深基坑開挖施工方法

(昆山市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 昆山 215300)

1 工程概況

蘇州高新區(qū)建成區(qū)水環(huán)境整治工程二期六標段的工程規(guī)模為164m穿山隧洞及958m暗埋箱涵。具體的結(jié)構(gòu)如下：

a.從U形河道東側(cè)至皇晏嶺山體段共288m采用暗埋箱涵，箱涵尺寸4m×3.5m，箱涵的底高程為1.50m(采用吳淞高程，下同)。

b.隧洞以東至馬運河段670m穿越居住區(qū)，采用暗埋箱涵，箱涵尺寸4m×3.5m，箱涵的底高程為1.35m。

2 工程地質(zhì)條件

a.根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，該工程主要土層如下：

①填筑土層：以黏性土為主，為不均勻土質(zhì)且局部含有植物根系和建筑垃圾。厚度0～4.6m，層底標高0～4.8m。主要位于陸上。

②黏土層：顏色為灰黃色，潮濕，液性指數(shù)為可塑—硬塑，干強度高，有高韌性和低壓縮性。土質(zhì)均勻且切面有光澤，含有鐵錳結(jié)核。厚度0.4～5.8m，層底標高-2.9～2.3m。

③-1粉質(zhì)黏土層：顏色為黃灰色，含水量飽和，液性指數(shù)為可塑，干強度中等，韌性中等，壓縮性中等，土質(zhì)較均勻且切面略有光澤。厚度0～5.9m，層底標高-6.2～0m。

③-2粉質(zhì)黏土層：顏色為灰色，含水量飽和，液性指數(shù)為軟塑，干強度中等，韌性中等，壓縮性中等，土質(zhì)較均勻且切面略有光澤。厚度0～10.3m，層底標高-11.0～-4.1m。

③粉質(zhì)黏土夾粉土層：顏色為褐黃色，含水量飽和，液性指數(shù)為軟塑—可塑，干強度中等，韌性中等，壓縮性中等，為不均勻土質(zhì)且切面略有光澤。厚度0～8.1m，層底標高-11.8～-3.6m。

④粉土層：顏色灰色，含水量飽和，土的狀態(tài)稍密，為較均勻土質(zhì)且含云母片。厚度0～3.2m，層底標高-10.9～-5.5m。

④-1粉土層：顏色灰色，含水量飽和，土的狀態(tài)松散—稍密，為較均勻土質(zhì)且含云母片。厚度0～3.5m，層底標高-8.9～-2.1m。

⑤粉質(zhì)黏土層：顏色灰色，含水量飽和，液性指數(shù)軟塑—可塑，干強度中等，韌性中等，壓縮性中等，為較均勻土質(zhì)且切面稍有光澤。該層未穿透。

⑥粉砂層：顏色灰色，含水量飽和，中密—密實，為較均勻土質(zhì)且含云母片。該層未穿透。

⑦粉土夾有粉質(zhì)黏土層：顏色為灰色，含水量飽和，稍密且為不均勻土質(zhì)。厚度0～2.5m，層底標高-15.8～-13.9m。

⑧粉質(zhì)黏土夾粉土層：顏色灰色，含水量飽和，液性指數(shù)軟塑，干強度中等，韌性中等，壓縮性中等，為不均勻土質(zhì)且切面稍有光澤。該層未穿透。

⑨粉質(zhì)黏土層：顏色灰色，含水量飽和，液性指數(shù)軟塑，干強度中等，韌性中等，壓縮性中等，為較均勻土質(zhì)且切面稍有光澤。該層未穿透。

⑩黏土層：顏色暗綠色，含水量飽和，液性指數(shù)可塑—硬塑，干強度高，韌性高，壓縮性低，為均勻土質(zhì)且切面有光澤，含有鐵錳結(jié)核。該層未穿透。

該工程的設(shè)計基礎(chǔ)底高程為0.85m，土層位于2黏土層，土質(zhì)的情況較好。

b.地基各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 地基土的主要物理力學(xué)指標成果

注表中ck、φk為標準值，其余物理力學(xué)指標均為平均值。

該工程位于蘇州高新區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降雨主要集中在每年6—8月，這期間為豐水期，枯水期為12月—次年2月。勘察期間為枯水期，場地潛水地下水穩(wěn)定水位在3.00m左右，豐水期穩(wěn)定水位會上升0.50m左右，潛水位與河道水位相當(dāng)；根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料，該工程所在地微承壓水的穩(wěn)定水位在0.8m左右，受季節(jié)影響不大，因此對該工程無影響。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料和以往的施工經(jīng)驗，該地區(qū)地表水和地下水的水質(zhì)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。

地下水的歷史水位一般最高為4.55m，施工時做好降排水措施，對該工程施工和使用期間無不利影響。

3 開挖方案

該工程因地勢起伏較大，地質(zhì)情況復(fù)雜，結(jié)合設(shè)計要求，采用多種不同的開挖方案，有放坡條件的地段直接開挖，部分地段無直接放坡條件時，需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用不同的支護方式(見圖1、圖2)。無論采取何種方式開挖，均對基坑上口兩側(cè)20m范圍內(nèi)表層土及不穩(wěn)定的土體進行卸載，以下針對不同的地段作詳細開挖說明。

圖1 皇晏嶺山西側(cè)的開挖、支護平面

圖2 皇晏嶺山東側(cè)的開挖、支護平面

3.1 無基坑支護直接開挖段

無基坑支護直接開挖共有四段：蘭風(fēng)寺路以西南側(cè)AK0+893～AK0+950段57m，北側(cè)AK0+893～AK1+050段157m，皇晏嶺山以東北側(cè)BK0+200～BK0+670段470m，南側(cè)BK0+150～BK0+670段520m，經(jīng)現(xiàn)場測量，原地面高程為5.5～6.5m，基底高程為1.0m，寬度大于6m，深度在4.5～5.5m間,現(xiàn)場沒有障礙物,故采用直接放坡的開挖方式，根據(jù)設(shè)計要求開挖邊坡為1∶0.5(見圖3)，如土質(zhì)有變化，適當(dāng)加大放坡比。

圖3 無支護段開挖斷面(尺寸單位：cm)

3.2 拉森板樁支護段

箱涵南側(cè)AK0+950～蘭風(fēng)寺路，北側(cè)AK1+050～蘭風(fēng)寺路(見圖4)，經(jīng)現(xiàn)場勘查，在距離箱涵南側(cè)邊線約5m處有一根中壓DN200燃氣管道，原地面高程5.3m，根據(jù)設(shè)計要求，采用SPⅢ型拉森板樁支護，在距離燃氣管道中心約4.0m處施打長度為9m的拉森板樁，樁底高程-5.0m，入土深度6.0m，保證燃氣管道不受施工影響，保護燃氣管道和邊坡穩(wěn)定。待土方回填完成后，拔出拉森板樁，然后對樁間空隙進行壓灌水泥漿處理，確保地基密實度。

管道基坑穩(wěn)定計算：

a.計算公式：

(EpkZp+GZG)/(Eak水Za水+Eak土Za土)≥Kem

b.參數(shù)：

Ka=0.37；Kp=3.0；Epk土=486kN；Epk水=180kN；Zp=2m；Eak水=180kN；Za水=2m；Eak水上土=31.64kN；Za土=7m；Eak水下土=186.48kN；Za土=2.58m；Kem=1.25(安全等級一級);h基坑深度=3m；1天嵌入深度=6m；h樁后水位=1.0m；h基坑底=1.0m；h樁底=-5.0m；h樁頂=4.0m；樁長=9m。

c.計算:

(EpkZp+GZG)/(Eak水Za水+Eak土Za土)=1.25≥1.25

d.結(jié)論：9m長的拉森鋼板樁支護滿足天然氣管道處基坑穩(wěn)定性的要求。

圖4 板樁支護斷面(尺寸單位：cm)

3.3 采用噴錨支護段

皇晏嶺山西側(cè)進洞口和皇晏嶺山東側(cè)進洞口，根據(jù)開挖深度及設(shè)計要求，箱涵基礎(chǔ)土方開挖時分兩級開挖。第一級開挖：從原地面線開挖到高程9.8～6.4m處，坡比為1∶0.75，接著開挖2m寬的工作平臺；第二級開挖：從工作平臺向下開挖到高程5.0m或5.35m處，坡比為1∶0.75，再以1∶0.5的坡比開挖至箱涵底高程。如土質(zhì)有變化，適當(dāng)加大放坡比。

在箱涵基礎(chǔ)的二級開挖時，擬采用錨噴聯(lián)合支護(見圖5)。

3.4 采用噴混凝土無錨桿段

箱涵北側(cè)BK0+075～BK0+200段、南側(cè)BK0+075～BK0+150段，根據(jù)設(shè)計要求結(jié)合現(xiàn)場實際情況，基坑土方開挖時分兩級開挖。第一級開挖：從原地面線開挖至高程9.8～6.4m處，坡比為1∶0.75，接著開挖2m寬的工作平臺；第二級開挖：從工作平臺向下開挖到高程5.0m或5.35m處，坡比為1∶0.75，再以1∶0.5的坡比開挖至箱涵底高程。如土質(zhì)有變化，適當(dāng)加大放坡比。

BK0+075～BK0+300段僅采用噴混凝土，無錨桿支護(見圖6)。

圖5 開挖噴錨支護斷面(尺寸單位：cm)

圖6 開挖噴混凝土斷面(尺寸單位：cm)

4 結(jié) 語

根據(jù)不同的地質(zhì)條件，該項目采用4種不同的開挖和支護方法。通過項目的順利實施，掌握了幾種不同形式的深基坑開挖方法，為今后類似工程的施工提供了寶貴的經(jīng)驗。