軟土基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)

阮 焱

中國(guó)有色金屬工業(yè)第十四冶金建設(shè)公司 云南 昆明 650031

【摘 要】在軟土基坑涉及到的各種如港口碼頭、水利工程或是房屋的建筑中，基坑和種種樁體的支護(hù)施工技術(shù)是工作人員關(guān)注的重點(diǎn)，采用灌注樁支護(hù)對(duì)軟土基坑進(jìn)行開挖施工，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都非常合理，本文針對(duì)軟土基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】軟土基坑；開挖；支護(hù)；施工技術(shù)

軟土基坑在我國(guó)很多的地區(qū)非常常見(jiàn)，它有其自身的特點(diǎn)，比如孔隙通常較大、含水量較高、壓縮性較大、滲透系數(shù)較小、抗剪強(qiáng)度較低，且固結(jié)較慢，因?yàn)檐浲粱拥某休d力也比較低，所以不是天然地基的成品，應(yīng)用到港口碼頭、水利水電或是道路橋梁中，樁體結(jié)構(gòu)支護(hù)以及樁基礎(chǔ)被廣泛采納。當(dāng)前，樁體結(jié)構(gòu)包括很多，但主要應(yīng)用的有鉆孔灌注樁、預(yù)制混凝土樁等等，在整個(gè)施工過(guò)程中，受到地基阻力或其他擠壓因素的干擾，樁體很容易發(fā)生偏移，尤其是在基坑開挖的過(guò)程中，由于軟土側(cè)壓力通常都比較大，樁基四周的土層在回填時(shí)呈現(xiàn)不對(duì)稱的狀態(tài)，加上測(cè)壓的壓力，樁的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大程度的偏移，嚴(yán)重的還會(huì)斷裂，導(dǎo)致工程產(chǎn)生局部破壞，甚至整體上受到影響[1]。由此可見(jiàn)，針對(duì)軟土基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)，在當(dāng)前的市場(chǎng)與工程具體工作中有著非常重要的研究?jī)r(jià)值。本文加入一些實(shí)例，對(duì)此進(jìn)行探討。

1.軟土基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)簡(jiǎn)介

軟土基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)，也就是土建工程在整個(gè)施工過(guò)程中，為了使得周邊環(huán)境以及施工基坑安全，對(duì)基坑的側(cè)壁以及周圍環(huán)境采用支擋、保護(hù)或加固等技術(shù)方式，這些措施與軟土基坑技術(shù)是并存的。具體到技術(shù)的操作上，它主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)[2]：首先，軟土基坑工程采用技術(shù)比較復(fù)雜，并且涉及到很多方面的專業(yè)問(wèn)題，范圍較廣，中途存在的影響因素和變化因素比較多，所以為施工的整個(gè)過(guò)程埋下不少安全隱患，也就成為了土建施工的重難點(diǎn)。其次，支護(hù)的相關(guān)設(shè)施是一種臨時(shí)的工程，會(huì)因?yàn)橹車煌牡刭|(zhì)條件和區(qū)域條件，表現(xiàn)出各種結(jié)構(gòu)與形式。最后是施工包含了很多的具體環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)之間緊密聯(lián)系，只要有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，那么很有可能對(duì)整個(gè)工程的施工質(zhì)量產(chǎn)生或大或小的影響。

2.軟土基坑支護(hù)施工技術(shù)在當(dāng)前土建施工工程上的應(yīng)用

在當(dāng)前的軟土基坑開挖與支護(hù)施工當(dāng)中，存在了一些問(wèn)題。首先，不重視基坑在開挖施工過(guò)程中的空間效應(yīng)，或是工作人員沒(méi)有完全理解空間效應(yīng)的內(nèi)涵，使得基坑的邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)的情況，這就為后續(xù)的施工埋下安全隱患。其次，沒(méi)有精準(zhǔn)計(jì)算支護(hù)壓力的具體情況，軟土基坑支護(hù)的壓力計(jì)算較為復(fù)雜，需要結(jié)合土體相對(duì)應(yīng)的物理參數(shù)，采用庫(kù)倫公式或是朗肯公式，一旦中途計(jì)算錯(cuò)誤，那么就會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。最后，與設(shè)計(jì)總要求不符，在當(dāng)前的施工階段，很多施工單位為了加快工期的進(jìn)度，嚴(yán)重忽略了設(shè)計(jì)的要求，只按照施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有關(guān)操作，隨意改動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響了軟土基坑支護(hù)的功能作用發(fā)揮，也就影響了工程的質(zhì)量，出現(xiàn)施工過(guò)程的安全問(wèn)題。

3.實(shí)例分析

3.1工程情況

一體育中心站區(qū)的隧道兩端里程為XK0+611.664～XK2+084.9，整條線路長(zhǎng)約1474m，整體地勢(shì)較為平坦，經(jīng)過(guò)研究討論決定采用明挖方法進(jìn)行施工，基底在加固期到來(lái)以前抽條加，采用3m的加固條每隔3m鋪開，后期改為500mm，保證1m×1m的間距?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁與水泥土攪拌樁咬合聯(lián)合支護(hù)，經(jīng)過(guò)測(cè)量的樁長(zhǎng)在16m到19.6m之間，鉆孔樁的直徑為800mm，深攪樁的直徑為650mm，兩者咬合的長(zhǎng)度為200mm，基坑的深度在9m到12m之間，設(shè)計(jì)后為2～3道鋼管進(jìn)行支撐。區(qū)間的范圍由上到下為人工、淤泥、粉質(zhì)、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。在明挖隧道的粉質(zhì)粘土層中，由于具有靈敏度高、含水量高、壓縮性強(qiáng)、震動(dòng)力強(qiáng)的特點(diǎn)，因而土層的滲透系數(shù)非常之小，土體的含水量疏干難度非常之大，依靠區(qū)間局部存在承壓水，而沿線的魚塘與河流占據(jù)區(qū)間整個(gè)面積的五分之二以上，所以此處的淤泥可以深入埋置。

3.2軟土基坑開挖和支護(hù)的施工

3.2.1方案簡(jiǎn)述

因?yàn)楣こ痰幕状蠖酁橛倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土層，而隧道的結(jié)構(gòu)也大多數(shù)都處于這層土層之中，所以土層的工程性質(zhì)也具備了含水量高、靈敏度高、壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低的特點(diǎn)。土層的局部有輕微的振動(dòng)液化土體，部分則為流塑的狀態(tài)，所以穩(wěn)定性較差，而地下水源非常豐富，圍護(hù)樁的插入也較小，所以基坑在開挖以前必須對(duì)土體進(jìn)行加固，采用真空管降水的方法提前三周時(shí)間對(duì)降水土體進(jìn)行加固。在這個(gè)施工過(guò)程中要注意的事項(xiàng)是，沿著縱向并根據(jù)限定的長(zhǎng)度一段一段進(jìn)行開挖，每個(gè)開挖段的地方開始分層，小段開挖，邊挖邊撐，在規(guī)定的時(shí)間要求內(nèi)最小程度地施加支撐預(yù)應(yīng)力，同時(shí)進(jìn)行基坑排水工作，盡可能減少基坑暴露在外的時(shí)間。

3.2.2施工工藝的流程

準(zhǔn)備工作——降排水——土體——支撐——土體——支撐——土體——支撐——處理基底——進(jìn)入下一循環(huán)

3.2.3施工過(guò)程中采用的技術(shù)措施

（1）井點(diǎn)降水，對(duì)土體進(jìn)行加固[3]。針對(duì)前期現(xiàn)場(chǎng)收集的有關(guān)大管井、真空管井的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，決定采用真空管井的井點(diǎn)降水、土體加固的方法實(shí)現(xiàn)施工效果。經(jīng)過(guò)測(cè)量，管井的直徑是300mm，深度是20m，具體到開挖施工基坑時(shí)，要根據(jù)土體的降水效果進(jìn)行，在中途中不斷調(diào)整和優(yōu)化方案。這一工程采用的方案是設(shè)置兩排的井在基坑中部與外部，保證中外部的間距是7m。以設(shè)計(jì)要求為依據(jù)，降水深度要保證在基坑地面的3m距離以下，才能滿足土體抗力的要求，防止降水導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)地面下沉的情況。在這個(gè)要求的基礎(chǔ)上，再布置井點(diǎn)濾管以及水位觀測(cè)，要在開挖的一個(gè)月時(shí)間前進(jìn)行，使得土體進(jìn)行開挖時(shí)已經(jīng)固結(jié)排水，并保證降水封堵之前保持運(yùn)行。降水以后，要定期觀測(cè)預(yù)先設(shè)置好的水位觀測(cè)孔，檢查水位的降落情況。

（2）保證足夠的支撐設(shè)備。在開挖工作進(jìn)行以前，工作人員要先檢查設(shè)備是否足夠合理，如支撐配件、接頭支撐、預(yù)應(yīng)力支撐的油泵裝置等等，這些工程所采用到的設(shè)備必須備齊，避免出現(xiàn)在安裝支撐時(shí)因?yàn)槿鄙俑鞣N支撐條件而導(dǎo)致施工時(shí)間延長(zhǎng)的情況。

（3）保證專業(yè)的開挖設(shè)備。適用于基坑開挖的專業(yè)設(shè)備包括中小型挖掘機(jī)、長(zhǎng)臂挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、吊車以及自卸汽車等等。

（4）土體開挖施工。整個(gè)土體開挖施工過(guò)程必須遵循符合實(shí)際情況的要求以及施工的專業(yè)流程，及時(shí)在土方開挖以后完成橫撐施工，由上到下采用分層開挖的形式，為了預(yù)防邊墻超挖導(dǎo)致基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，可先采用機(jī)械進(jìn)行開挖，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)格平整，并對(duì)墻保留25cm左右的人工清土距離，進(jìn)行縱向的刷坡。第一層保證高度為3～4cm，第二層保證高度為4cm，第三層的高度則為3cm，每?jī)蓪又g保留2～3cm長(zhǎng)度的臺(tái)階，再用人工開挖的方式對(duì)基地20～30cm距離進(jìn)行開挖。第一層采用中型的開挖機(jī)進(jìn)行，由開挖到裝渣一次到位，后兩層則可采用小型挖掘機(jī)進(jìn)行開挖和修整，隨后采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)將土層倒運(yùn)自卸汽車中。如果開挖機(jī)在工作到基坑中間位置而無(wú)法工作時(shí)，那么剩下的土體則需要人工進(jìn)行開挖，長(zhǎng)臂挖掘機(jī)無(wú)法倒運(yùn)的情況下，可采用汽車吊垂直提升裝車進(jìn)行運(yùn)輸?；拥臋M向開挖時(shí)，可先由土體的中心進(jìn)行開挖，完成中心開挖工作后緊隨土體兩側(cè)，開挖過(guò)程中要時(shí)刻留意到坡面的防護(hù)情況[4]。另外，基坑內(nèi)部的土方放坡坡度必須在1：2以上。

（5）鋼支撐安裝。每一層土體的每一個(gè)小段開挖時(shí)，一旦挖出至支撐的位置，就要及時(shí)對(duì)安裝點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)定，保證支撐的端部和中心的位置誤差在15mm以內(nèi)，也就是完全根據(jù)設(shè)計(jì)的要求在地下的墻面上測(cè)出兩端和圍護(hù)樁接觸點(diǎn)的誤差距離，才能保證墻面垂直位置的準(zhǔn)確性，并畫上標(biāo)志，準(zhǔn)確量出接觸點(diǎn)支撐的長(zhǎng)度，可以在地面根據(jù)具體情況配置支撐，用吊機(jī)吊運(yùn)。在人工輔助完成后施加一定的預(yù)應(yīng)力，保證在支撐端部位置設(shè)置專門的頂力座，采用千斤頂分配兩側(cè)均勻工作，一旦頂力達(dá)到預(yù)頂力的60%左右，就可以安裝鎖緊片。如果土體的穩(wěn)定性較差或是有些應(yīng)力過(guò)于集中，那么就要采用以下的施工方法：安裝鋼支撐，繼而繼續(xù)對(duì)該層土進(jìn)行開挖。

（6）檢查并處理基底。完成基坑的開挖以后，要在8h的黃金時(shí)段內(nèi)將混凝土澆筑，預(yù)防基底出現(xiàn)軟化的情況，同時(shí)保證在5d時(shí)間內(nèi)做好底板混凝土的施工工作，繼續(xù)完成其他的工序，才能使得基坑的穩(wěn)定性有所保障。

4.信息化施工在軟土基坑開挖和支護(hù)施工的應(yīng)用

在軟土基坑開挖和支護(hù)施工的過(guò)程中，由于涉及到淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的情況，所以除了加強(qiáng)及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以外，還要采用信息化的手段。