軟土地區(qū)狹長形深基坑開挖施工探討

中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200

軟土地區(qū)的基坑自土方開挖就處于動的狀態(tài)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、位移變形都隨著開挖深度的增加而增加。而且軟土具有流變特性，隨著基坑暴露時間越久，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變形越大，因此軟土地區(qū)深基坑開挖必須按科學(xué)合理的方法組織施工，否則會產(chǎn)生坑內(nèi)圍護(hù)樁傾斜、斷裂等問題，進(jìn)而使基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，造成基坑坍塌等不可挽回的損失，由此可知，做好深基坑開挖的設(shè)計和施工工作具有重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

姚江新區(qū)綜合管廊一期工程（廣元大道）Ⅲ標(biāo)段位于寧波市江北區(qū)，由廣元大道段主廊和北環(huán)快速路段支廊兩段組成。廣元大道段主廊長度約為1280m，該段管廊基坑寬度為8.25m；北環(huán)快速路段支廊長度為250m，該段管廊基坑寬度為5.25m。該工程基坑深度為5.5～10m，其中，標(biāo)準(zhǔn)段深度為5.5～7.0m，倒虹段、分支口、頂管工作井和接收井這幾個位置的基坑深度為10m。姚江管廊Ⅲ標(biāo)段主廊西邊為西洪大橋，東邊為保通道路，支廊在西洪大橋立交區(qū)域內(nèi)，因此施工作業(yè)面非常狹小，且施工便道只能沿管廊西側(cè)布置。

2 地質(zhì)情況

該工程地處寧波市海積平原區(qū)，地形平坦，工程地質(zhì)以軟土為主，根據(jù)地質(zhì)勘察報告顯示地層從上至下可以劃分為6個大層，而該工程基坑開挖深度內(nèi)土層主要為1～2m厚的T層填土和②層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。由于②層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土含水量已飽和、滲透性低且基坑影響范圍內(nèi)無承壓含水層，施工過程無須進(jìn)行降水。

3 地基處理和基坑支護(hù)設(shè)計

地基處理：采用φ500mm壓氣式水泥攪拌樁處理，普通段采用抽條＋梅花形布置，樁長4m；管廊交叉口段、倒虹段，樁長4m，滿布；橋頭段樁長從10m漸變至4m，滿布。

圍護(hù)樁設(shè)計：挖深不超過6m的區(qū)域采用拉森Ⅳ型鋼板樁，樁長18m；挖深6～7m的區(qū)域采用φ630mm PC組合樁，樁長22m；挖深7～8m的區(qū)域采用φ630mm PC組合樁，樁長26m；挖深10m的區(qū)域采用φ800mm PC組合樁，樁長28m；頂管工作井基坑因承受頂力及回填混凝土，需要局部采用鉆孔灌注樁。

圍檁設(shè)計：拉森樁圍護(hù)段兩道圍檁皆采用雙拼400mm×400mm的鋼圍檁；PC組合樁段混凝土冠梁尺寸為1200mm×800mm，混凝土支撐尺寸為800mm×800mm，另外兩道圍檁采用雙拼700mm×300mm的鋼圍檁。

支撐設(shè)計：垂直方向深度不超過8m的區(qū)域設(shè)2道φ609mm的鋼支撐并施加預(yù)應(yīng)力；深度超過8m的區(qū)域設(shè)3道支撐，1道為鋼筋混凝土支撐，其余為φ609mm支撐并施加預(yù)應(yīng)力。水平方向鋼支撐間距為5m。

4 基坑開挖

4.1 基坑開挖重難點

結(jié)合該工程現(xiàn)場施工條件、工程地質(zhì)條件、基坑開挖深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計情況綜合分析，該工程基坑具有以下特點：

（1）場地內(nèi)基坑開挖主要地層影響為②層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，該層土流塑狀、含水量高、孔隙比大、靈敏度高、壓縮性高、強度低，其具有觸變和流變特性，土質(zhì)較差，開挖易受擾動，強度會迅速降低，卸荷時會產(chǎn)生較大回彈，不利于圍護(hù)墻施工和基坑開挖，施工過程應(yīng)盡量減少對基坑周邊及基坑內(nèi)部土體的擾動。

（2）該工程基坑土質(zhì)差、寬度小、基坑開挖深度深、水平支撐繁多，導(dǎo)致作業(yè)空間有限，對基坑開挖十分不利。因此，科學(xué)合理的開挖原則和合適的開挖施工工序是基坑開挖成功與否的關(guān)鍵。

（3）該工程平面施工作業(yè)空間有限，作業(yè)區(qū)域從基坑邊往外延伸不超過10m且施工區(qū)域和鄰近工地西洪大橋的施工區(qū)域重合，基坑施工期間鄰近工地機械設(shè)備也需要從基坑邊的便道通過，增加了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，且提高了基坑開挖期間的安全風(fēng)險。因此，在基坑開挖時，需要做好現(xiàn)場的施工組織協(xié)調(diào)以及規(guī)劃好材料堆放，減少基坑周邊荷載，確保基坑安全。

（4）基坑開挖深度大，挖機操作人員受視線影響，在土方開挖過程中無法平整坑底土體。基坑底部土體為灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，距離坑底標(biāo)高20cm處，如果全部由人工進(jìn)行清理，那么單個20m的基坑至少需要10d，這將極大地提高基坑失穩(wěn)的可能性，因此基坑挖到底時必須由小挖機下到基坑內(nèi)并配合人工進(jìn)行清底。

（5）對于該工程而言，基坑內(nèi)各個深度的土必須分層開挖，至于各個分層土采用何種方法開挖，需要權(quán)衡利弊、綜合考慮各方面因素才能做出決策。

4.2 不同深度開挖方案

（1）挖深不超過6m的基坑。①第一層土挖至第一道牛腿位置，全斷面開挖，開挖深度為1m，采用200型或者360型反鏟挖機站基坑內(nèi)倒退挖土裝車，其對基坑擾動小、效率高。②第二層土挖至第二道支撐位置，采用沿基坑橫向放置路基板，單塊路基板采用雙拼40#H型鋼焊接而成，路基板長度為12m，相鄰路基板的間距不超過40cm，連續(xù)放置4塊路基板作為挖機的臨時工作平臺，工作平臺上可以用200型或者360型挖機倒退取土。③第三層土挖至基坑底，同樣采用沿基坑橫向放置路基板作為工作平臺，工作平臺上可以用200型或者360型挖機倒退取土，人工配合清底，完成基坑開挖。

（2）挖深6～8m的基坑。①第一層土的開挖方法與深度小于6m的深基坑第一層土開挖方法相同。②第二層土挖至第二道支撐位置，采用沿基坑橫向放置路基板作為臨時工作平臺，用200型或者360型挖機站工作平臺上倒退取土。開挖深度為6～7m時，直接全斷面開挖至牛腿底標(biāo)高；開挖深度為7～8m時，先全斷面開挖至小于3.5m，在圍檁和支撐位置開槽至牛腿和支撐的底標(biāo)高。③第三層土挖至基坑底，采用360型長臂挖機站基坑側(cè)邊取土，基坑內(nèi)部用90型小型挖機（單艙用30型挖機）和人工配合清底，完成基坑開挖，因90型小挖機高度為2.9m左右，基坑底小挖機須通行，故基坑底至圍檁底空間不得小于3m。

（3）挖深10m的基坑。①第一層土同深度小于6m深基坑第一層土開挖方法一致。②第二層土挖至第二道支撐牛腿底，采用沿基坑橫向放置路基板作為臨時工作平臺，用200型或者360型挖機站工作平臺上倒退取土，開挖深度為3.15m。③第三層土挖至第三道牛腿底，用360型長臂挖機站基坑側(cè)邊取土，開挖深度為3.15m。④第三層土挖至基坑底，采用360型長臂挖機站基坑側(cè)邊取土，基坑內(nèi)部用90型小型挖機（單艙用30型挖機）和人工配合清底，完成基坑開挖，因90型小挖機高度為2.9m左右，若要保證基坑底小挖機能夠順利通行，則需保證基坑底至圍檁底空間不小于3m。

4.3 重難點應(yīng)對策略及現(xiàn)場經(jīng)驗總結(jié)

（1）該項目基坑開挖前，項目部結(jié)合以往經(jīng)驗及相關(guān)要求，采取邊開挖邊分層的支護(hù)形式，嚴(yán)格執(zhí)行分段、分層、對稱、平衡、縱向留坡、隨挖隨撐、限時支護(hù)、嚴(yán)禁超挖的原則，目的是盡可能縮短基坑無支撐暴露時間，有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。在實際實施過程中，現(xiàn)場施工作業(yè)面狹窄、基坑寬度小、各個工序交叉作業(yè)。基坑開挖過程中，基坑邊車輛擁堵、機械繁多對坑邊土體擾動嚴(yán)重且增加了坑邊同時段最大荷載，出現(xiàn)了圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大、支撐空間不足、圍檁無法接長、鋼管支撐無法及時支撐等問題，加上多個工序作業(yè)交叉施工，基坑內(nèi)部作業(yè)工人繁多，存在嚴(yán)重安全隱患。最后經(jīng)多個基坑開挖經(jīng)驗總結(jié)，對方案進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的方案嚴(yán)格執(zhí)行分層開挖、先撐后挖、開槽支撐、嚴(yán)禁超挖的原則，縮短基坑無支撐暴露時間，盡可能減少基坑周邊同時段的施工荷載，有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，同時做好現(xiàn)場的組織管理，如出土方向、基坑開挖方向、機械設(shè)備停留位置、停留時間等工作。

（2）做好現(xiàn)場施工組織協(xié)調(diào)工作，經(jīng)過與鄰近工地多次溝通協(xié)調(diào)，就施工作業(yè)順序問題達(dá)成了一致意見，在基坑施工過程中鄰近工地暫時停止該區(qū)域的工程施工，施工機械設(shè)備和車輛在基坑開挖過程中禁止通行，且應(yīng)在基坑開挖前提前告知鄰近工地。

（3）要做好各層土方分層設(shè)計，支撐高度需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行調(diào)整，特別是在編制專項施工方案時要特別注意。最下層土方開挖時，基坑開挖深度超過6m需要利用小挖機下到基坑底配合長臂挖機進(jìn)行清底，因此最下面一道支撐的高度要考慮小挖機的通行高度，90型小挖機的通行高度為3m。由于該項目基坑主要以軟土為主，一經(jīng)擾動就迅速液化，因此小挖機無法通過爬坡自己進(jìn)出基坑，只能通過25T吊車吊裝進(jìn)出基坑。

5 結(jié)束語

綜上所述，軟土地區(qū)狹長形深基坑開挖是一項十分復(fù)雜的工程，對技術(shù)要求十分嚴(yán)格。在具體施工中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，結(jié)合現(xiàn)場實際，遵循施工要求編制合理的基坑開挖原則、基坑開挖工序，合理機械搭配并做好開挖過程中現(xiàn)場的組織管理，這樣軟土地區(qū)狹長形深基坑開挖的施工難題就能夠迎刃而解。