软土地基基坑开挖的施工技术分析.docxVIP

?

?

软土地基基坑开挖的施工技术分析

?

?

李健

摘要：本文结合工程实例，对软土地基基坑开挖的施工技术作了详细分析，供参考。

关键词：软土地基；土方开挖；预应力管桩；

一、内容、特点

1、工程内容：某占地面积约59461平方米，本工程基坑土方开挖工程量约35万立方米，基坑开挖深度为4.8米。（人防位置为5.95米）基坑围护采用“放坡+格栅式重力式挡墙”支护方案。

2、特点：（1）地勘资料显示，工程在-2.5～-12m之间存在淤泥层，呈流塑状，该层淤泥具有低承载力、高压缩性、高灵敏性等特点，工程性质极差；（2）土方开挖时，淤泥容易出现滑坡，滑坡推力超出管桩最大允许水平推力；（3）在土方开挖时，施工机械或运输车辆作业产生的动荷载作用于淤泥，容易产生土体侧压力过大造成已完工的预应力管桩偏位或断桩。

二、地质情况

本工地自地表分层为素填土、淤泥层、各种粉粘土及淤泥质土，夹有粉砂、粉砂质土和粉土，全、强风化岩层。淤泥顶标高大部分都在-2.5～-3m范围内，最深在-6m～-12m之间，呈流塑状。该工程大开挖面深度为4.8m（人防区深度为5.95m），因此地下室底板和桩承台基础施工基本都处于淤泥层中。

淤泥的主要物理力学指标是：天然密度平均值1.55g/cm3，含水量平均值72.2%，孔隙比平均值1.924，粘聚力平均值7.3Kpa，内摩擦角平均值3.8°。该层淤泥具有低承载力、高压缩性、高灵敏性等特点，工程性质极差。

根据该土层的特点和该地区其他工地的情况，基坑土方开挖时可能会出现以下情况：开挖时流塑状和软塑状淤泥会往上涌及水平流动，造成工程桩严重倾斜或位移断桩而破坏。

三、管桩施工情况

本工程管桩施工采用PHC-125-A型管桩，单桩承载力特征值4200KN。从施工情况表明，大部分管桩都在-3～-4m。基础管桩大多在大开挖面以上，在土方开挖时由于软土抗剪强度很低，开挖过程中产生的水平推力容易造成基础管桩偏位或断桩情况。

四、方案的确定

根据工程实际情况，为了避免或减少在开挖过程造成管桩的偏桩和断桩，开挖前在±0.00铺砖渣或碎石修建车辆行驶便道，设置挖掘机工作平台，进行分层分段、淤泥土转运施工。通过在原地面设置车辆行驶路线和挖掘机工作平台，分层开挖降低桩两边土体的高差，达到降低水平土压力对管桩的影响。本方案通过降低对土体的扰动，降低偏桩的影响。工期适中，投资较小。

五、可行性分析

1、单桩水平承载力设计值Rh计算

以地勘孔K6与附近管桩施工情况如下所示：

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）计算单桩水平承载力设计值Rh，桩侧土水平抗力系数的比例系数m根据该岩土层的土体特性和经验取4MN/m4（随着开挖深度加深，要对应不同土层调整取值）。根据经验偏移量小于500mm的桩较少断裂，本工程单柱下的单桩之桩中心位置容许偏差为80mm；承台2～4根时的偏差为100mm，施工时考虑桩结构的安全和变形累计的影响，桩顶容许水平位移χoa取10mm，桩顶为自由约束，最后计算入下式：

Rh=α3EI*χoaVx=0.54083×91800×0.0102.441＝59.4KN

在土方开挖中，保证土方的水平推力小于该推力就可以保证管桩不至于较大的偏移。

2、滑坡推力的计算分析

放坡原则就是保证水平推力不要超过该值，利用理正岩土系列5.1版中的边坡稳定分析模块进行计算分析，以便寻找合适的水平推力。

2-1、分层开挖厚度的验算：

管桩顶以下开挖深度2.6m（即一次性挖到基坑底），其滑坡推力水平分力为113.97KN，超过管桩安全位移允许的水平推力，故不可行，往下调低开挖深度,当管桩附近分层开挖1m时：其滑坡推力水平分力为54.64KN，小于管桩安全位移允许的水平推力，故可行。

管桩周围土方分层开挖时的水平力计算简图

六、开挖技术

1、降排水措施

本工程的勘测报告数据显示，实测孔的地下水位埋深位于-0.31～-0.95米之间，基坑土方开挖前，每20m设置一个降水井（具体位置现场确定，以不影响运输道路设置）。

2、施工便道设置

严格按照基坑平面布置图设置临时便道，临时便道在基坑内填50cm的碎石或砖渣，并用挖土机整平、压实。

3、开挖平台

减少挖土机施工操作时对基坑土体的扰动，减少淤泥层土体的变形，选用以下几种方法设置开挖平台：

（1）对于地质条件较好的区域，直接下挖掘机或者垫钢板做为转运平台进行土方转运；

（2）对于淤泥厚度较深的区域，采用打木桩后上面垫钢板作为转运平台，减少挖土机施工操作时对基坑土体的扰动，平台面积6米×6米。

4、开挖方法

（1）挖土机首先开挖±0.00至标高-2.0米之间的素填土和填砂，开挖过程中，运土车辆必须始终在±0.00原地面的临时施工便道上行驶，开挖下一层淤泥可通过-2.0米的转运平