劉克輝

（邢臺路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺 071000）

當前，我國道路建設(shè)中遇到的深基坑工程越來越多，尤其在一些路橋工程項目中，由于需要跨越江河，一般都會遇到軟土地基，這種情況下大部分都應(yīng)采用深基坑土方開挖技術(shù)。通過多年的建設(shè)經(jīng)驗積累，目前在路橋工程項目建設(shè)軟地基處理中，已經(jīng)取得了一定的成效，而深基坑土方開挖技術(shù)也越來越成熟。本文以某繞城高速公路某段大橋工程建設(shè)為例，主要就地基深基坑土方開挖技術(shù)展開分析。

1 工程概述

某市某繞城高速公路某段大橋工程項目樁號為14＋060，屬于斜拉橋，其跨越江河的長度為468m。在建設(shè)設(shè)計中，橋面總共設(shè)了兩個索塔承臺，其中一個位于江的左側(cè)，其承臺的平面尺寸約為62m×33m，厚度在5.5m左右，地面的標高設(shè)為＋2.9m，承臺的頂部標高則為＋2.0m，而底部標高則為－3.5m，承臺基坑的尺寸設(shè)置為65m×36m，總面積大約有2 340m2，開挖的方量則達到了16 146m3。此外，地基的底部標高為－4.0m，基坑的最大深度達到了10m左右，屬于深基坑工程。

本工程中，場地屬于軟土地基，這種地基的力學性質(zhì)差，而且容易變形，土層呈現(xiàn)出一種鱗片狀，排水性能很差，而且天然飽和度及孔隙比都極高。該土層的相應(yīng)物理力學性能指標詳見表1。該工程項目的承臺距江堤邊線的最近的距離為6.8m左右，該江堤采用的是C20混凝土結(jié)構(gòu)堆砌而成，基礎(chǔ)采用的是C25混凝土，防汛通道的高程在＋3.83m，基坑的底標為－4.0m。在地基土方開挖時，需要考慮此問題，尤其是大堤的整體穩(wěn)定性必須保證，加之開挖中及基坑土回填等方面都會引起大堤一定的沉降，因此在土方開挖中必須做好相關(guān)的支護建設(shè)。

表1 土層物理力學指標（局部）

2 地基深基坑土方開挖要點

2.1 應(yīng)明確工程項目的相關(guān)技術(shù)標準，確保符合工程規(guī)范要求，通過相關(guān)理論方法及規(guī)范章程，對施工中的各道工序，尤其是關(guān)系著基坑穩(wěn)定性與支護結(jié)構(gòu)安全性等方面的影響因素著重加強驗算。工程建設(shè)單位應(yīng)符合相關(guān)要求，在工程建設(shè)之前需要提出相關(guān)的設(shè)計標準，將基坑開挖與支撐施工等方面規(guī)劃設(shè)計完善，當?shù)玫搅讼鄳?yīng)的審核通過之后才能展開工程項目的施工。

2.2 相關(guān)施工單位應(yīng)設(shè)計合理的施工參數(shù)及施工程序。為了確保工程項目的質(zhì)量與進度，相關(guān)的施工單位應(yīng)設(shè)計合理的施工參數(shù)及施工程序，需要做好以下幾個方面：a）基坑若有支護，則需要分層開挖，層數(shù)一般為設(shè)置的支撐道數(shù)目加1；b）基坑若有支撐，在土層開挖過程中，應(yīng)盡量保障開挖部分的深度與位置保持對稱，盡量避免基坑支護結(jié)構(gòu)承受偏載；c）確保支撐、拉錨等方面的施工質(zhì)量，做到科學組織并精心施工；d）應(yīng)限制材料及設(shè)備的堆放數(shù)目與場地，要維護好基坑周圍的載荷，切勿超載；e）地基加固范圍、檢驗方法及質(zhì)量要求等都必須合理；f）保障排水、降水及堵水等措施的到位，避免圍護墻發(fā)生水土流失；g）應(yīng)對設(shè)計進行必要的監(jiān)測，制定出科學合理的方案并落實施工，同時也要制定一些防治安全隱患的方案。

3 深基坑土方開挖施工技術(shù)及應(yīng)用

3.1 盆式開挖

在本工程地基深基坑土方開挖之前，曾考慮過采用盆式挖土或是島式挖土方案，最后決定采用盆式挖土。島式開挖雖然可以提升開挖出土的速度，但是取土在沒有設(shè)置棧橋的情況下比較困難，而盆式開挖能有效規(guī)避此工程中的基坑圍護設(shè)計安全系數(shù)低的缺陷，同時也能有效控制成本。這里采用的盆式開挖具體為：放坡開挖至基底，同時可以設(shè)置相關(guān)的取土坡道，不需搭設(shè)棧橋，然后可直接能取土開挖。但是，這種技術(shù)依然存在一定的技術(shù)問題，比如取土速度慢，邊坡暴露時間過長容易產(chǎn)生危險等。

3.2 坑邊留土護壁

3.2.1 坑邊留土護壁原理

采用盆式開挖，盆邊應(yīng)預(yù)留一定坡度與寬度的土體，這樣可以增大圍護結(jié)構(gòu)被動區(qū)的土壓力，從而增大圍護的插入比，同時也能減少基坑的開挖深度。此外，由于留土的自重，能增加開挖側(cè)的土體水平向的基床系數(shù)，這樣也能有效減少圍護結(jié)構(gòu)的變形。

3.2.2 坑邊留土基底的寬度計算

通過前述原理，留土控制基坑容易變形，實際相當復(fù)雜，除去留土自重的作用，還有留土本身的水平抗力等因素的影響。因此，在實際的施工中，留土的物理性質(zhì)及坡度、寬度等都對圍護結(jié)構(gòu)變形有影響，因素眾多，就不能直接將其簡化為超載來計算。通過相關(guān)試驗，得到留土基底寬度的計算簡圖如圖1所示。

通過對圖1分析，上部留土寬b0應(yīng)至少大于0.5m，下部寬D0應(yīng)滿足以下公式：

圖1 留土基底寬度計算簡圖

式中，D0、h分別為基坑預(yù)留的護壁土體的基底寬與原土體的高度；Kp為被動土壓力系數(shù)；γ指的是土體的天然重度（kN／m3）；c、φ為預(yù)留土體的黏聚力（kPa）與內(nèi)摩擦角（°）。本工程項目中，主要采用的是兩極放坡處理，其累計的D0取值為4H（H為開挖深度）。

3.3 出土通道設(shè)置

為了加快工程進度，同時避免無支撐暴露的時間過長，需要采取一定的措施加以解決，而環(huán)形出土通道及其與兩個出土通道相互結(jié)合的取土運輸形式，是最好的解決措施。這種設(shè)計下，對于支撐的外圍，可以在不擾動支撐梁兩側(cè)的土體情況下，施工一條環(huán)形的封閉便道將場區(qū)的出入口連接起來，具體的操作方法為：在支撐梁上覆蓋40cm左右的土層并夯實，此外，還應(yīng)設(shè)置厚度為50mm的碎石墊層與20cm的C20鋼筋混凝土層。

3.4 對稱、分層及均衡挖土

對于深基坑開挖，可以優(yōu)先選擇分段階梯分層開挖的方式，這種方式不僅利于施工組織，還能保障施工基坑的穩(wěn)定。通過本工程支撐平面及土體墩臺特點的分析，總體的基坑開挖過程如下。

3.4.1 第一個階段：基坑周邊留土護壁，在其中間區(qū)域采用二級放坡處理，并開挖到整個基坑的基底，同時確保其一級平臺的最大寬度為16.5m，二級平臺寬度為8m。放坡的具體比例為1∶1.5，按照這個比例放坡到基底，再利用挖機短駁，對修整完好的邊坡采用鋼絲網(wǎng)噴漿的方式加以保護。

3.4.2 第二個階段：利用時空效應(yīng)，采用在基坑周圍留土的方式，對底板后澆帶部分進行分區(qū)，并抽條開挖，最后總體退挖出場。在挖土時，應(yīng)按照分區(qū)的順序進行，采用分區(qū)流水作業(yè)的形式，依次開挖。當土方開挖到了基底部分之后，在24h之內(nèi)應(yīng)及時對墊層及施工的底板進行澆筑。由于本工程未設(shè)置棧橋，因此取土比較困難，為了緩解這個問題，可以采用小型的反挖機挖土，用大型的機械設(shè)備進行傳遞。

3.5 基坑支護樁設(shè)計

3.5.1 鋼材選擇

通過對本工程的分析及SY5040《樁用螺旋焊縫鋼管》的質(zhì)量要求，采用φ610δ8螺旋點焊鋼管，其直徑應(yīng)約小于壁厚80倍，應(yīng)保證在打入的時候不會出現(xiàn)壓屈。

3.5.2 樁長計算

樁的直徑選為610mm，而樁之間的距離設(shè)置為710mm，采用鋼管排樁的方式，內(nèi)部支撐高度設(shè)為2.2m，若其超載值分別為10kN／m與20kN／m的情況下，采用理正基坑計算軟件進行計算，可以得到樁長的計算結(jié)構(gòu)，如表2所示。

表2 樁長的計算結(jié)果

上述結(jié)果表明，當鋼管樁嵌入的長度達到了17.2m時，該支護系統(tǒng)的位移、應(yīng)力、整體穩(wěn)定性及抗傾覆性等都可以得到保證，因此排樁鋼管樁的設(shè)計長度可以采用下式計算：（17.2＋6.2）×1.1＝25.74（m），而實際中取為26m。

3.5.3 水泥土攪拌樁及底標高設(shè)置

鋼管支護樁距離大堤最近的地方大約為5m左右，為了防止潮汛的影響，應(yīng)在基坑鋼管支護樁的周圍加設(shè)一排直徑為700mm的水泥攪拌樁，而底標高應(yīng)為－6.0m。

4 結(jié)語

地基深基坑土方開挖對于道路工程建設(shè)關(guān)系重大，因此在具體的施工過程中要仔細慎重，除要選擇好科學合理的方法之外，還要在施工中加以控制，尤其要重視開挖技術(shù)及其應(yīng)用。本文對案例工程項目進行了探討，簡要分析了地基深基坑土方開挖技術(shù)及其應(yīng)用，希望能對相關(guān)項目有所幫助。

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