淤泥質軟土大跨度基坑無支撐開挖技術

王崗

摘 要：佛山市順德區快速干線網碧桂路南國路立交工程地道兩側為既有行車道，地質條件為淤泥質軟土，在基坑開挖中采用了“懸臂樁”支護，無支撐開挖，在施工中充分利用了時空效應原理，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。

關鍵詞：大跨度 深基坑 變形控制 信息化管理

1 工程概況及設計概況

佛山市順德區快速干線網碧桂路南國路立交工程主要為現狀道路改造工程，工程地點位于佛山市順德區大良鎮東側，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ZK54+492.142處終于南國路北側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以內采用放坡開挖后進行沙袋支護，開挖寬度43m，3m以下為支護后開挖，開挖寬度36m?；娱_挖平面布置見圖《基坑開挖平面布置圖》。

2周邊條件及地質情況

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，經調查，單側輔道高峰期行駛車輛為979輛/小時，本基坑為無支撐施工，基坑內為淤泥質土，輔道重車行駛給基坑開挖帶來重大安全隱患。

3施工概述

經過周密的考慮和詳細的計算，并會同有關專家研究論證確定：地道采用“放坡開挖、鉆孔灌注樁支護結合基坑底部軟基處理，明挖順筑”的施工方法。2008年12月完成地道支護及軟基處理施工，2009年12月對L節段進行試開挖，但開挖至3排水泥攪拌樁下2m位置時，水泥攪拌樁發生較大變形，基坑周圍出現裂縫，立即進行回填，后與業主及設計協商，通過計算，未設鉆孔樁段增設12m鋼板樁。

4 施工方案

4.1施工方案的選擇

通過對基坑支護的驗算，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能及時有效抑制變形，經多方論證，采用小分步預留核心土的開挖方法施工，即首先逐層開挖樁體3m范圍內土方至底部以上100cm，在開挖過程中進行監控量測，時刻掌握基坑變形情況，若發生變形過大，及時回填；然后一次性開挖中間預留核心土方，樁體附近剩余土方與底板以上100cm范圍內土方一次性開挖。開挖完成后及時施做底板砼。

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為自O節向A節倒退開挖，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PC200挖掘機進行施工6輛自卸汽車進行運土；下部土方采用3臺PC200挖掘機，采用6輛自卸汽車進行運土；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節開挖同時進行，當開挖至泵房加深部位時，自泵房外側向基坑內方向開挖，同時增加排水措施。

（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。當基坑支護樁達到設計強度，止水樁已經完成后進行開挖。基坑分層開挖，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行，放坡開挖采用挖機刷坡一次成形，根據土質情況，預留20cm左右采用人工刷坡，每段完成后立即進行沙袋邊坡防護，邊坡防護與開挖進行平行作業，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樁支護段基坑開挖，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長度不小于8m，采用PC200挖機開挖至基底。當基坑開挖至距設計標高30cm時采用小型挖機配合人工挖土，逐步清除基底處理水泥攪拌樁周邊土方，施工時避免挖機碰觸水泥攪拌樁?；娱_挖完成后，立即進行攪拌樁驗收工作，驗收完畢后，進行C10砼鋪底及基坑底板施工。下部開挖時若基坑內土方比較軟弱，挖機無法在坡底平臺工作，則采用舊路面破除棄渣或其他較硬材料回填至基坑內，防止挖機陷入基坑內，如下圖所示：

下部開挖示意圖

4.2 計算論證

基坑采用排樁支護，采用 軟件對基坑進行驗算，選取最大挖深處做為典型性斷面進行驗算，即基坑最大挖深7.8m處，計算結果如下：

排樁支護

[ 整體穩定驗算 ]

計算方法：瑞典條分法

應力狀態：總應力法

條分法中的土條寬度： 0.40m

滑裂面數據

整體穩定安全系數 Ks = 3.513

圓弧半徑（m） R = 37.143

圓心坐標X（m） X = -2.226

圓心坐標Y（m） Y = 16.003

[ 抗傾覆穩定性驗算 ]抗傾覆安全系數：

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

Ma——主動土壓力對樁底的彎矩；

Ks = 2.423 >= 1.200， 滿足規范要求。

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”五個要點，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構作業。

①采用預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行逐層開挖，開挖過程中充分利用監測手段，允許樁體在規范允許內的自由變形，來檢驗“懸臂式”樁體的支護作用。一旦支護樁發生較大位移，可立即進行回填，保證基坑安全。

②基坑開挖完成后，4小時內完成基底碎石墊層施工，8小時內完成鋪底砼施工，盡量減少開挖后暴露時間。

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

6 結語

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” 四個要點，遵循“豎向分層、縱向分段、快速封底”的原則，在設計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，取得了良好的社會效益。