摘 要 本文以寧波軌道交通某車站欠固結(jié)的深厚淤泥深基坑為研究對(duì)象，內(nèi)容涉及基坑開(kāi)挖方法(無(wú)支撐暴露時(shí)間)及其關(guān)鍵控制技術(shù)確定、基坑開(kāi)挖變形分析及控制措施等，通過(guò)對(duì)該基坑開(kāi)挖過(guò)程中存在的若干具體問(wèn)題和教訓(xùn)的總結(jié)，對(duì)類似軟土深基坑的開(kāi)挖會(huì)有一定的借鑒意義。
　　關(guān)鍵詞 軟土深基坑，變形控制，關(guān)鍵技術(shù)
　　Abstract: Taking Ningbo rail transit station in a consolidation of deep silt deep foundation as the research object, content involves the excavation method (without the support of exposure time) and key control techniques to determine, foundation pit excavation deformation analysis and control measures, through the excavation process in the presence of a number of specific issues and lessons, for similar soft soil deep foundation pit excavation will have certain reference significance.
　　Key words: deep foundation pit in soft soil, deformation control, key technology
　　中圖分類號(hào)：TU471.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
　　1工程概況
　　1.1工程概述
　　本基坑全長(zhǎng)為303.1m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為19.9m，開(kāi)挖深度為16.5m;西端頭井寬度為24m，開(kāi)挖深度為17.8m;東端頭井為不規(guī)則的扇形，最寬處為43.4m，開(kāi)挖深度為20.6m。
　　車站采用地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，墻深34m～42m，插入比在1：0.91～1：1.25之間;墻厚800mm，接縫處采用鎖扣管柔性接頭。
　　車站基坑端頭井段基底采用三軸深層攪拌樁網(wǎng)格式加固，標(biāo)準(zhǔn)段采用抽條加裙邊加固(每條加固區(qū)寬3m，間距6m)，強(qiáng)加固范圍為基底以下3m，水泥摻量20%;三軸攪拌加固區(qū)與連續(xù)墻間隙之間采用三重管旋噴樁密貼加固，深度為基底以下3m，設(shè)計(jì)加固強(qiáng)度為1.2 Mpa。
　　西端頭井及標(biāo)準(zhǔn)段支撐體系采用第一道砼支撐、第二～五道鋼支撐型式，東端頭井采用第一～五道砼支撐型式。
　　1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件
　　1.2.1 工程地質(zhì)
　　基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)的地層從上到下主要由①1-1層雜填土、①2層灰黃色粘土、①3層灰色淤泥質(zhì)粘土、②2-1層灰色淤泥、②2-2層灰色淤泥質(zhì)粘土。粉砂土、粉質(zhì)粘土夾砂層組成，地層分布較為復(fù)雜。具有 “天然含水量大于或等于液限、孔隙比大于或等于1.0、壓縮性高、強(qiáng)度低、地基承載力低、靈敏度高、透水性低”等典型的軟土地質(zhì)特征。
　　1.2.2 水文地質(zhì)條件
　　場(chǎng)區(qū)地基土存在③1層粉砂、③2層粉質(zhì)粘土夾粉砂、⑤3層砂質(zhì)粉土層及⑥2-T層砂質(zhì)粉土層，上下部均為粘性土相對(duì)隔水層，應(yīng)考慮為場(chǎng)區(qū)的微承壓含水層[7]。其中③1層、③2層相互聯(lián)通，車站主體結(jié)構(gòu)基坑開(kāi)挖已經(jīng)揭穿該層，圍護(hù)已經(jīng)將該層全部隔斷，作為一個(gè)封閉的基坑，采用坑內(nèi)降水，設(shè)置33口疏干井，水位控制在開(kāi)挖面以下0.5～1.0m。
　　對(duì)于承壓井設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)基坑底板的穩(wěn)定條件[6]驗(yàn)算：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應(yīng)大于安全系數(shù)下承壓水的頂托力。即：Σh·γs ≥ Fs·γw·H [1] ，通過(guò)驗(yàn)算，本基坑需設(shè)置7口承壓井。
　　2基坑開(kāi)挖控制關(guān)鍵技術(shù)
　　2.1遵循“時(shí)空效應(yīng)”的基坑開(kāi)挖方式
　　“時(shí)空效應(yīng)”原理：在軟土基坑開(kāi)挖中，適當(dāng)減小每步開(kāi)挖土方的空間尺寸，并減少每步開(kāi)挖所暴露部分的基坑擋墻未支撐前的暴露時(shí)間，是考慮時(shí)空效應(yīng)、科學(xué)地利用土體自身控制地層位移的潛力，是解決軟土深基坑穩(wěn)定和變形問(wèn)題的基本對(duì)策。
　　基于“時(shí)空效應(yīng)” [2]原理的開(kāi)挖施工特征：根據(jù)基坑工程設(shè)計(jì)所選定的主要施工參數(shù)，按基坑規(guī)模、幾何尺寸、支撐形式、開(kāi)挖深度和地基加固條件，提出詳細(xì)的可操作的開(kāi)挖與支撐的施工程序及施工參數(shù)。開(kāi)挖與支撐的施工工序基本是按“分層、分步、對(duì)稱平衡”的原則來(lái)控制的，最主要的施工參數(shù)是分層開(kāi)挖的層數(shù)、每層開(kāi)挖深度，以及基坑連續(xù)墻被動(dòng)區(qū)土體開(kāi)挖后，未支撐前的暴露時(shí)間和暴露的寬度及高度[3]。
　　本車站基坑開(kāi)挖過(guò)程中，提出單個(gè)土塊無(wú)支撐暴露時(shí)間的概念，根據(jù)“時(shí)空效應(yīng)”原理，對(duì)于整個(gè)基坑分層、分塊，并對(duì)每單個(gè)土塊進(jìn)行編號(hào)，同時(shí)要求單個(gè)土塊允許一次性開(kāi)挖長(zhǎng)度為6米(2根鋼支撐位置)，開(kāi)挖高度為該層鋼支撐中心標(biāo)高下500mm，不得超挖。對(duì)于單個(gè)土塊無(wú)支撐暴露時(shí)間測(cè)算，通過(guò)建立理論計(jì)算模型(如下圖)：土塊寬度6米，長(zhǎng)度22米，高度3.5米，
　　T0時(shí)間=中間掏槽時(shí)間(掏槽9米寬度土方，兩側(cè)各預(yù)留6米土方);
　　T1時(shí)間=開(kāi)挖暴露時(shí)間(開(kāi)挖兩側(cè)預(yù)留6米土塊);
　　T2時(shí)間=鋼支撐牛腿焊接時(shí)間;
　　T3時(shí)間=鋼支撐架設(shè)及施加預(yù)應(yīng)力時(shí)間;
　　無(wú)支撐暴露時(shí)間T= T1+ T2+ T3 。
　　根據(jù)目前基坑開(kāi)挖管理及技術(shù)水平，對(duì)第一層、二層土方單個(gè)土塊開(kāi)挖無(wú)支撐暴露時(shí)間已基本能控制在8～10小時(shí)以內(nèi);第三、四層土方可以控制在10～12小時(shí)以內(nèi);收底層土方可以控制在12～14小時(shí)以內(nèi)。
　　2.2縱向開(kāi)挖放坡控制
　　現(xiàn)場(chǎng)縱向開(kāi)挖放坡坡度應(yīng)控制為1:4(高：長(zhǎng))，單個(gè)土塊開(kāi)挖小坡度應(yīng)控制在1:1.5。
　　2.3鋼支撐軸力預(yù)加及復(fù)加控制
　　基坑開(kāi)挖過(guò)程中，鋼支撐架設(shè)后，發(fā)現(xiàn)力損失較為嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)通過(guò)對(duì)鋼支撐預(yù)加軸力和軸力施加后的損失情況，查找軸力損失原因，并結(jié)合連續(xù)墻體變形情況，合理確定預(yù)加及復(fù)加軸力值。
　　本基坑設(shè)計(jì)預(yù)加軸力值應(yīng)達(dá)到為設(shè)計(jì)值的70%~80%;實(shí)際預(yù)加軸力值為設(shè)計(jì)預(yù)加軸力值120%~150%。軸力損失后，在不超過(guò)鋼支撐的極限應(yīng)力情況下，復(fù)加軸力可以達(dá)到預(yù)加軸力值的150%～200%。
　　2.4開(kāi)挖前地基加固質(zhì)量控制
　　對(duì)于軟土地層開(kāi)挖施工，前期必須對(duì)欠固結(jié)土體進(jìn)行改良，現(xiàn)場(chǎng)一般采用降水或是地基加固方式;就軟土地質(zhì)情況而言，本基坑開(kāi)挖范圍主要是②2-1層灰色淤泥、②2-2層灰色淤泥質(zhì)粘土，這兩種土質(zhì)滲透性系數(shù)室內(nèi)試驗(yàn)值(1.0×10-7cm/s) [7]，在降水效果不是很理想的情況下，對(duì)于軟土基坑的地基加固質(zhì)量顯得尤其重要。
　　(1)加固水泥用量過(guò)大，基底強(qiáng)加固區(qū)土體堅(jiān)硬，小挖機(jī)難以挖除，甚至需要人工用風(fēng)鎬鑿除，延長(zhǎng)開(kāi)挖時(shí)間;
　　(2)加固質(zhì)量較差，尤其是連續(xù)墻與三軸攪拌樁之間的旋噴樁密貼加固不到位，將起不到暗撐作用，影響基坑變形。
　　3 開(kāi)挖變形情況分析及控制措施
　　由于本基坑長(zhǎng)條形基坑“ 角點(diǎn)效應(yīng)” 、“長(zhǎng)邊效應(yīng)”明顯，基坑底板澆筑完畢后，基坑測(cè)斜累計(jì)變形量全部超變形控制值，呈現(xiàn)兩頭小，中間大的趨勢(shì);東、西端頭開(kāi)挖至底板澆筑后，連續(xù)墻測(cè)斜累計(jì)值分別為74.16mm/60.84mm，標(biāo)準(zhǔn)段累計(jì)最大變形量為137.32mm，最大日變量達(dá)到13.7mm/d;同時(shí)，根據(jù)對(duì)于周邊建筑物、地面、管線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，單日最大變形值及累計(jì)最大變形值亦出現(xiàn)在基坑標(biāo)準(zhǔn)段中部位置。其中地表沉降累計(jì)量最大值為270.95mm，超過(guò)報(bào)警值(35mm)。
　　3.1本基坑主要變形規(guī)律：
　　(1)在基坑開(kāi)挖前，對(duì)東端頭井基坑設(shè)計(jì)方案采取了優(yōu)化措施，支撐體系采用五道砼支撐，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為厚度1m的地墻，圍護(hù)及支撐體系整體剛度及穩(wěn)定性較強(qiáng)，雖然東端頭井為不規(guī)則的扇形，且開(kāi)挖面積較大，開(kāi)挖寬度最大為43.3m，開(kāi)挖深度為20.8m。開(kāi)挖完成后的最大地墻累計(jì)測(cè)斜變形量為75mm。在工況不利的條件下，其累計(jì)變形量要小于標(biāo)準(zhǔn)段的變形量。即混凝土支撐體系的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于鋼支撐體系。
　　(2)西端頭井為最先開(kāi)挖的區(qū)域，其有支撐暴露時(shí)間最短，開(kāi)挖第一層土方至開(kāi)挖到底僅用了35天時(shí)間，因此其地墻測(cè)斜累計(jì)變化量最小，開(kāi)挖完成后的最大地墻累計(jì)測(cè)斜變形量為60mm，其累計(jì)變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)段的變形量。即基坑“邊角效應(yīng)”，快挖快撐理論突出。
　　(3)由于本基坑長(zhǎng)度為303m，開(kāi)挖周期長(zhǎng)達(dá)半年之久，且整個(gè)基坑未設(shè)置封堵墻，雖然標(biāo)準(zhǔn)段開(kāi)挖深度較淺，但由于在開(kāi)挖過(guò)程中，有支撐暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及基坑長(zhǎng)邊效應(yīng)顯著，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，基坑中部標(biāo)準(zhǔn)段的地墻累計(jì)測(cè)斜變形量最大，變形最大值達(dá)138mm。即基坑長(zhǎng)邊效應(yīng)非常顯著。
　　3.1開(kāi)挖變形較大原因及措施措施：
　　表1：主要原因及控制措施

基坑變形過(guò)大原因	應(yīng)對(duì)措施
開(kāi)挖進(jìn)尺過(guò)長(zhǎng)，無(wú)支撐暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)	1、嚴(yán)格控制每分塊土方的開(kāi)挖長(zhǎng)度在8m以內(nèi)；嚴(yán)禁超挖，每層土方開(kāi)挖深度控制在鋼支撐底以下30cm。 2、確保挖土機(jī)械完好率、土方車數(shù)量及鋼支撐數(shù)量等。 3、每次開(kāi)挖結(jié)束時(shí)，提前做好下一工序準(zhǔn)備工作，確保工序及時(shí)有效的銜接。 4、基坑收底階段，減小開(kāi)挖進(jìn)尺，分塊澆筑墊層，每開(kāi)挖6m~8m便及時(shí)進(jìn)行墊層澆筑，墊層澆筑完成后再進(jìn)行后續(xù)土方的開(kāi)挖。同時(shí)，收底時(shí)提高墊層的砼標(biāo)號(hào)及添加早強(qiáng)劑，采用C40加早強(qiáng)的混凝土進(jìn)行墊層澆筑，使墊層強(qiáng)度快速增長(zhǎng)來(lái)控制地墻變形和坑底隆起量。 5、優(yōu)化鋼支撐體系中連系梁的設(shè)置，提高挖土效率。
鋼支撐軸力損失，軸力小于設(shè)計(jì)軸力值	1、開(kāi)挖下一層土方時(shí)，對(duì)上一層土方的鋼支撐進(jìn)行軸力復(fù)加。 2、加強(qiáng)對(duì)支撐架設(shè)及預(yù)加軸力的質(zhì)量控制，防止因端面不平整或鋼楔塊不到位等原因，造成軸力損失過(guò)大，并及時(shí)對(duì)鋼支撐按分次復(fù)加軸力。 使軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)維持在設(shè)計(jì)軸力值。
坑底處于淤泥質(zhì)粘土，土質(zhì)較差，靈敏度較高，在開(kāi)挖收底階段，導(dǎo)致地墻測(cè)斜值報(bào)警	1、采取主動(dòng)控制措施，即將第三道單拼鋼支撐改為雙拼鋼支撐，同時(shí)，對(duì)收底有下翻梁處提前進(jìn)行臨時(shí)支撐架設(shè)。 2、第五道支撐（鋼支撐）處增設(shè)一道砼支撐，增加砼支撐對(duì)地墻的約束作用。 3、在每分塊墊層澆筑前，先進(jìn)行臨時(shí)鋼支撐的架設(shè)，每幅墻（6米）兩根支撐，鋼支撐底距坑底50cm。
基坑長(zhǎng)邊效應(yīng)顯著，導(dǎo)致地墻測(cè)斜值超出報(bào)警值	因適當(dāng)增設(shè)封堵墻，將大基坑分為若干小坑進(jìn)行開(kāi)挖。一方面、可減少長(zhǎng)邊效應(yīng)的影響；另一方面、可減少基坑有支撐暴露時(shí)間，減小基坑累計(jì)變形量。

　　四、結(jié)束語(yǔ)：
　　寧波軟土地層較之華東地區(qū)地質(zhì)具有更強(qiáng)的壓縮性和流變性，施工之前，應(yīng)對(duì)基坑結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了靜態(tài)分析與評(píng)估，并對(duì)基坑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化，合理設(shè)置變形控制指標(biāo)，在施工過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)采取一系列技術(shù)、管理手段來(lái)實(shí)現(xiàn)快挖快撐，控制基坑變形量，經(jīng)濟(jì)、合理的確保基坑開(kāi)挖安全。
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