隧道基坑施工的处理实践

隧道基坑施工的处理实践

张严

张严（重庆金海岸开发建设有限公司）

摘要：某地下穿隧道工程位于临海软土地基，地质条件差，基坑深7.3m。经过设计方案比选，采用混凝土搅拌桩及灌注桩进行基坑支护，坑底采用抗浮桩以保证坑底加固效果，是一次成功的设计与施工范例。

关键词：软土地基；隧道基坑支护；抗浮桩

1工程概况及工程难点该下穿隧道工程采用箱形框架与U型槽相结合的结构形式，中间箱型框架结构段120m，两端的U型槽结构段分别180m、170m，顶板最大埋深约2m，基坑最深处距现状地表约7.3m。

根据地质勘察报告，基坑工程有关的主要土层有，回填时间不超过三个月的碎石填土和砂性填土，平均厚2.95m；近期人工围海吹填经真空预压后形成的淤泥质土，平均厚3.92m；平均厚16.76m的淤泥。

本工程施工场地属于近期人工围海吹填及回填形成，其中淤泥及冲填土层较厚，平均深度20m，具有高含水率、高液限、高孔隙率、流变性的特点，基坑开挖阶段需要开挖及外运土方58000m?，工程量大，根据整体工期安排，基坑开挖须在一个月内完成，更增加了施工难度。

2基坑支护设计进行基坑支护目的是防止基坑变形，基坑变形控制主要从引起基坑变形的原因、阻止基坑变形的方法两方面着手。前者是以主动的方式阻止基坑发生变形，如开基坑挖深度、施工顺序等。而后者是以被动的方式抵抗基坑的变形，如支撑体系、土体加固等。

2.1基坑开挖设计场地紧临大海，周边较空旷，基坑壁均为软弱土层，受潮汐影响很大，不利于基坑开挖。隧道施工采用直壁式支护大开挖方法，基坑开挖宽度29m，基坑最深处距现状地表7.5m。

2.2基坑加固方法(1)基坑加固方案比选国内沿海地区主要常见的软土地基基坑加固方案有CFG桩、预应力砼管桩、挤密碎石桩、挤密砂桩、水泥搅拌桩等，各种加固方案的取舍主要取决于基坑所处地区、地质水文情况、以及处理方案的经济性。

CFG桩桩体模量较大，承载力高，适用于桥头路基，但其施工工艺相对复杂，单桩工程费用较高；预应力混凝土管桩复合地基具有较大的承载力，适用于桥头路基，常用于处理深厚软土地基，但是单桩工程费用较高；挤密碎石桩特别适用于处理液化土夹软土，较水泥搅拌桩更具优势，但其不适合处理本地淤泥质土；挤密砂桩排水效果明显，容易成桩，适用于液化土或液化土夹软土地基，有利于加快地基的固结沉降速率，但处理后的地基，承载力和抗剪强度较低，不满足隧道基坑的承载力要求；水泥搅拌桩适用于淤泥质土及含水量30～75%的软弱土，加固深度在一般在18米以内，施工速度相对较快，工艺相对简单，处理效果好，造价低，故本工程采用此方法进行基坑加固。

(2)基坑边围护桩设计本工程基坑变形控制保护等级为二级，基坑外地面最大沉降量≤100mm，围护结构最大水平位移≤100mm。基坑周边较空旷，基坑壁均为软弱土层，基坑开挖时采用排桩加内支撑支护，四周用水泥土搅拌桩止水。基坑两侧为Ф800mm灌注桩，桩长20m，桩间距1m，桩顶浇筑钢筋混凝土压顶梁。灌注桩外侧施工双排Ф650mm水泥搅拌桩，桩间搭接150mm，加固深度4m。

坑底止水及抗浮桩采用水泥搅拌桩抽条加固，抽条宽度3m。该种坑底加固方式增加了坑底土体的整体性，很大程度上阻止了坑底淤泥的隆起，避免了深基坑因开挖卸载而引起的坑底回弹，同时减少了土体的压缩变形和围护桩的水平位移。

3施工技术措施3.1土体加固注意事项本工程基坑变形控制等级较高，在加固施工前需进行加固工艺的适宜性试验，通过试桩确定该场地条件下水泥掺量及操作技术参数。

坑底搅拌桩加固必须在基坑开挖前一段时间进行，施工中精确控制水泥掺量及施工速度，保证桩间咬合宽度，保证桩体质量和土体加固质量。加固后土体养护龄期不小于28天，保证在开挖时搅拌桩强度已满足要求。

3.2基坑土体开挖(1)土方开挖施工前整平场地，提前两个月进行地面排水和降低地下水位。基坑开挖时采用排桩加内支撑支护。在软土深基坑的开挖中，随着基坑挖深的增加，基坑周围土体塑性区的发展，基坑变形速率也会相应增加。进行分段阶梯分层开挖，减少每步开挖所暴露的基坑支护桩的无支撑时间，基坑排水采用明排的方式设置排水沟和积水井，保证基坑内排水畅通。

开挖时应合理确定开挖顺序和分层开挖深度，弃土不得堆放在基坑附近，防止土体失稳，接近坑底设计标高时宜采用人工挖土的方法，基坑开挖后严禁浸泡。

据地勘报告，在开挖深度范围内，土体主要为二次冲填土和淤泥，其强度低，工程性质差，属软弱土。针对该种软土地基，在开挖过程中遵循分段、分层开挖，随挖随撑的原则，纵向分段、竖向分层。

为确保基坑开挖纵向稳定，纵坡控制在1/3-1/4，开挖台阶高度或层厚不大于1m。

竖向先从原地面开挖至第一道支撑标高处，安装支撑并施加预应力，然后再进行土体开挖。开挖至第二道支撑标高处时，安装第二道支撑并施加预应力完成后方可继续开挖。

开挖的层面与支撑的层面相对应，每小段的开挖长度不应超过2道撑的范围（9m），每小段从开挖土方到架设支撑施加预应力不超过16个小时。

(2)基坑内排水在开挖过程中随时设置排水沟和集水坑，基坑开挖至每一个工作面都及时排水，确保基坑内不积水。根据开挖进度，沿支护桩内侧开挖排水沟，在基坑两侧设置集水坑，各安装一台10kw泥浆泵抽水。

3.3支撑轴力的施加及应急措施支撑轴力的施加可以在不改变最终轴力的基础上减少围护结构的变形和围护结构的内力。用油压千斤顶在支撑活络头处施加。预加力按设计轴力50％施加，加至规定值时应再检查各节点连接状况，并对节点进行加固。由于温度等原因造成预加轴力损失时需及时补加轴力至设计值。

随着基坑开挖的加深，基坑变形速率也会相应增大，当基坑变形的速率超过控制范围，接近警戒值，而支撑轴力未达到自身的规定值时，可增大支撑轴力来控制变形；当支撑的轴力接近或超过设计值时，需增加变形监测频率，时刻掌握基坑变形情况，必要时可以通过基坑外侧挖土卸载的方式减小土体对支护结构的侧压力。若卸载效果不明显，还可通过增设支撑来分解轴力，提高抗变形能力，阻止基坑变形进一步增大。

4现场安全管理基坑安全等级二级，基坑开挖施工现场安全管理在基坑变形控制方面也起到重要作用。现场安全管理主要包含施工材料堆放管理和施工机械管理。

坑边堆土或堆放其它重型材料可使坑侧土体产生较大的附加侧压力。在进行基坑稳定性验算中坑外地面超载取值为20KPa，因此，在坑边累计施工荷载不得大于20KPa。

紧靠基坑边缘时，对基坑支护结构作用的附加土侧压力最大值于坑外荷载几乎相等，对基坑变形影响很大，堆载距离对基坑围护结构影响十分敏感，因此在施工过程中严禁在基坑边缘堆放土方等重型材料。

施工机械在进行作业时要尽可能的远离基坑边缘，避免产生较大的附加侧向土压力。大型土方运输车严禁在基坑边缘形式。随着基坑的加深，进行下层土体开挖时需换用小型运输车辆运土，以减小坑外附加荷载。

当天施工结束，为保护成品，要把大型施工机械设备如挖机、吊机停靠在远离基坑且地基条件相对较好的场地。

5结语通过基坑加固方案比选，采取了合理可行的设计，在施工过程中从土体加固、土体开挖、支撑轴力等方面控制基坑变形，在施工质量、安全、进度等方面取得了平衡，保证了深基坑施工的顺利完成。

参考文献:[1]卜昌富.基坑边不同堆土方式与其所产生的附加土侧压力关系分析[J].建筑施工,33(11).[2]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京，中国建筑工业出版社，1997.