軟土地區狹長形深基坑開挖施工探討

中交水利水電建設有限公司，浙江 寧波 315200

軟土地區的基坑自土方開挖就處于動的狀態，圍護結構的受力狀態、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，基坑圍護結構的位移變形越大，因此軟土地區深基坑開挖必須按科學合理的方法組織施工，否則會產生坑內圍護樁傾斜、斷裂等問題，進而使基坑圍護結構失穩，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計和施工工作具有重要的現實意義。

1 工程概況

姚江新區綜合管廊一期工程（廣元大道）Ⅲ標段位于寧波市江北區，由廣元大道段主廊和北環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，標準段深度為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域內，因此施工作業面非常狹小，且施工便道只能沿管廊西側布置。

2 地質情況

該工程地處寧波市海積平原區，地形平坦，工程地質以軟土為主，根據地質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土層主要為1～2m厚的T層填土和②層灰色淤泥質粉質黏土。由于②層灰色淤泥質粉質黏土含水量已飽和、滲透性低且基坑影響范圍內無承壓含水層，施工過程無須進行降水。

3 地基處理和基坑支護設計

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。

圍護樁設計：挖深不超過6m的區域采用拉森Ⅳ型鋼板樁，樁長18m；挖深6～7m的區域采用φ630mm PC組合樁，樁長22m；挖深7～8m的區域采用φ630mm PC組合樁，樁長26m；挖深10m的區域采用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。

圍檁設計：拉森樁圍護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。

支撐設計：垂直方向深度不超過8m的區域設2道φ609mm的鋼支撐并施加預應力；深度超過8m的區域設3道支撐，1道為鋼筋混凝土支撐，其余為φ609mm支撐并施加預應力。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

結合該工程現場施工條件、工程地質條件、基坑開挖深度、支護結構設計情況綜合分析，該工程基坑具有以下特點：

（1）場地內基坑開挖主要地層影響為②層灰色淤泥質粉質黏土，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，土質較差，開挖易受擾動，強度會迅速降低，卸荷時會產生較大回彈，不利于圍護墻施工和基坑開挖，施工過程應盡量減少對基坑周邊及基坑內部土體的擾動。

（2）該工程基坑土質差、寬度小、基坑開挖深度深、水平支撐繁多，導致作業空間有限，對基坑開挖十分不利。因此，科學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鍵。

（3）該工程平面施工作業空間有限，作業區域從基坑邊往外延伸不超過10m且施工區域和鄰近工地西洪大橋的施工區域重合，基坑施工期間鄰近工地機械設備也需要從基坑邊的便道通過，增加了基坑支護結構的負擔，且提高了基坑開挖期間的安全風險。因此，在基坑開挖時，需要做好現場的施工組織協調以及規劃好材料堆放，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粉質黏土，距離坑底標高20cm處，如果全部由人工進行清理，那么單個20m的基坑至少需要10d，這將極大地提高基坑失穩的可能性，因此基坑挖到底時必須由小挖機下到基坑內并配合人工進行清底。

（5）對于該工程而言，基坑內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高。③第三層土挖至基坑底，采用360型長臂挖機站基坑側邊取土，基坑內部用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邊取土，基坑內部用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 重難點應對策略及現場經驗總結

（1）該項目基坑開挖前，項目部結合以往經驗及相關要求，采取邊開挖邊分層的支護形式，嚴格執行分段、分層、對稱、平衡、縱向留坡、隨挖隨撐、限時支護、嚴禁超挖的原則，目的是盡可能縮短基坑無支撐暴露時間，有效控制圍護結構變形。在實際實施過程中，現場施工作業面狹窄、基坑寬度小、各個工序交叉作業。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重且增加了坑邊同時段最大荷載，出現了圍護結構變形過大、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，加上多個工序作業交叉施工，基坑內部作業工人繁多，存在嚴重安全隱患。最后經多個基坑開挖經驗總結，對方案進行調整，調整后的方案嚴格執行分層開挖、先撐后挖、開槽支撐、嚴禁超挖的原則，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，有效控制圍護結構變形，同時做好現場的組織管理，如出土方向、基坑開挖方向、機械設備停留位置、停留時間等工作。

（2）做好現場施工組織協調工作，經過與鄰近工地多次溝通協調，就施工作業順序問題達成了一致意見，在基坑施工過程中鄰近工地暫時停止該區域的工程施工，施工機械設備和車輛在基坑開挖過程中禁止通行，且應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計，支撐高度需要根據現場實際情況進行調整，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，一經擾動就迅速液化，因此小挖機無法通過爬坡自己進出基坑，只能通過25T吊車吊裝進出基坑。

5 結束語

綜上所述，軟土地區狹長形深基坑開挖是一項十分復雜的工程，對技術要求十分嚴格。在具體施工中，應根據地質條件，結合現場實際，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場的組織管理，這樣軟土地區狹長形深基坑開挖的施工難題就能夠迎刃而解。