例析軟土地基基坑開挖
來源：建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》
例析軟土地基基坑開挖
1.工程概況
連鹽鐵路北起連云港市贛榆北，南接新長鐵路鹽城北站，線路正線全長232.2公里，項(xiàng)目總投資259.8億元，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙線、電氣化牽引、時速200公里的客貨共線Ⅰ級鐵路。我項(xiàng)目部承建Ⅳ標(biāo)段，其中包涵區(qū)間路基一段，特大橋一座，車站兩座。
2.工程地質(zhì)
項(xiàng)目位于濱海平原區(qū)，地勢寬廣平坦，工點(diǎn)內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)沖積、海積和第四系上更新統(tǒng)沖洪積黏性土，淤泥，粉土，粉類土等地層，地質(zhì)條件多以軟土地基為主，具有天然孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，且地表下1.5米左右即為較厚的低承載力淤泥質(zhì)土，地下水主要為孔隙潛水，埋深0.5m-1.5m。賦存于第四系地層中，地下水豐富。
3.下面結(jié)合工程實(shí)例，分別介紹在復(fù)合地基、軟土地基下的基坑開挖
3.1復(fù)合地基基坑開挖
1）放坡開挖（適用于基礎(chǔ)底標(biāo)高處于淤泥層以上的基坑，開挖深度可達(dá)3米）
首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，確定基礎(chǔ)埋深，當(dāng)為淺基坑開挖時，可以結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)選取合理的放坡系數(shù)，直接從涵洞基礎(chǔ)中間往兩端開挖，一般情況下選取1：1的放坡系數(shù)，同時挖出的土應(yīng)及時運(yùn)走，基坑周邊5米范圍內(nèi)應(yīng)嚴(yán)禁堆土，減少動荷載對基坑的影響，此時盡管基坑低為地淤泥層，但由于管樁、水泥攪拌樁形成一定的約束，基坑周圍土體能保持穩(wěn)定，可簡化施工工藝，節(jié)約施工成本。
2）PHC管樁+鋼板樁互相配合開挖（適用于復(fù)合地基深基坑開挖，開挖深度達(dá)5米）
在復(fù)合地基中，當(dāng)基坑為深基坑時，由于基坑低為深度較厚的淤泥層，土的自重大于土的主動土壓力，易引起四周土體坍塌，僅僅依靠PHC管樁的抗剪承載力時，已經(jīng)很難完全約束周邊土的變形，且由于土的側(cè)壓力較大，極易造成PHC管樁的傾斜甚至抗剪斷裂，從而不能起到承載基礎(chǔ)的作用。由于預(yù)應(yīng)力管樁是高強(qiáng)混凝土構(gòu)件，其抗壓能力很強(qiáng)，為了減小預(yù)制管樁側(cè)向剪應(yīng)力，本著施工安全，兼顧經(jīng)濟(jì)合理的原則，故采用PHC管樁+鋼板樁互相配合的開挖方法。將拉森鋼板鋼打入預(yù)應(yīng)力管樁之間，然后用圍凜將鋼板樁和管樁聯(lián)系成一個整體使其一起受力，充分利用管樁受壓性能，既能保障管樁施工質(zhì)量，又能節(jié)約施工成本。
3.2軟土地基基坑開挖；
1）簡易鋼板樁支護(hù)開挖（適用于基礎(chǔ)底標(biāo)高處于淤泥層1.0m～2.0m的基坑）
簡易鋼板樁作支護(hù)是常用的基坑支護(hù)形式，在鋼板樁施工前，先把承臺的外輪廓線放出來，為方便承臺的施工，每個方向外擴(kuò)1.5m，作為輔助開挖線，結(jié)合地勘報(bào)告、建筑施工計(jì)算手冊第三章支護(hù)工程和現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)確定鋼板樁的長度，一般為開挖深度的3～5倍，我們選用了9m長的I40鋼板樁，鋼板樁隔一插一，由于淤泥層的承載力極低，鋼板樁全部壓完后，如進(jìn)行基坑開挖，鋼板樁極易傾斜，基坑容易坍塌，極不安全，故需在鋼板樁周圍設(shè)置一道圍檁，由內(nèi)支撐和角撐進(jìn)行加固，施工完后，進(jìn)行基坑開挖，遇到處理不到的位置需要人工進(jìn)行清理，基坑周邊盡可能減少動荷載的影響，一次挖成后，及時澆筑承臺的墊層，進(jìn)行下一道工序施工。
2）鋼板樁+多道圍檁配合開挖（適用于基礎(chǔ)底標(biāo)高處于淤泥層3m～5m的基坑）
對于深基坑承臺施工時，考慮到深基坑開挖是一項(xiàng)比較復(fù)雜和危險(xiǎn)性較高的工程，有關(guān)深基坑的安全事故也時有發(fā)生。故采用較長拉森鋼板樁+多道圍檁的基坑支護(hù)方案。為了節(jié)約成本，充分利用資源，首先用挖土機(jī)沿開挖線挖探溝，溝底標(biāo)高為地表下0.5m，以便鋼板樁插入土層深度更深，挖完后，根據(jù)地勘報(bào)告、承臺埋深、施工經(jīng)驗(yàn)確定鋼板樁的長度，對于深基坑，一般選用15m長的I40鋼板樁，鋼板樁兩兩相扣，待四周的鋼板樁全部壓完后，用挖土機(jī)在鋼板樁區(qū)域內(nèi)土，取至距鋼板樁頂以下0.5m處，然后根據(jù)支護(hù)工程計(jì)算出腰梁的截面后進(jìn)行第一道內(nèi)支撐和角撐的施工，這樣內(nèi)支撐點(diǎn)以上也會受到一部分主動土壓力，可以抵消一部分被動土壓力；在施工內(nèi)支撐時，同時在鋼板樁外圍形成二級放坡，內(nèi)支撐施工完后，逐層開挖，逐層支護(hù)，每隔2.5m做一層支撐體系，最后形成鋼板樁+多道圍凜的支撐體系，支撐完成后，采用20cm厚的C20砼進(jìn)行封底，防止淤泥上涌，進(jìn)行下一道工序施工。在基坑開挖的過程中，應(yīng)加強(qiáng)對基坑的監(jiān)測：（1）深層土體位移監(jiān)測：在基坑周邊設(shè)置6只測斜管，監(jiān)測土體深層位移；（2）周邊地表沉降監(jiān)測：沿基坑周邊設(shè)置14個沉降點(diǎn)；（3）圍護(hù)樁監(jiān)測：在樁頂各個轉(zhuǎn)角點(diǎn)布置13個觀測點(diǎn)，用于觀測樁頂標(biāo)高沉降和水平位移；地表裂縫開展情況；地下管線設(shè)施的沉降、變形等。（4）周邊構(gòu)建筑物監(jiān)測：對附近的房屋、等進(jìn)行沉降監(jiān)測，以免造成經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)《建筑基坑監(jiān)測技術(shù)規(guī)范GB50497-2009》表，二級基坑在開挖過程中，開挖深度小于5m時監(jiān)測頻率為1次/2天，開挖至5～10m時監(jiān)測頻率為1次/1天；底板混凝土澆筑后7天內(nèi)監(jiān)測頻率為1次/2天，7—14天檢測頻率為1次/3天，14～28天監(jiān)測頻率為1次/5天，>28天1次/10天，拆除支撐過程中監(jiān)測頻率為1次/1天。出現(xiàn)異常情況時增加監(jiān)測頻率，一天監(jiān)測3次。在基坑周邊應(yīng)挖好排水溝槽，防止雨水流入坑內(nèi)。
4.基坑軟土開挖應(yīng)急措施及注意事項(xiàng)
在基坑軟土開挖期間，應(yīng)控制好人員、機(jī)械，確保開挖工序的穩(wěn)步進(jìn)行，施工員做好測量放線，控制好邊坡的穩(wěn)定；由專職安全員組織人員及匯報(bào)時安全情況，圍護(hù)結(jié)構(gòu)、邊坡的穩(wěn)定性況由專業(yè)監(jiān)測人員負(fù)責(zé)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)接近控制值或出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)暫停開挖，待研究后再開挖，根據(jù)不同因素采取有針對性的措施，以保證周圍環(huán)境的安全和施工順利，出現(xiàn)較嚴(yán)重問題時，可及時回填土或砂袋，先保持邊坡穩(wěn)定，然后再采取有效的加固方究。增加鋼支撐根數(shù)，控制土方開挖進(jìn)度，調(diào)整施工方案。
在基坑的開挖過程種，由于基坑開挖深度范圍處于淤層，除做好基坑監(jiān)測工作外，必須做好防滲堵漏、基底突涌的準(zhǔn)備工作，如萬一出現(xiàn)基坑滲漏，基底突涌能及時采取有效措施：應(yīng)在施工現(xiàn)場準(zhǔn)備一定數(shù)量的沙包，出現(xiàn)較大滲漏時，及時進(jìn)行回填，防止?jié)B漏擴(kuò)大，使挖掘機(jī)沉機(jī)而不能正常工作。
基坑四周應(yīng)采用鋼管連接設(shè)置封閉護(hù)欄，高1.2m，鋼管涂刷紅黃油漆，并用密目安全網(wǎng)封閉；夜間施工應(yīng)有足夠的照明，進(jìn)出口處專人指；根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)千，地下水豐富，且考慮到地表水的匯取，當(dāng)土方挖至基坑底時，可在沿坑底周邊一跨的基梁槽內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)通的排水溝，在基坑內(nèi)部，可根據(jù)實(shí)況在每數(shù)個柱網(wǎng)范圍內(nèi)設(shè)排水盲溝，可利用坑中坑作集水進(jìn)或別設(shè)集水井，通過水泵將水集中再抽排至排水系統(tǒng)，該類溝應(yīng)隨底板的施工而調(diào)整位置。
應(yīng)急加固措施：在施工過程中，當(dāng)基坑出現(xiàn)了滑移、開裂、起拱等現(xiàn)象時?，F(xiàn)場應(yīng)立即啟動應(yīng)急預(yù)案，采取應(yīng)急措施：（1）停止開挖，設(shè)立安全警戒線。（2）邊坡卸載。（3）基坑回填反壓。
5.結(jié)語
總之，只有掌握軟土地基基坑開挖施工工藝，明確軟土地基基坑開挖施工工藝的應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)，再結(jié)施工實(shí)際的施工現(xiàn)場，才能在保證施工安全的前提下，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（jcjl20-99）
1.工程概況
連鹽鐵路北起連云港市贛榆北，南接新長鐵路鹽城北站，線路正線全長232.2公里，項(xiàng)目總投資259.8億元，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙線、電氣化牽引、時速200公里的客貨共線Ⅰ級鐵路。我項(xiàng)目部承建Ⅳ標(biāo)段，其中包涵區(qū)間路基一段，特大橋一座，車站兩座。
2.工程地質(zhì)
項(xiàng)目位于濱海平原區(qū)，地勢寬廣平坦，工點(diǎn)內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)沖積、海積和第四系上更新統(tǒng)沖洪積黏性土，淤泥，粉土，粉類土等地層，地質(zhì)條件多以軟土地基為主，具有天然孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，且地表下1.5米左右即為較厚的低承載力淤泥質(zhì)土，地下水主要為孔隙潛水，埋深0.5m-1.5m。賦存于第四系地層中，地下水豐富。
3.下面結(jié)合工程實(shí)例，分別介紹在復(fù)合地基、軟土地基下的基坑開挖
3.1復(fù)合地基基坑開挖
1）放坡開挖（適用于基礎(chǔ)底標(biāo)高處于淤泥層以上的基坑，開挖深度可達(dá)3米）
首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，確定基礎(chǔ)埋深，當(dāng)為淺基坑開挖時，可以結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)選取合理的放坡系數(shù)，直接從涵洞基礎(chǔ)中間往兩端開挖，一般情況下選取1：1的放坡系數(shù)，同時挖出的土應(yīng)及時運(yùn)走，基坑周邊5米范圍內(nèi)應(yīng)嚴(yán)禁堆土，減少動荷載對基坑的影響，此時盡管基坑低為地淤泥層，但由于管樁、水泥攪拌樁形成一定的約束，基坑周圍土體能保持穩(wěn)定，可簡化施工工藝，節(jié)約施工成本。
2）PHC管樁+鋼板樁互相配合開挖（適用于復(fù)合地基深基坑開挖，開挖深度達(dá)5米）
在復(fù)合地基中，當(dāng)基坑為深基坑時，由于基坑低為深度較厚的淤泥層，土的自重大于土的主動土壓力，易引起四周土體坍塌，僅僅依靠PHC管樁的抗剪承載力時，已經(jīng)很難完全約束周邊土的變形，且由于土的側(cè)壓力較大，極易造成PHC管樁的傾斜甚至抗剪斷裂，從而不能起到承載基礎(chǔ)的作用。由于預(yù)應(yīng)力管樁是高強(qiáng)混凝土構(gòu)件，其抗壓能力很強(qiáng)，為了減小預(yù)制管樁側(cè)向剪應(yīng)力，本著施工安全，兼顧經(jīng)濟(jì)合理的原則，故采用PHC管樁+鋼板樁互相配合的開挖方法。將拉森鋼板鋼打入預(yù)應(yīng)力管樁之間，然后用圍凜將鋼板樁和管樁聯(lián)系成一個整體使其一起受力，充分利用管樁受壓性能，既能保障管樁施工質(zhì)量，又能節(jié)約施工成本。
3.2軟土地基基坑開挖；
1）簡易鋼板樁支護(hù)開挖（適用于基礎(chǔ)底標(biāo)高處于淤泥層1.0m～2.0m的基坑）
簡易鋼板樁作支護(hù)是常用的基坑支護(hù)形式，在鋼板樁施工前，先把承臺的外輪廓線放出來，為方便承臺的施工，每個方向外擴(kuò)1.5m，作為輔助開挖線，結(jié)合地勘報(bào)告、建筑施工計(jì)算手冊第三章支護(hù)工程和現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)確定鋼板樁的長度，一般為開挖深度的3～5倍，我們選用了9m長的I40鋼板樁，鋼板樁隔一插一，由于淤泥層的承載力極低，鋼板樁全部壓完后，如進(jìn)行基坑開挖，鋼板樁極易傾斜，基坑容易坍塌，極不安全，故需在鋼板樁周圍設(shè)置一道圍檁，由內(nèi)支撐和角撐進(jìn)行加固，施工完后，進(jìn)行基坑開挖，遇到處理不到的位置需要人工進(jìn)行清理，基坑周邊盡可能減少動荷載的影響，一次挖成后，及時澆筑承臺的墊層，進(jìn)行下一道工序施工。
2）鋼板樁+多道圍檁配合開挖（適用于基礎(chǔ)底標(biāo)高處于淤泥層3m～5m的基坑）
對于深基坑承臺施工時，考慮到深基坑開挖是一項(xiàng)比較復(fù)雜和危險(xiǎn)性較高的工程，有關(guān)深基坑的安全事故也時有發(fā)生。故采用較長拉森鋼板樁+多道圍檁的基坑支護(hù)方案。為了節(jié)約成本，充分利用資源，首先用挖土機(jī)沿開挖線挖探溝，溝底標(biāo)高為地表下0.5m，以便鋼板樁插入土層深度更深，挖完后，根據(jù)地勘報(bào)告、承臺埋深、施工經(jīng)驗(yàn)確定鋼板樁的長度，對于深基坑，一般選用15m長的I40鋼板樁，鋼板樁兩兩相扣，待四周的鋼板樁全部壓完后，用挖土機(jī)在鋼板樁區(qū)域內(nèi)土，取至距鋼板樁頂以下0.5m處，然后根據(jù)支護(hù)工程計(jì)算出腰梁的截面后進(jìn)行第一道內(nèi)支撐和角撐的施工，這樣內(nèi)支撐點(diǎn)以上也會受到一部分主動土壓力，可以抵消一部分被動土壓力；在施工內(nèi)支撐時，同時在鋼板樁外圍形成二級放坡，內(nèi)支撐施工完后，逐層開挖，逐層支護(hù)，每隔2.5m做一層支撐體系，最后形成鋼板樁+多道圍凜的支撐體系，支撐完成后，采用20cm厚的C20砼進(jìn)行封底，防止淤泥上涌，進(jìn)行下一道工序施工。在基坑開挖的過程中，應(yīng)加強(qiáng)對基坑的監(jiān)測：（1）深層土體位移監(jiān)測：在基坑周邊設(shè)置6只測斜管，監(jiān)測土體深層位移；（2）周邊地表沉降監(jiān)測：沿基坑周邊設(shè)置14個沉降點(diǎn)；（3）圍護(hù)樁監(jiān)測：在樁頂各個轉(zhuǎn)角點(diǎn)布置13個觀測點(diǎn)，用于觀測樁頂標(biāo)高沉降和水平位移；地表裂縫開展情況；地下管線設(shè)施的沉降、變形等。（4）周邊構(gòu)建筑物監(jiān)測：對附近的房屋、等進(jìn)行沉降監(jiān)測，以免造成經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)《建筑基坑監(jiān)測技術(shù)規(guī)范GB50497-2009》表，二級基坑在開挖過程中，開挖深度小于5m時監(jiān)測頻率為1次/2天，開挖至5～10m時監(jiān)測頻率為1次/1天；底板混凝土澆筑后7天內(nèi)監(jiān)測頻率為1次/2天，7—14天檢測頻率為1次/3天，14～28天監(jiān)測頻率為1次/5天，>28天1次/10天，拆除支撐過程中監(jiān)測頻率為1次/1天。出現(xiàn)異常情況時增加監(jiān)測頻率，一天監(jiān)測3次。在基坑周邊應(yīng)挖好排水溝槽，防止雨水流入坑內(nèi)。
4.基坑軟土開挖應(yīng)急措施及注意事項(xiàng)
在基坑軟土開挖期間，應(yīng)控制好人員、機(jī)械，確保開挖工序的穩(wěn)步進(jìn)行，施工員做好測量放線，控制好邊坡的穩(wěn)定；由專職安全員組織人員及匯報(bào)時安全情況，圍護(hù)結(jié)構(gòu)、邊坡的穩(wěn)定性況由專業(yè)監(jiān)測人員負(fù)責(zé)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)接近控制值或出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)暫停開挖，待研究后再開挖，根據(jù)不同因素采取有針對性的措施，以保證周圍環(huán)境的安全和施工順利，出現(xiàn)較嚴(yán)重問題時，可及時回填土或砂袋，先保持邊坡穩(wěn)定，然后再采取有效的加固方究。增加鋼支撐根數(shù)，控制土方開挖進(jìn)度，調(diào)整施工方案。
在基坑的開挖過程種，由于基坑開挖深度范圍處于淤層，除做好基坑監(jiān)測工作外，必須做好防滲堵漏、基底突涌的準(zhǔn)備工作，如萬一出現(xiàn)基坑滲漏，基底突涌能及時采取有效措施：應(yīng)在施工現(xiàn)場準(zhǔn)備一定數(shù)量的沙包，出現(xiàn)較大滲漏時，及時進(jìn)行回填，防止?jié)B漏擴(kuò)大，使挖掘機(jī)沉機(jī)而不能正常工作。
基坑四周應(yīng)采用鋼管連接設(shè)置封閉護(hù)欄，高1.2m，鋼管涂刷紅黃油漆，并用密目安全網(wǎng)封閉；夜間施工應(yīng)有足夠的照明，進(jìn)出口處專人指；根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)千，地下水豐富，且考慮到地表水的匯取，當(dāng)土方挖至基坑底時，可在沿坑底周邊一跨的基梁槽內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)通的排水溝，在基坑內(nèi)部，可根據(jù)實(shí)況在每數(shù)個柱網(wǎng)范圍內(nèi)設(shè)排水盲溝，可利用坑中坑作集水進(jìn)或別設(shè)集水井，通過水泵將水集中再抽排至排水系統(tǒng)，該類溝應(yīng)隨底板的施工而調(diào)整位置。
應(yīng)急加固措施：在施工過程中，當(dāng)基坑出現(xiàn)了滑移、開裂、起拱等現(xiàn)象時?，F(xiàn)場應(yīng)立即啟動應(yīng)急預(yù)案，采取應(yīng)急措施：（1）停止開挖，設(shè)立安全警戒線。（2）邊坡卸載。（3）基坑回填反壓。
5.結(jié)語
總之，只有掌握軟土地基基坑開挖施工工藝，明確軟土地基基坑開挖施工工藝的應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)，再結(jié)施工實(shí)際的施工現(xiàn)場，才能在保證施工安全的前提下，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（jcjl20-99）
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