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象，內(nèi)容涉及基坑開挖方法(無支撐暴露時間)及其關鍵控制技術確定、基坑開挖變形分析及控制措施等，通過對該基坑開挖過程中存在的若干具體問題和教訓的總結(jié)，對類似軟土深基坑的開挖會有一定的借鑒意義。
　　關鍵詞 軟土深基坑，變形控制，關鍵技術
　　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：TU471.8 文獻標識碼： A 文章編號：
　　1工程概況
　　1.1工程概述
　　本基坑全長為303.1m，標準段寬度為19.9m，開挖深度為16.5m;西端頭井寬度為24m，開挖深度為17.8m;東端頭井為不規(guī)則的扇形，最寬處為43.4m，開挖深度為20.6m。
　　車站采用地下連續(xù)墻圍護結(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，標準段采用抽條加裙邊加固(每條加固區(qū)寬3m，間距6m)，強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，設計加固強度為1.2 Mpa。
　　西端頭井及標準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隔水層，應考慮為場區(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)基坑開挖已經(jīng)揭穿該層，圍護已經(jīng)將該層全部隔斷，作為一個封閉的基坑，采用坑內(nèi)降水，設置33口疏干井，水位控制在開挖面以下0.5～1.0m。
　　對于承壓井設計，通過對基坑底板的穩(wěn)定條件[6]驗算：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應大于安全系數(shù)下承壓水的頂托力。即：Σh·γs ≥ Fs·γw·H [1] ，通過驗算，本基坑需設置7口承壓井。
　　2基坑開挖控制關鍵技術
　　2.1遵循“時空效應”的基坑開挖方式
　　“時空效應”原理：在軟土基坑開挖中，適當減小每步開挖土方的空間尺寸，并減少每步開挖所暴露部分的基坑擋墻未支撐前的暴露時間，是考慮時空效應、科學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)定和變形問題的基本對策。
　　基于“時空效應” [2]原理的開挖施工特征：根據(jù)基坑工程設計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、開挖深度和地基加固條件，提出詳細的可操作的開挖與支撐的施工程序及施工參數(shù)。開挖與支撐的施工工序基本是按“分層、分步、對稱平衡”的原則來控制的，最主要的施工參數(shù)是分層開挖的層數(shù)、每層開挖深度，以及基坑連續(xù)墻被動區(qū)土體開挖后，未支撐前的暴露時間和暴露的寬度及高度[3]。
　　本車站基坑開挖過程中，提出單個土塊無支撐暴露時間的概念，根據(jù)“時空效應”原理，對于整個基坑分層、分塊，并對每單個土塊進行編號，同時要求單個土塊允許一次性開挖長度為6米(2根鋼支撐位置)，開挖高度為該層鋼支撐中心標高下500mm，不得超挖。對于單個土塊無支撐暴露時間測算，通過建立理論計算模型(如下圖)：土塊寬度6米，長度22米，高度3.5米，
　　T0時間=中間掏槽時間(掏槽9米寬度土方，兩側(cè)各預留6米土方);
　　T1時間=開挖暴露時間(開挖兩側(cè)預留6米土塊);
　　T2時間=鋼支撐牛腿焊接時間;
　　T3時間=鋼支撐架設及施加預應力時間;
　　無支撐暴露時間T= T1+ T2+ T3 。
　　根據(jù)目前基坑開挖管理及技術水平，對第一層、二層土方單個土塊開挖無支撐暴露時間已基本能控制在8～10小時以內(nèi);第三、四層土方可以控制在10～12小時以內(nèi);收底層土方可以控制在12～14小時以內(nèi)。
　　2.2縱向開挖放坡控制
　　現(xiàn)場縱向開挖放坡坡度應控制為1:4(高：長)，單個土塊開挖小坡度應控制在1:1.5。
　　2.3鋼支撐軸力預加及復加控制
　　基坑開挖過程中，鋼支撐架設后，發(fā)現(xiàn)力損失較為嚴重，現(xiàn)場管理人員應通過對鋼支撐預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，合理確定預加及復加軸力值。
　　本基坑設計預加軸力值應達到為設計值的70%~80%;實際預加軸力值為設計預加軸力值120%~150%。軸力損失后，在不超過鋼支撐的極限應力情況下，復加軸力可以達到預加軸力值的150%～200%。
　　2.4開挖前地基加固質(zhì)量控制
　　對于軟土地層開挖施工，前期必須對欠固結(jié)土體進行改良，現(xiàn)場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)試驗值(1.0×10-7cm/s) [7]，在降水效果不是很理想的情況下，對于軟土基坑的地基加固質(zhì)量顯得尤其重要。
　　(1)加固水泥用量過大，基底強加固區(qū)土體堅硬，小挖機難以挖除，甚至需要人工用風鎬鑿除，延長開挖時間;
　　(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 開挖變形情況分析及控制措施
　　由于本基坑長條形基坑“ 角點效應” 、“長邊效應”明顯，基坑底板澆筑完畢后，基坑測斜累計變形量全部超變形控制值，呈現(xiàn)兩頭小，中間大的趨勢;東、西端頭開挖至底板澆筑后，連續(xù)墻測斜累計值分別為74.16mm/60.84mm，標準段累計最大變形量為137.32mm，最大日變量達到13.7mm/d;同時，根據(jù)對于周邊建筑物、地面、管線監(jiān)測數(shù)據(jù)，單日最大變形值及累計最大變形值亦出現(xiàn)在基坑標準段中部位置。其中地表沉降累計量最大值為270.95mm，超過報警值(35mm)。
　　3.1本基坑主要變形規(guī)律：
　　(1)在基坑開挖前，對東端頭井基坑設計方案采取了優(yōu)化措施，支撐體系采用五道砼支撐，圍護結(jié)構(gòu)為厚度1m的地墻，圍護及支撐體系整體剛度及穩(wěn)定性較強，雖然東端頭井為不規(guī)則的扇形，且開挖面積較大，開挖寬度最大為43.3m，開挖深度為20.8m。開挖完成后的最大地墻累計測斜變形量為75mm。在工況不利的條件下，其累計變形量要小于標準段的變形量。即混凝土支撐體系的穩(wěn)定性遠遠強于鋼支撐體系。
　　(2)西端頭井為最先開挖的區(qū)域，其有支撐暴露時間最短，開挖第一層土方至開挖到底僅用了35天時間，因此其地墻測斜累計變化量最小，開挖完成后的最大地墻累計測斜變形量為60mm，其累計變形量遠遠小于標準段的變形量。即基坑“邊角效應”，快挖快撐理論突出。
　　(3)由于本基坑長度為303m，開挖周期長達半年之久，且整個基坑未設置封堵墻，雖然標準段開挖深度較淺，但由于在開挖過程中，有支撐暴露時間過長及基坑長邊效應顯著，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，基坑中部標準段的地墻累計測斜變形量最大，變形最大值達138mm。即基坑長邊效應非常顯著。
　　3.1開挖變形較大原因及措施措施：
　　表1：主要原因及控制措施

基坑變形過大原因	應對措施
開挖進尺過長，無支撐暴露時間過長	1、嚴格控制每分塊土方的開挖長度在8m以內(nèi)；嚴禁超挖，每層土方開挖深度控制在鋼支撐底以下30cm。 2、確保挖土機械完好率、土方車數(shù)量及鋼支撐數(shù)量等。 3、每次開挖結(jié)束時，提前做好下一工序準備工作，確保工序及時有效的銜接。 4、基坑收底階段，減小開挖進尺，分塊澆筑墊層，每開挖6m~8m便及時進行墊層澆筑，墊層澆筑完成后再進行后續(xù)土方的開挖。同時，收底時提高墊層的砼標號及添加早強劑，采用C40加早強的混凝土進行墊層澆筑，使墊層強度快速增長來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置，提高挖土效率。
鋼支撐軸力損失，軸力小于設計軸力值	1、開挖下一層土方時，對上一層土方的鋼支撐進行軸力復加。 2、加強對支撐架設及預加軸力的質(zhì)量控制，防止因端面不平整或鋼楔塊不到位等原因，造成軸力損失過大，并及時對鋼支撐按分次復加軸力。 使軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)維持在設計軸力值。
坑底處于淤泥質(zhì)粘土，土質(zhì)較差，靈敏度較高，在開挖收底階段，導致地墻測斜值報警	1、采取主動控制措施，即將第三道單拼鋼支撐改為雙拼鋼支撐，同時，對收底有下翻梁處提前進行臨時支撐架設。 2、第五道支撐（鋼支撐）處增設一道砼支撐，增加砼支撐對地墻的約束作用。 3、在每分塊墊層澆筑前，先進行臨時鋼支撐的架設，每幅墻（6米）兩根支撐，鋼支撐底距坑底50cm。
基坑長邊效應顯著，導致地墻測斜值超出報警值	因適當增設封堵墻，將大基坑分為若干小坑進行開挖。一方面、可減少長邊效應的影響；另一方面、可減少基坑有支撐暴露時間，減小基坑累計變形量。

　　四、結(jié)束語：
　　寧波軟土地層較之華東地區(qū)地質(zhì)具有更強的壓縮性和流變性，施工之前，應對基坑結(jié)構(gòu)風險進行了靜態(tài)分析與評估，并對基坑設計方案進行了優(yōu)化，合理設置變形控制指標，在施工過程中，應通過采取一系列技術、管理手段來實現(xiàn)快挖快撐，控制基坑變形量，經(jīng)濟、合理的確保基坑開挖安全。
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