例析软土地基基坑开挖
例析软土地基基坑开挖
1.工程概况
连盐铁路北起连云港市赣榆北，南接新长铁路盐城北站，线路正线全长232.2公里，项目总投资259.8亿元，设计标准为双线、电气化牵引、时速200公里的客货共线Ⅰ级铁路。我项目部承建Ⅳ标段，其中包涵区间路基一段，特大桥一座，车站两座。
2.工程地质
项目位于滨海平原区，地势宽广平坦，工点内地层为第四系全新统冲积、海积和第四系上更新统冲洪积黏性土，淤泥，粉土，粉类土等地层，地质条件多以软土地基为主，具有天然孔隙比大、压缩性高、渗透性低、抗剪强度低等特点，且地表下1.5米左右即为较厚的低承载力淤泥质土，地下水主要为孔隙潜水，埋深0.5m-1.5m。赋存于第四系地层中，地下水丰富。
3.下面结合工程实例，分别介绍在復合地基、软土地基下的基坑开挖
3.1复合地基基坑开挖
1）放坡开挖（适用于基础底标高处于淤泥层以上的基坑，开挖深度可达3米）
首先根据设计图纸，确定基础埋深，当为浅基坑开挖时，可以结合以往的施工经验选取合理的放坡系数，直接从涵洞基础中间往两端开挖，一般情况下选取1：1的放坡系数，同时挖出的土应及时运走，基坑周边5米范围内应严禁堆土，减少动荷载对基坑的影响，此时尽管基坑低为地淤泥层，但由于管桩、水泥搅拌桩形成一定的约束，基坑周围土体能保持稳定，可简化施工工艺，节约施工成本。
2）PHC管桩+钢板桩互相配合开挖（适用于复合地基深基坑开挖，开挖深度达5米）
在复合地基中，当基坑为深基坑时，由于基坑低为深度较厚的淤泥层，土的自重大于土的主动土压力，易引起四周土体坍塌，仅仅依靠PHC管桩的抗剪承载力时，已经很难完全约束周边土的变形，且由于土的侧压力较大，极易造成PHC管桩的倾斜甚至抗剪断裂，从而不能起到承载基础的作用。由于预应力管桩是高强混凝土构件，其抗压能力很强，为了减小预制管桩侧向剪应力，本着施工安全，兼顾经济合理的原则，故采用PHC管桩+钢板桩互相配合的开挖方法。将拉森钢板钢打入预应力管桩之间，然后用围凛将钢板桩和管桩联系成一个整体使其一起受力，充分利用管桩受压性能，既能保障管桩施工质量，又能节约施工成本。
3.2软土地基基坑开挖；
1）简易钢板桩支护开挖（适用于基础底标高处于淤泥层1.0m～2.0m的基坑）
简易钢板桩作支护是常用的基坑支护形式，在钢板桩施工前，先把承台的外轮廓线放出来，为方便承台的施工，每个方向外扩1.5m，作为辅助开挖线，结合地勘报告、建筑施工计算手册第三章支护工程和现场施工经验确定钢板桩的长度，一般为开挖深度的3～5倍，我们选用了9m长的I40钢板桩，钢板桩隔一插一，由于淤泥层的承载力极低，钢板桩全部压完后，如进行基坑开挖，钢板桩极易倾斜，基坑容易坍塌，极不安全，故需在钢板桩周围设置一道围檩，由内支撑和角撑进行加固，施工完后，进行基坑开挖，遇到处理不到的位置需要人工进行清理，基坑周边尽可能减少动荷载的影响，一次挖成后，及时浇筑承台的垫层，进行下一道工序施工。
2）钢板桩+多道围檩配合开挖（适用于基础底标高处于淤泥层3m～5m的基坑）
对于深基坑承台施工时，考虑到深基坑开挖是一项比较复杂和危险性较高的工程，有关深基坑的安全事故也时有发生。故采用较长拉森钢板桩+多道围檩的基坑支护方案。为了节约成本，充分利用资源，首先用挖土机沿开挖线挖探沟，沟底标高为地表下0.5m，以便钢板桩插入土层深度更深，挖完后，根据地勘报告、承台埋深、施工经验确定钢板桩的长度，对于深基坑，一般选用15m长的I40钢板桩，钢板桩两两相扣，待四周的钢板桩全部压完后，用挖土机在钢板桩区域内土，取至距钢板桩顶以下0.5m处，然后根据支护工程计算出腰梁的截面后进行第一道内支撑和角撑的施工，这样内支撑点以上也会受到一部分主动土压力，可以抵消一部分被动土压力；在施工内支撑时，同时在钢板桩外围形成二级放坡，内支撑施工完后，逐层开挖，逐层支护，每隔2.5m做一层支撑体系，最后形成钢板桩+多道围凛的支撑体系，支撑完成后，采用20cm厚的C20砼进行封底，防止淤泥上涌，进行下一道工序施工。在基坑开挖的过程中，应加强对基坑的监测：（1）深层土体位移监测：在基坑周边设置6只测斜管，监测土体深层位移；（2）周边地表沉降监测：沿基坑周边设置14个沉降点；（3）围护桩监测：在桩顶各个转角点布置13个观测点，用于观测桩顶标高沉降和水平位移；地表裂缝开展情况；地下管线设施的沉降、变形等。（4）周边构建筑物监测：对附近的房屋、等进行沉降监测，以免造成经济损失。根据《建筑基坑监测技术规范GB50497-2009》表，二级基坑在开挖过程中，开挖深度小于5m时监测频率为1次/2天，开挖至5～10m时监测频率为1次/1天；底板混凝土浇筑后7天内监测频率为1次/2天，7—14天检测频率为1次/3天，14～28天监测频率为1次/5天，>28天1次/10天，拆除支撑过程中监测频率为1次/1天。出现异常情况时增加监测频率，一天监测3次。在基坑周边应挖好排水沟槽，防止雨水流入坑内。
4.基坑软土开挖应急措施及注意事项
在基坑软土开挖期间，应控制好人员、机械，确保开挖工序的稳步进行，施工员做好测量放线，控制好边坡的稳定；由专职安全员组织人员及汇报时安全情况，围护结构、边坡的稳定性况由专业监测人员负责监测，当监测数据接近控制值或出现异常情况时，应暂停开挖，待研究后再开挖，根据不同因素采取有针对性的措施，以保证周围环境的安全和施工顺利，出现较严重问题时，可及时回填土或砂袋，先保持边坡稳定，然后再采取有效的加固方究。增加钢支撑根数，控制土方开挖进度，调整施工方案。
在基坑的开挖过程种，由于基坑开挖深度范围处于淤层，除做好基坑监测工作外，必须做好防渗堵漏、基底突涌的准备工作，如万一出现基坑渗漏，基底突涌能及时采取有效措施：应在施工现场准备一定数量的沙包，出现较大渗漏时，及时进行回填，防止渗漏扩大，使挖掘机沉机而不能正常工作。
基坑四周应采用钢管连接设置封闭护栏，高1.2m，钢管涂刷红黄油漆，并用密目安全网封闭；夜间施工应有足够的照明，进出口处专人指；根据地质勘察报千，地下水丰富，且考虑到地表水的汇取，当土方挖至基坑底时，可在沿坑底周边一跨的基梁槽内设转通的排水沟，在基坑内部，可根据实况在每数个柱网范围内设排水盲沟，可利用坑中坑作集水进或别设集水井，通过水泵将水集中再抽排至排水系统，该类沟应随底板的施工而调整位置。
应急加固措施：在施工过程中，当基坑出现了滑移、开裂、起拱等现象时。现场应立即启动应急预案，采取应急措施：（1）停止开挖，设立安全警戒线。（2）边坡卸载。（3）基坑回填反压。
5.结语
总之，只有掌握软土地基基坑开挖施工工艺，明确软土地基基坑开挖施工工艺的应用范围及注意事项，再结施工实际的施工现场，才能在保证施工安全的前提下，获得最大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]《建筑基坑支护技术规程》（jcjl20-99）
1.工程概况
连盐铁路北起连云港市赣榆北，南接新长铁路盐城北站，线路正线全长232.2公里，项目总投资259.8亿元，设计标准为双线、电气化牵引、时速200公里的客货共线Ⅰ级铁路。我项目部承建Ⅳ标段，其中包涵区间路基一段，特大桥一座，车站两座。
2.工程地质
项目位于滨海平原区，地势宽广平坦，工点内地层为第四系全新统冲积、海积和第四系上更新统冲洪积黏性土，淤泥，粉土，粉类土等地层，地质条件多以软土地基为主，具有天然孔隙比大、压缩性高、渗透性低、抗剪强度低等特点，且地表下1.5米左右即为较厚的低承载力淤泥质土，地下水主要为孔隙潜水，埋深0.5m-1.5m。赋存于第四系地层中，地下水丰富。
3.下面结合工程实例，分别介绍在復合地基、软土地基下的基坑开挖
3.1复合地基基坑开挖
1）放坡开挖（适用于基础底标高处于淤泥层以上的基坑，开挖深度可达3米）
首先根据设计图纸，确定基础埋深，当为浅基坑开挖时，可以结合以往的施工经验选取合理的放坡系数，直接从涵洞基础中间往两端开挖，一般情况下选取1：1的放坡系数，同时挖出的土应及时运走，基坑周边5米范围内应严禁堆土，减少动荷载对基坑的影响，此时尽管基坑低为地淤泥层，但由于管桩、水泥搅拌桩形成一定的约束，基坑周围土体能保持稳定，可简化施工工艺，节约施工成本。
2）PHC管桩+钢板桩互相配合开挖（适用于复合地基深基坑开挖，开挖深度达5米）
在复合地基中，当基坑为深基坑时，由于基坑低为深度较厚的淤泥层，土的自重大于土的主动土压力，易引起四周土体坍塌，仅仅依靠PHC管桩的抗剪承载力时，已经很难完全约束周边土的变形，且由于土的侧压力较大，极易造成PHC管桩的倾斜甚至抗剪断裂，从而不能起到承载基础的作用。由于预应力管桩是高强混凝土构件，其抗压能力很强，为了减小预制管桩侧向剪应力，本着施工安全，兼顾经济合理的原则，故采用PHC管桩+钢板桩互相配合的开挖方法。将拉森钢板钢打入预应力管桩之间，然后用围凛将钢板桩和管桩联系成一个整体使其一起受力，充分利用管桩受压性能，既能保障管桩施工质量，又能节约施工成本。
3.2软土地基基坑开挖；
1）简易钢板桩支护开挖（适用于基础底标高处于淤泥层1.0m～2.0m的基坑）
简易钢板桩作支护是常用的基坑支护形式，在钢板桩施工前，先把承台的外轮廓线放出来，为方便承台的施工，每个方向外扩1.5m，作为辅助开挖线，结合地勘报告、建筑施工计算手册第三章支护工程和现场施工经验确定钢板桩的长度，一般为开挖深度的3～5倍，我们选用了9m长的I40钢板桩，钢板桩隔一插一，由于淤泥层的承载力极低，钢板桩全部压完后，如进行基坑开挖，钢板桩极易倾斜，基坑容易坍塌，极不安全，故需在钢板桩周围设置一道围檩，由内支撑和角撑进行加固，施工完后，进行基坑开挖，遇到处理不到的位置需要人工进行清理，基坑周边尽可能减少动荷载的影响，一次挖成后，及时浇筑承台的垫层，进行下一道工序施工。
2）钢板桩+多道围檩配合开挖（适用于基础底标高处于淤泥层3m～5m的基坑）
对于深基坑承台施工时，考虑到深基坑开挖是一项比较复杂和危险性较高的工程，有关深基坑的安全事故也时有发生。故采用较长拉森钢板桩+多道围檩的基坑支护方案。为了节约成本，充分利用资源，首先用挖土机沿开挖线挖探沟，沟底标高为地表下0.5m，以便钢板桩插入土层深度更深，挖完后，根据地勘报告、承台埋深、施工经验确定钢板桩的长度，对于深基坑，一般选用15m长的I40钢板桩，钢板桩两两相扣，待四周的钢板桩全部压完后，用挖土机在钢板桩区域内土，取至距钢板桩顶以下0.5m处，然后根据支护工程计算出腰梁的截面后进行第一道内支撑和角撑的施工，这样内支撑点以上也会受到一部分主动土压力，可以抵消一部分被动土压力；在施工内支撑时，同时在钢板桩外围形成二级放坡，内支撑施工完后，逐层开挖，逐层支护，每隔2.5m做一层支撑体系，最后形成钢板桩+多道围凛的支撑体系，支撑完成后，采用20cm厚的C20砼进行封底，防止淤泥上涌，进行下一道工序施工。在基坑开挖的过程中，应加强对基坑的监测：（1）深层土体位移监测：在基坑周边设置6只测斜管，监测土体深层位移；（2）周边地表沉降监测：沿基坑周边设置14个沉降点；（3）围护桩监测：在桩顶各个转角点布置13个观测点，用于观测桩顶标高沉降和水平位移；地表裂缝开展情况；地下管线设施的沉降、变形等。（4）周边构建筑物监测：对附近的房屋、等进行沉降监测，以免造成经济损失。根据《建筑基坑监测技术规范GB50497-2009》表，二级基坑在开挖过程中，开挖深度小于5m时监测频率为1次/2天，开挖至5～10m时监测频率为1次/1天；底板混凝土浇筑后7天内监测频率为1次/2天，7—14天检测频率为1次/3天，14～28天监测频率为1次/5天，>28天1次/10天，拆除支撑过程中监测频率为1次/1天。出现异常情况时增加监测频率，一天监测3次。在基坑周边应挖好排水沟槽，防止雨水流入坑内。
4.基坑软土开挖应急措施及注意事项
在基坑软土开挖期间，应控制好人员、机械，确保开挖工序的稳步进行，施工员做好测量放线，控制好边坡的稳定；由专职安全员组织人员及汇报时安全情况，围护结构、边坡的稳定性况由专业监测人员负责监测，当监测数据接近控制值或出现异常情况时，应暂停开挖，待研究后再开挖，根据不同因素采取有针对性的措施，以保证周围环境的安全和施工顺利，出现较严重问题时，可及时回填土或砂袋，先保持边坡稳定，然后再采取有效的加固方究。增加钢支撑根数，控制土方开挖进度，调整施工方案。
在基坑的开挖过程种，由于基坑开挖深度范围处于淤层，除做好基坑监测工作外，必须做好防渗堵漏、基底突涌的准备工作，如万一出现基坑渗漏，基底突涌能及时采取有效措施：应在施工现场准备一定数量的沙包，出现较大渗漏时，及时进行回填，防止渗漏扩大，使挖掘机沉机而不能正常工作。
基坑四周应采用钢管连接设置封闭护栏，高1.2m，钢管涂刷红黄油漆，并用密目安全网封闭；夜间施工应有足够的照明，进出口处专人指；根据地质勘察报千，地下水丰富，且考虑到地表水的汇取，当土方挖至基坑底时，可在沿坑底周边一跨的基梁槽内设转通的排水沟，在基坑内部，可根据实况在每数个柱网范围内设排水盲沟，可利用坑中坑作集水进或别设集水井，通过水泵将水集中再抽排至排水系统，该类沟应随底板的施工而调整位置。
应急加固措施：在施工过程中，当基坑出现了滑移、开裂、起拱等现象时。现场应立即启动应急预案，采取应急措施：（1）停止开挖，设立安全警戒线。（2）边坡卸载。（3）基坑回填反压。
5.结语
总之，只有掌握软土地基基坑开挖施工工艺，明确软土地基基坑开挖施工工艺的应用范围及注意事项，再结施工实际的施工现场，才能在保证施工安全的前提下，获得最大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]《建筑基坑支护技术规程》（jcjl20-99）
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