施工技术与应用 基于软弱地基深基坑支护施工技术探讨 摘要：文章通过某工程案例，分析软土地区深基坑支护设计方案，探讨深基坑施工工艺及施工技术要求，最后分析基坑开挖稳 定性计算。 关键词：深基坑，支护设计，施工技术；稳定性 １工程背景 本工程基坑位于某软土地区，东西宽为５００ｍ，南北长度约为１６０ｍ。基坑 ３．２支撑体系施工技术要求 １）施工放线应按照平面图及相关尺寸进行测量定位； ２）放坡开挖段应进行试验段开挖，验证设计参数，以指导后续施工，并在 周边环境较为简单，工程建设范围地形开阔，地势平缓，基坑周边无重要建、 构筑物。本工程基坑开挖深度约７．３ ｍ，基础为混凝土桩基础，上部结构为钢 结构，高度约４０ｍ。基坑支护示意图见图１。 图１基坑支护示意图 ２基坑设计方案 综合考虑地质条件、周边建筑物情况、基坑整体安全性、经济性、施工便 捷等因素，基坑采用钢板桩支护＋水泥帷幕墙。钢板桩选用４０ｂ型工字钢（钢 材为Ｑ２３５Ｂ）支护，桩长１８ｍ，基坑内竖向设置２道钢支撑（距坑顶１，０ ｍ，３．０ ｍ），采用４，６００ｘ１０钢管间距４５００ ｍｍ，钢材为Ｑ２３５Ｂ；钢围檩采用双拼５００ｘ ３００ｘ１０￣１６Ｈ型钢，钢材为Ｑ２３５Ｂ。围檩在支撑位置和转角位置设肋板加强。 水泥帷幕墙采用ｔｈ７００＠４５０双轴水泥搅拌桩，采用４２．５级普通硅酸盐水泥， 水泥掺入比不小于１８％。水灰比０．５５，桩身２８ ｄ抗压强度不低￣：：１Ｍｐａ。 ３施工工艺研究 ３．１基坑开挖施工工序 １）先进行水泥搅拌帷幕墙施工，再进行钢板桩施工； ２）基坑开挖至第一道支撑下０．５ ｎｌ，架设第一道围檩及支撑； ３）基坑开挖至第二道支撑下０．５ ｒｔｌ，架设第二道围檩及支撑； ４）基坑开挖至坑底，及时施工混凝土垫层： ５）施工结构底板及侧壁，待底板达到设计强度后拆除第二道支撑，施工 至第一道支撑下方； ６）待结构侧壁达到强度后基坑内分层回填并压实，压实系数 不小于０．９４。拆除第一道支撑并施工其余结构。基坑开挖过程钢板桩支 护示意图见图２。 ４－０ ｍ ；—一 图２钢板桩支护示意图 施工过程中及时做好坡面防护，放坡段周边超载小于１５ ｋＰａ； ３）应做好搅拌桩施工控制，桩位偏差不大于５ｃｍ，桩身倾斜不大于１％： ４）基坑开挖前应检验水泥搅拌桩的桩身强度，强度指标应符合设计要求； ５）型钢围檩必须加钢肋，在支撑部位增设钢肋。 ３，３基坑降水施工技术 １）基坑降水应遵循“分层降水，按需降水”的原则； ２）应进行降水试验，以确定或修正降水设计参数； ３）基坑内水位于每步开挖面以下１ｍ，如果坑内水位未达到设计要求，不 得进行土方开挖。降水的同时应进行坑外水位观测，坑外观测水位比原地下 水下降值不宜大于０．５ ｍ； ４）加强坑内的排水措施，防止基坑内积水； ５）如果降水时或开挖过程中围护结构发生渗漏水现象，必须立即停止开 挖及降水，同时采取有效措施进行止水堵漏。 ３．４挖土施工技术要求 １）基坑开挖前，应根据工程结构形式、基坑深度、地质条件、气候条件、周 围环境、施工方法、施工工期和地面超载等资料确定基坑开挖方案，并按相关 规定组织专家论证。 ２）土方开挖应充分应用“时空效应”，分层、分段、对称、平衡、限时开挖， 并要求随挖随撑；做好基坑的排水，减少坑壁土体的暴露时间。 ３）在开挖过程中，施工单位应对纵坡进行计算分析，并采取相应措施，以 确保纵坡稳定。纵向放坡开挖时，应在坡顶设置截水沟或挡水堤，防止地表水 冲刷坡面和基坑外排水回流渗入坑内，开挖边坡应做好边坡保护措施。基坑 开挖后应及时设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水。 ４）机械开挖时挖土机械和车辆不得在支撑或纵坡坡顶行走操作，严禁挖 土机械碰撞支撑、井点管、围护墙。坑底应保留２００ ｉｎｌｎ～３００ ｍｍ厚土层用人 工挖出修整，防止扰动。 ５）土方开挖时，弃土堆放应远离基坑坡顶线，严禁在坑边２０ｍ范围内堆 放弃土。基坑边缘堆置建筑材料，或沿挖方边缘移动工具和机械，距基坑上部 边缘不应少于２ｍ，并且在施工期间地面超载不得大于设计值１５ ｋＮ／ｎ＇？。 ４基坑开挖稳定性计算 ４．１整体稳定性计算 基坑整体稳定性计算借助ＦＲＷＳ７．２软件进行分析计算，整体稳定计算 方法采用瑞典条分法，考虑水平应力。基坑应力状态计算方法采用总应力法。 土钉法向力折减系数￡ ＝０．５，土钉切向力折减系数∈ １．Ｏ；锚杆法向力折减 系数 ＝０．０，锚杆切向力折减系数 ＝０．０，桩墙抗滑考虑方式为滑面绕桩， 滑弧搜索不考虑局部失稳，考虑开挖工况，搜索范围为坡顶全范围及坡底 １０．０ ｍ，搜索方法为遗传算法。 １）工况一：开挖至３．５ ｍ（深１．０ ｍ）。经计算圆弧滑动搜索，最危险的滑 弧圆心（Ｏ．９７ ｍ，－０．８２ ｍ），半径１．８９ ｍ，起点（一０．７４ ｍ，０．００ ｍ】，终点（１．５ ｍ， １，０ １３３）。 基坑周围土体受到的下滑力Ｆ１＝１４．３４ ｋＮ，ｍ，土体在钢板桩支护作用下 的抗滑力Ｆｚ＝４０．９０ ｋＮ／ｍ，土钉及锚杆的抗滑力为０，安全系数‘ｐ＝Ｆ：／Ｆ ： ２．８５。 ２）工况二：开挖至一２．８ Ｉｎ（深７．３ ｍ）。 经计算圆弧滑动搜索，最危险的滑弧圆心（一８＿３９ Ｉｎ，一Ｏ．００ ｍ），半径 ２１．６５ Ｉｎ，起点（－３０．０４ ｍ，０．００ ｍ），终点（１２．００ ＩＴＩ，７．３０ ｍ１。 基坑周围土体受到的下滑力ＦＩ＝９６９．６４ ｋＮ／Ｉｎ，土体在（下转第３７４页） ‘３６５・ ｊ舀髓母四 （５）地下水位监测 施工技术与应用 点监测区和非重点监测区，重点监测区按下表确定监测频率，非重点监测区 在基坑土方开挖前，坑内需进行降水处理，其主要目的是通过地下水位 在下表的基础上可以适当减少监测频率。根据相关设计图纸、有关规范和类 降低使土体固结从而提高基坑被动区土体强度，同时为土方开挖创造良好的 似工程经验确定基坑监测各项目的报警值。 施工环境。但由于坑内降水后引起基坑内、外水位差加大，坑外地下水土有可 表２基坑监测报警值 能向坑内流失，严重时会导致基坑围护体、周围建筑物和地下管线的破坏；为 序号 监测内容 日报警值 累计报警值 备注 此地下水位监测是保证基坑施工安全的重要部分。 ｌ 连续墙墙顶垂直位移 ±３ｍｍ／日 ２‰Ｈ （６）坑周地表沉降监测 由于基坑的开挖，使得基坑外侧土体由于应力场的改变而产生沉降，影 响显著区域一般在２倍基坑开挖深度范围内。 ０ ｃ ２ ３ ４ ５ ６ 围护结构顶部水平位 支撑立林垂直位移 支撑轴力监测 地下水位监测 坑外地表土体沉降 ±３ｍｍ／目 ±２ｍ／日 ±３０Ｏｖａａ＇／曰 ±２ｍ／日 ２‰Ｈ ２‰Ｈ ≥设计值８０％ ±ｌＯ００ｍ￣ ２％ｏＨ Ｈ为基坑 开挖深度 ●ｃｘ地下连续墙墙体水平位移 ４测点布置要求 表３基坑测点布置要求 序号 监测内容 测点布置要求 ▲ＱＤ地下连续墙墙顶沉降 ０ ｃＪ地表沉降 一ｉ柱沉降 （ ｚＬ支撑轴力 ＳＷ地下水位监测 １ ２ 连续墙墙顶垂直位移 沿基坑周边布置，测点距离不大于２０ｍ，且每边 不少于３个测点。 围护结构项部水平位移 在围护墙内预埋测斜管，与围护墙深度相同，观 和沉降 测点间距２０－３０ｍ，基坑每边都保证有监测测点。 支撑立柱垂直位移 支撑轴力监测 地下水位监测 坑外地表土体沉降 沿基坑纵向每２个开挖段一个。采用水准仪进行 测量，测点具体布置在主断面立柱上端，以减小 引点造成的误差。 采用轴力计，测试截面选择在不产生拉应力的截 面布置，一般沿慕坑纵向每２个开榨殷一妇。 图５测点布置图 ３．３监测频率 ３ 表１基坑监测频率 编号 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｉ０ ｌ１ 施工工况 施工前 桩基施工 围护结构施工 地基加固或降水 开挖Ｏ～５米 开挖５～ｌ５米 开挖＞ｌ５米至浇垫层 浇好垫层～浇好底板 浇好底板后７ｄ内 浇好底板后７ｄ￣３０ｄ 浇好底板后３Ｏｄ～１８０ｄ 监测次数 至少测２次初值 １次／７ｄ １次／２ａ １次／７ｄ １次／２ｄ １次／ｌｄ ２次／ｌｄ １次／２ｄ １次／２ｄ １次／７ｄ １次／１５ｄ ４ ５ ６ 沿基坑长边至少布置２个，环境要求较高时可适 当加密。 采用围护结构顶同一观测断面布置，量测卜２倍 基坑深度范围内的地表沉降。 ５结语 随着城市化进程的不断加快，基坑工程向着更大、更深和环境条件更复 杂的方向发展，苏州站深基坑工程监测技术，自项目开工到结束，通过实际基 坑监测数据在整个基坑支护施工过程中分析，并与支护结构理论计算值的对 比，验证基坑工程所采用支护方案的科学性。为建筑基坑支护方案的优选提 供了有效的手段，对提高施工安全性、加快工程进度、降低成本有重要的现实 意义。 注：（１）监测频率可根据数据变化情况作调整； （２）当测量数据报警或有突变时应加密测试频率。 ３．４监测报警值 参考文献 ｆ１１柯亚恩．临近地铁深基坑开挖安全施工实例分析．国外建材科技 ｆ２１廖军、陈晖、周华林等．上海世博西综艺大厅网架结构改建中的施工安全监 测．建筑施工，２００９（５） 实施时针对现场的施工步骤，尤其在基坑开挖期间，根据开挖段区分重 （上接第３６５页）钢板桩支护作用下的抗滑力Ｆ２＝２ ０８７．９６ ｋＮ／ｍ，土钉及锚杆 的抗滑力为０，安全系数 ＝ Ｆ。＝２．１５。 经验算基坑的整体稳定性满足要求。 ４．２坑底抗隆起计算 ５结语 本文通过数值计算软件辅助工具计算，得出在土质情况比较好的软土地 区，采用钢板桩作为支护结构的小型深基坑在开挖过程中，基坑整体稳定性、 当计算坑底抗隆起时，滑弧中心为坑底，采用自动搜索最危险滑弧面，应 坑底抗隆起、墙底抗隆起安全系数均能满足现场施工需要，并且在基坑开挖 力计算状态采用总应力法，忽略垂直滑面阻力，考虑一定滑面水平应力及桩 过程中也得到证实，希望能给类似的工程一点借鉴作用。 墙弯曲抗力。经计算基坑坑底土体受到的下滑力Ｆｌ：７５３．９ ｋＮ／ｍ，基坑坑底 参考文献： 所受到的抗滑力Ｆ ７４３．４ ｋＮ／ｍ， …１喻自深深基坑降排水方案选择及施工探讨［Ｊ］＿建筑与文化，２０１２（６）：８８． 每延米墙体抗滑力Ｑ＝６９．８ ｋＮ／ｍ，安全系数 ＝（Ｆ２＋Ｑ）／Ｆ１＝１．０８。经计算 『２同济启明星深基坑支挡结构ＦＩ２］￣ＷＳ７．２ ２０１３［ｚ Ｊ 当开挖到基坑底部时坑底土体处于稳定状态，不会出现隆起现象。 『３１常士骠，张苏民．工程地质手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００７． （上接第３７１页）经验丰富的老机手进行碾压作业，保障碾压压实度的合格 路面施工技术规范ＢＴＧ Ｆ４０要求，本沥青混合料加热温度１８０￣Ｃ，沥青混合料 出料温度１７０＇＇：Ｃ，混合料摊铺温度不低于１６０％，初压温度不低于１５０￣Ｃ，路面压 率，从而提高整个单位的施工工艺水平。 实成型的最终温度不低于１２０＇１２，开放交通温度低于５０￣Ｃ。 ４．４科学配比沥青 严格控制沥青质量，沥青质量抽检应随机抽取多桶混合后试验。改性沥 ５结束语 青应加强对５￣Ｃ延度的抽检，施工过程中应每天抽检１次，乳化沥青用作透层 时其沥青含量应控制在３５％～４０％之问，用作粘层时其沥青含量应控制在５０％ 总而言之，通过提高提高沥青路面在斜坡弯道处压实度，能够有效提高 以上，分隔墙顶面必须高于料堆坡脚至少５０ｅｍ以上，密级配沥青混合料配合 项目工程的合格率，保障整个路段的施工质量，按期安全高效的完成所有工 比设计时，目标空隙率力争控制在４％。 作面施工。但是我们也必须清醒地认识到大多数施工人员还没完全熟练的掌 ４．５控制沥青混合料温度 握施工技术要点，质量控制的稳定性还必须进一步验证，沥青行业竞争越来 根据本项目的环山公路坡度，施工环境温度，摊铺碾压的设备条件等，所 越激烈，因此，企业必须要靠自身的实力用优秀的管理水平和施工质量来赢 采取实施的沥青材料配合比要求不同，所以温度控制也不同，按照《公路沥青 得口碑，逐步提高行业中的品牌效应。 ‘３７４‘