nèi)用集水坑排水的圍護方案，同時采取土方挖掘后緊接澆筑素混凝土墊層的措施。基坑土方挖掘后，坑底沒有發(fā)生流砂，墊層澆筑后，基坑穩(wěn)定，方案實施結(jié)果良好。

3 結(jié)束語

（1）從理論上分析，用放坡開挖防治流砂是可能的, 魯迅紀念館改擴建基礎(chǔ)工程已順利完成，證實放坡開挖防治流砂是可行的。

（2）用放坡開挖防治流砂，施工中應有搶干意識，基坑土方挖掘后，應當天澆筑混凝土墊層，若能適當增加墊層的厚度更好。如土方挖掘后，基底暴露時間長了，基底土層中會出現(xiàn)管狀空洞，使土體強度降

瀝青麻筋是有選有上等的麻筋，浸泡在技術(shù)人員研發(fā)的一款具有防腐性，瀝青為主要材料的添加劑里面的一款產(chǎn)品。麻筋具有質(zhì)地輕、強力大、防蟲防霉、靜電少、織物不易污染等特點。瀝青是由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的黑褐色復雜混合物，是高黏度有機液體的一種，呈液態(tài)，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。瀝青是一種防水防潮和防腐的有機膠凝材料。本產(chǎn)品主要用在伸縮縫、沉降縫等填縫材料。本產(chǎn)品施工非常方便，替代了原有的麻煩施工方法。我們一般是桶裝的，只需要采購后，取出來就可以使用。瀝青麻筋主要起防水、防雜物進入沉降縫內(nèi)的作用，在填塞過程中，應填塞密實、牢固，在材料選用上，要選用優(yōu)質(zhì)合格的材料，麻筋為新的未變質(zhì)的麻筋。

作者簡介：

陳關(guān)友，男，長業(yè)建設(shè)集團有限公司上海公司總工程師，高級工程師，上海市曹楊路1040弄中誼大廈26樓 200063 電話：（021）62970291