软土地层基坑施工技术分析

软土地层基坑施工技术分析

杨九林

身份证号码：23010219841020xxxx528000

摘要：软土地层基坑施工处理的好坏将直接影响到主体结构施工和周围建筑物的结构安全。本文结合江门市建设路-迎宾立交明挖下穿隧道工程施工实例，针对广东珠江三角洲地区较为典型的软土地基施工过程进行阐述。通过对各开挖工况的模拟计算和施工过程实测数据分析，阐明了针对软土地层的开挖方案及施工技术要点，对今后类似的工程有一定的借鉴价值。

关键词：软土地层；基坑；施工技术

0引言

随着经济的快速发展，城市化进程不断加快，使近十几年来各城市地下空间开发进展迅速，利用地下空间可有效节约用地、建设景观好、经济效果明显，随之涌现了大量技术复杂的基坑工程建设项目。本项目处于珠三角地区，地质以淤泥质粘土层为主，属典型的软土地层，土层渗透系数较小，而且地下水位较高，这种土层的力学性能指标及其工程特性对基坑施工安全影响较大，不利于基坑施工的安全控制。在此地质条件下，通过基坑开挖过程中地表沉降及水平位移分析，找到方案的理论支持。

1工程概况

江门建设路-迎宾路立交工程位于城市中心区，是对城市交叉口的立体化改造，以建设路主线下穿隧道工程为主，隧道全长545m，由195m开口段+155m闭口段+195m开口段构成。隧道基坑平面尺寸为545（长）×28m（宽），设计安全等级为Ⅰ级，最大挖深10.4m，采用明挖顺作法施工，详见图1-1。

基坑挖深小于6m采用Ⅳ型拉森钢板桩防护；5-14节段采用D100cm钻孔排桩支护，设置1道或2道钢管内撑，第9节段泵房处设置3道钢管内撑。根据不同的地质条件。各节段基坑支护设计方案见表1-1。

2施工环境特点

2.1地质条件不良

场区处于珠江三角洲冲积平原地带，属三角洲堆积地貌，基岩起伏大，地质成因为第四系填土、冲积土和白垩系基岩。淤泥层平均厚度约10m，地下水属微承压水，水量丰富，基坑属典型的软土基坑，施工难度大。

2.2周边建筑密集

周边大型建筑密集，居民楼、商铺众多，距离基坑边缘最小间距仅有6m。基础形式以小直径普通素混凝土桩为主，施工风险大。

2.3地下管线众多

施工范围内既有管线密布，有军用光缆、燃气管道、电力、电信、给水、雨水涵、渠箱等，管线交叉影响大。

2.4行车干扰巨大

建设路和迎宾路分别承担了江门市东西向和南北向的交通，原道路平均日交通量近8万辆，整个施工期间交通干扰大。

3软土的地质特性

3.1软土判别

软土定义：一般指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。设计地勘报告中各土层特性指标见表3-1。

3.2地质特征

本区域淤泥、淤泥质土、粉质粘土、中砂同属第四系冲积层。

4软土基坑施工控制难点

软土基坑施工是一项解决复杂的岩土工程问题，由于软土具有流变性，其施工控制关键是如何控制基坑的变形，主要工作是使支护结构不发生倾覆、不发生水平与竖向过大位移、防止基底隆起、防止管涌、防止地下水的过多流失，保持水土平衡，使基坑及周边环境在整个施工阶段处于安全稳定状态。

5基坑开挖施工控制要点

5.1选择合理开挖方案

本项目隧道基坑平面尺寸为545（长）×28m（宽），每段长30～35m，具有狭长的特点，根据基坑特点，采用纵向分段水平分层的开挖方法，应用盆式开挖的原理，基坑左右侧对称开挖。以基坑10节段双层横撑为例，详细开挖施工方法如下：

第一步：冠梁施工完毕，进行基坑第一层土体开挖，采用PC300挖掘机开挖1.5m（深度满足安装首层钢支撑支托连接件要求），安装首层横撑。

第二步：开挖至第二层横撑以下约1m（深度满足安装第二层钢支撑托架、腰梁、系梁要求），采用2台PC300挖机进行开挖，纵向自基坑中部向两侧支护桩方向开挖，两侧对称进行，直至本层全部开挖完成，进行第二道横撑托架、腰梁、系梁、钢管支撑安装，支撑施加300KN预应力。

第三步：开挖至基坑底部，采用2台PC200挖机在二级平台开挖，纵向自基坑中部向两侧支护桩开挖，两侧对称进行，直至开挖至基底设计标高，基底层开挖注意控制基坑横坡。

5.2符合检算工况施工

根据支护方案、地层参数等边界条件，模拟开挖、加撑、拆撑工况，对基坑各工况下的整体稳定性、支护结构抗倾覆稳定性、抗隆起、抗管涌、支护桩配筋量、支护桩嵌固深度等进行计算，最终，确定施工工况、施工流程、相关参数。以隧道基坑第10节段为例，工况信息见表5-1、检算内力包络图见图5-1，各工况检算结果见表5-2。

通过计算可见，开挖至基底时各项安全系数最小，风险最大。

所以每层开挖、加撑、换撑施工组织要严格按设计工况进行，严禁超出设计工况组织施工，否则基坑将处于不安全状态。

5.3注意地表超载影响基坑安全

常规作法：在基坑工程施工组织中，一般会在基坑顶部两侧设置行车道路，用于材料运输、出土运输、临时停放车辆、临时堆放材料等.

可以发现，在基坑边缘满堆土方高度至1.6m时（超载50cm高时），支撑轴力增大，桩体位移与地表沉降加大，各项验算结构安全系数变小，其中桩体外侧（指基坑中线侧）配筋数量不足，在基坑底部有可能发生向基坑内侧的桩体水平向大变形；在填土高度增加至2.1m时（超载100cm高时），支护钻孔桩内外侧配筋断面均不足，此时，理论上支护桩将发生破坏。

小结：在实际施工过程中，要严格控制基坑顶面堆载高度及停放设备的重量，并应使基坑上部临时道路尽量远离基坑。

5.4注意基底超挖影响基坑安全

常规作法：基坑大多采用大型机械开挖，使基底开挖标高不易控制，加之基底需设置横向坡，增大了机械开挖深度控制难度，现场经常出现基坑超挖情况。机械开挖至基底实景见图5-6。

通过超挖工况计算，每超挖20cm，支撑轴力将增加约80KN，桩体位移与地表沉降加大，各项验算结构安全系数变小；在超挖20cm时，其中桩体外侧配筋数量不足；在超挖40cm时，支护钻孔桩内外侧配筋数量均不足，此时，支护桩体将发生大变形或桩体破坏。

小结：超挖可以使本来稳定的基坑变为不稳定，当基坑超挖至40cm时，支护结构极有可能发生大变形。施工过程应加强基坑开挖深度控制，并做到严禁超挖。

5.5注意主体结构滞后影响基坑安全

常规作法：一般基坑开挖与主体结构分为两个作业队组织施工，常见开挖速度较快、主体结构施工速度较慢，常常不能够做到主体结构紧跟开挖，施工实景见图5-8。

理论分析：支护桩顶设有有冠梁，将排桩纵向连成整体，如能分段开挖，及时进行主体结构施工，尽量减少的支护桩暴露长度，充分发挥支护桩及冠梁整体桥跨作用，将有效控制支护结构的变形。

纵向开挖长度越大，桥跨作用对支护变形控制供献度越小，如纵向开挖长度超过2节段主体结构（一般约60m），将起不到桥跨作用，将增大基坑发生大变形的机率。

小结：合理配置施工资源，保持基坑开挖与主体结构施工步距，挖一段做一段，基坑变形将始终可控。本隧道第13节段右侧存在老旧房屋，采用了此项方法，保持基坑支护桩外露长度不大于1.5个节段，顺利开挖渡过了距离基坑仅有6m的旧房屋段。

6基坑监控量测结果

施工期间，经信息化监控量测，数据及时分析反馈，动态调整开挖施工参数，使基坑及周边环境始终处于安全可控状态。仅第10节段左侧出现地表沉降达到预警值，经原因分析为：地表布点位于临时行车道路旁边，受行车动荷载及连续降雨影响，使砼路面发生下沉，达到预警值，后经观测稳定，未继续发展。

7结论与体会

⑴软土基坑工程施工，也是动态设计、动态施工的过程。由于地勘布孔间距的原因，在孔位中间地段的地质条件可能发生变化。所以，在支护桩施工阶段要重视观察地质，发现地质条件变化要及时提出。

⑵防止地下水过多流失，是保证周边建筑安全的重要措施，施工过程需加强止水桩的质量控制，在试桩合格后方大面积开工，并注意垂直度控制，建议控制在0.5%以内，以保证桩间有效搭接。

⑶基坑内撑各钢构件安装，建议采用专项劳务分包，或与租赁支撑一起分包，由专业人员专项施工，质量能够得到保障。

⑷监控量测是软土基坑变形的眼睛，要高度重视此项工作。同时，在沿海地区暴雨时有发生，每次雨后要增加一次观测，根据量测数量调整开挖施工参数。

参考文献：

［1］彭振斌.深基坑开挖与支护工程设计计算与施工[M].中国地质大学出版社，1996，1-10.

［2］彭振斌、张可能.深基坑开挖与支护工程设计计算与施工[M].武汉：中国地质大学出版社，1997.

［3］曹国金、姜弘道、张建斌.信息化设计技术及在隧道工程中的应用[J].施工技术，2002，31（1）2-4.

作者简介：

杨九林：（1984.10），男，黑龙江省哈尔滨人，本科，工程师。