淤泥質(zhì)軟土大跨度基坑無支撐開挖技術(shù)

王崗

摘 要：佛山市順德區(qū)快速干線網(wǎng)碧桂路南國路立交工程地道兩側(cè)為既有行車道，地質(zhì)條件為淤泥質(zhì)軟土，在基坑開挖中采用了“懸臂樁”支護(hù)，無支撐開挖，在施工中充分利用了時(shí)空效應(yīng)原理，引入了允許變形-控制變形的理念，充分利用信息化管理手段，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：大跨度 深基坑 變形控制 信息化管理

1 工程概況及設(shè)計(jì)概況

佛山市順德區(qū)快速干線網(wǎng)碧桂路南國路立交工程主要為現(xiàn)狀道路改造工程，工程地點(diǎn)位于佛山市順德區(qū)大良鎮(zhèn)東側(cè)，主線道路為碧桂路，被交線道路為南國路。該立交工程以碧桂路下穿地道工程為主體工程。

碧桂路下穿地道起于南國路南側(cè)ZK54+492.142處終于南國路北側(cè)ZK54+810.382，全長318.24m。由長240m的開口框架（敞口段）及長78.24m的閉合箱型框架（閉口段）組成，地道采用明挖順筑法施工，最大挖深7.8m，開挖深度3m以內(nèi)采用放坡開挖后進(jìn)行沙袋支護(hù)，開挖寬度43m，3m以下為支護(hù)后開挖，開挖寬度36m。基坑開挖平面布置見圖《基坑開挖平面布置圖》。

2周邊條件及地質(zhì)情況

基坑周邊為行車輔道，基坑施工過程中，既有行車改至輔道行駛，且行駛車輛多為重車，經(jīng)調(diào)查，單側(cè)輔道高峰期行駛車輛為979輛/小時(shí)，本基坑為無支撐施工，基坑內(nèi)為淤泥質(zhì)土，輔道重車行駛給基坑開挖帶來重大安全隱患。

3施工概述

經(jīng)過周密的考慮和詳細(xì)的計(jì)算，并會(huì)同有關(guān)專家研究論證確定：地道采用“放坡開挖、鉆孔灌注樁支護(hù)結(jié)合基坑底部軟基處理，明挖順筑”的施工方法。2008年12月完成地道支護(hù)及軟基處理施工，2009年12月對L節(jié)段進(jìn)行試開挖，但開挖至3排水泥攪拌樁下2m位置時(shí)，水泥攪拌樁發(fā)生較大變形，基坑周圍出現(xiàn)裂縫，立即進(jìn)行回填，后與業(yè)主及設(shè)計(jì)協(xié)商，通過計(jì)算，未設(shè)鉆孔樁段增設(shè)12m鋼板樁。

4 施工方案

4.1施工方案的選擇

通過對基坑支護(hù)的驗(yàn)算，考慮“懸臂式”樁體變形的不確定性，為保證基坑開挖過程中變形時(shí)能及時(shí)有效抑制變形，經(jīng)多方論證，采用小分步預(yù)留核心土的開挖方法施工，即首先逐層開挖樁體3m范圍內(nèi)土方至底部以上100cm，在開挖過程中進(jìn)行監(jiān)控量測，時(shí)刻掌握基坑變形情況，若發(fā)生變形過大，及時(shí)回填；然后一次性開挖中間預(yù)留核心土方，樁體附近剩余土方與底板以上100cm范圍內(nèi)土方一次性開挖。開挖完成后及時(shí)施做底板砼。

4.2開挖方案

（1）基坑開挖方法

碧桂路下穿南國路地道開挖方向?yàn)樽設(shè)節(jié)向A節(jié)倒退開挖，豎向分為上下兩部。上部土方為放坡開挖，坡度為1：1.25，采用2臺(tái)PC200挖掘機(jī)進(jìn)行施工6輛自卸汽車進(jìn)行運(yùn)土；下部土方采用3臺(tái)PC200挖掘機(jī)，采用6輛自卸汽車進(jìn)行運(yùn)土；方法見《碧桂路下穿南國路地道基坑分層開挖方法施工示意圖》。

碧桂路下穿南國路地道基坑分層開挖方法施工示意圖

泵房處開挖與H節(jié)開挖同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)開挖至泵房加深部位時(shí)，自泵房外側(cè)向基坑內(nèi)方向開挖，同時(shí)增加排水措施。

（2）基坑開挖步驟

①上部土方開挖：上部為基坑放坡開挖，放坡開挖高度3m，寬度43m，坡度1：1.25。當(dāng)基坑支護(hù)樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，止水樁已經(jīng)完成后進(jìn)行開挖?；臃謱娱_挖，每層開挖深度不大于1m， 為保證基坑開挖安全，上部土方開挖分層進(jìn)行，放坡開挖采用挖機(jī)刷坡一次成形，根據(jù)土質(zhì)情況，預(yù)留20cm左右采用人工刷坡，每段完成后立即進(jìn)行沙袋邊坡防護(hù)，邊坡防護(hù)與開挖進(jìn)行平行作業(yè)，如下圖所示：

上部開挖示意圖

②下部土方開挖：下部土方開挖為支護(hù)樁支護(hù)段基坑開挖，開挖基坑剩余2m～4.8m土體，為保證基坑開挖安全，下部土方開挖采用分層逐步開挖至基坑底部，分部土方開挖間平臺(tái)長度不小于8m，采用PC200挖機(jī)開挖至基底。當(dāng)基坑開挖至距設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm時(shí)采用小型挖機(jī)配合人工挖土，逐步清除基底處理水泥攪拌樁周邊土方，施工時(shí)避免挖機(jī)碰觸水泥攪拌樁?；娱_挖完成后，立即進(jìn)行攪拌樁驗(yàn)收工作，驗(yàn)收完畢后，進(jìn)行C10砼鋪底及基坑底板施工。下部開挖時(shí)若基坑內(nèi)土方比較軟弱，挖機(jī)無法在坡底平臺(tái)工作，則采用舊路面破除棄渣或其他較硬材料回填至基坑內(nèi)，防止挖機(jī)陷入基坑內(nèi)，如下圖所示：

下部開挖示意圖

4.2 計(jì)算論證

基坑采用排樁支護(hù)，采用 軟件對基坑進(jìn)行驗(yàn)算，選取最大挖深處做為典型性斷面進(jìn)行驗(yàn)算，即基坑最大挖深7.8m處，計(jì)算結(jié)果如下：

排樁支護(hù)

[ 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 ]

計(jì)算方法：瑞典條分法

應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法

條分法中的土條寬度： 0.40m

滑裂面數(shù)據(jù)

整體穩(wěn)定安全系數(shù) Ks = 3.513

圓弧半徑（m） R = 37.143

圓心坐標(biāo)X（m） X = -2.226

圓心坐標(biāo)Y（m） Y = 16.003

[ 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 ]抗傾覆安全系數(shù)：

Mp——被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對樁底的彎矩， 對于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力決定；對于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。

Ma——主動(dòng)土壓力對樁底的彎矩；

Ks = 2.423 >= 1.200， 滿足規(guī)范要求。

5變形控制

在基坑開挖過程中掌握好“分層、分步、對稱、平衡、限時(shí)”五個(gè)要點(diǎn)，遵循“豎向分層、縱向分段、快速封底”的原則，在旱季集中組織開挖及主體結(jié)構(gòu)作業(yè)。

①采用預(yù)留核心土分步開挖的方法，首先對靠近樁體部位小部分土方進(jìn)行逐層開挖，開挖過程中充分利用監(jiān)測手段，允許樁體在規(guī)范允許內(nèi)的自由變形，來檢驗(yàn)“懸臂式”樁體的支護(hù)作用。一旦支護(hù)樁發(fā)生較大位移，可立即進(jìn)行回填，保證基坑安全。

②基坑開挖完成后，4小時(shí)內(nèi)完成基底碎石墊層施工，8小時(shí)內(nèi)完成鋪底砼施工，盡量減少開挖后暴露時(shí)間。

③開挖前，對輔道行車進(jìn)行外移，有效對開挖過程中周邊重車行駛對基坑周邊土方的擾動(dòng)。

6 結(jié)語

碧桂路下穿南國路地道的基坑開挖采用“分層、分步、對稱、限時(shí)” 四個(gè)要點(diǎn)，遵循“豎向分層、縱向分段、快速封底”的原則，在設(shè)計(jì)上采用了懸臂樁取消支撐的方法，在施工變形控制上引入允許變形—控制變形的理念，既保證了施工安全，又加快了施工速度，縮短了施工周期，取得了良好的社會(huì)效益。