深基坑开挖施工方法

(昆山市水利建筑安装工程有限公司，江苏 昆山 215300)

1 工程概况

苏州高新区建成区水环境整治工程二期六标段的工程规模为164m穿山隧洞及958m暗埋箱涵。具体的结构如下：

a.从U形河道东侧至皇晏岭山体段共288m采用暗埋箱涵，箱涵尺寸4m×3.5m，箱涵的底高程为1.50m(采用吴淞高程，下同)。

b.隧洞以东至马运河段670m穿越居住区，采用暗埋箱涵，箱涵尺寸4m×3.5m，箱涵的底高程为1.35m。

2 工程地质条件

a.根据工程地质勘察报告，该工程主要土层如下：

①填筑土层：以黏性土为主，为不均匀土质且局部含有植物根系和建筑垃圾。厚度0～4.6m，层底标高0～4.8m。主要位于陆上。

②黏土层：颜色为灰黄色，潮湿，液性指数为可塑—硬塑，干强度高，有高韧性和低压缩性。土质均匀且切面有光泽，含有铁锰结核。厚度0.4～5.8m，层底标高-2.9～2.3m。

③-1粉质黏土层：颜色为黄灰色，含水量饱和，液性指数为可塑，干强度中等，韧性中等，压缩性中等，土质较均匀且切面略有光泽。厚度0～5.9m，层底标高-6.2～0m。

③-2粉质黏土层：颜色为灰色，含水量饱和，液性指数为软塑，干强度中等，韧性中等，压缩性中等，土质较均匀且切面略有光泽。厚度0～10.3m，层底标高-11.0～-4.1m。

③粉质黏土夹粉土层：颜色为褐黄色，含水量饱和，液性指数为软塑—可塑，干强度中等，韧性中等，压缩性中等，为不均匀土质且切面略有光泽。厚度0～8.1m，层底标高-11.8～-3.6m。

④粉土层：颜色灰色，含水量饱和，土的状态稍密，为较均匀土质且含云母片。厚度0～3.2m，层底标高-10.9～-5.5m。

④-1粉土层：颜色灰色，含水量饱和，土的状态松散—稍密，为较均匀土质且含云母片。厚度0～3.5m，层底标高-8.9～-2.1m。

⑤粉质黏土层：颜色灰色，含水量饱和，液性指数软塑—可塑，干强度中等，韧性中等，压缩性中等，为较均匀土质且切面稍有光泽。该层未穿透。

⑥粉砂层：颜色灰色，含水量饱和，中密—密实，为较均匀土质且含云母片。该层未穿透。

⑦粉土夹有粉质黏土层：颜色为灰色，含水量饱和，稍密且为不均匀土质。厚度0～2.5m，层底标高-15.8～-13.9m。

⑧粉质黏土夹粉土层：颜色灰色，含水量饱和，液性指数软塑，干强度中等，韧性中等，压缩性中等，为不均匀土质且切面稍有光泽。该层未穿透。

⑨粉质黏土层：颜色灰色，含水量饱和，液性指数软塑，干强度中等，韧性中等，压缩性中等，为较均匀土质且切面稍有光泽。该层未穿透。

⑩黏土层：颜色暗绿色，含水量饱和，液性指数可塑—硬塑，干强度高，韧性高，压缩性低，为均匀土质且切面有光泽，含有铁锰结核。该层未穿透。

该工程的设计基础底高程为0.85m，土层位于2黏土层，土质的情况较好。

b.地基各土层主要物理力学性质见表1。

表1 地基土的主要物理力学指标成果

注表中ck、φk为标准值，其余物理力学指标均为平均值。

该工程位于苏州高新区，属亚热带季风气候区，降雨主要集中在每年6—8月，这期间为丰水期，枯水期为12月—次年2月。勘察期间为枯水期，场地潜水地下水稳定水位在3.00m左右，丰水期稳定水位会上升0.50m左右，潜水位与河道水位相当；根据当地水文地质资料，该工程所在地微承压水的稳定水位在0.8m左右，受季节影响不大，因此对该工程无影响。根据当地的地质资料和以往的施工经验，该地区地表水和地下水的水质对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。

地下水的历史水位一般最高为4.55m，施工时做好降排水措施，对该工程施工和使用期间无不利影响。

3 开挖方案

该工程因地势起伏较大，地质情况复杂，结合设计要求，采用多种不同的开挖方案，有放坡条件的地段直接开挖，部分地段无直接放坡条件时，需要结合现场实际情况，采用不同的支护方式(见图1、图2)。无论采取何种方式开挖，均对基坑上口两侧20m范围内表层土及不稳定的土体进行卸载，以下针对不同的地段作详细开挖说明。

图1 皇晏岭山西侧的开挖、支护平面

图2 皇晏岭山东侧的开挖、支护平面

3.1 无基坑支护直接开挖段

无基坑支护直接开挖共有四段：兰风寺路以西南侧AK0+893～AK0+950段57m，北侧AK0+893～AK1+050段157m，皇晏岭山以东北侧BK0+200～BK0+670段470m，南侧BK0+150～BK0+670段520m，经现场测量，原地面高程为5.5～6.5m，基底高程为1.0m，宽度大于6m，深度在4.5～5.5m间,现场没有障碍物,故采用直接放坡的开挖方式，根据设计要求开挖边坡为1∶0.5(见图3)，如土质有变化，适当加大放坡比。

图3 无支护段开挖断面(尺寸单位：cm)

3.2 拉森板桩支护段

箱涵南侧AK0+950～兰风寺路，北侧AK1+050～兰风寺路(见图4)，经现场勘查，在距离箱涵南侧边线约5m处有一根中压DN200燃气管道，原地面高程5.3m，根据设计要求，采用SPⅢ型拉森板桩支护，在距离燃气管道中心约4.0m处施打长度为9m的拉森板桩，桩底高程-5.0m，入土深度6.0m，保证燃气管道不受施工影响，保护燃气管道和边坡稳定。待土方回填完成后，拔出拉森板桩，然后对桩间空隙进行压灌水泥浆处理，确保地基密实度。

管道基坑稳定计算：

a.计算公式：

(EpkZp+GZG)/(Eak水Za水+Eak土Za土)≥Kem

b.参数：

Ka=0.37；Kp=3.0；Epk土=486kN；Epk水=180kN；Zp=2m；Eak水=180kN；Za水=2m；Eak水上土=31.64kN；Za土=7m；Eak水下土=186.48kN；Za土=2.58m；Kem=1.25(安全等级一级);h基坑深度=3m；1天嵌入深度=6m；h桩后水位=1.0m；h基坑底=1.0m；h桩底=-5.0m；h桩顶=4.0m；桩长=9m。

c.计算:

(EpkZp+GZG)/(Eak水Za水+Eak土Za土)=1.25≥1.25

d.结论：9m长的拉森钢板桩支护满足天然气管道处基坑稳定性的要求。

图4 板桩支护断面(尺寸单位：cm)

3.3 采用喷锚支护段

皇晏岭山西侧进洞口和皇晏岭山东侧进洞口，根据开挖深度及设计要求，箱涵基础土方开挖时分两级开挖。第一级开挖：从原地面线开挖到高程9.8～6.4m处，坡比为1∶0.75，接着开挖2m宽的工作平台；第二级开挖：从工作平台向下开挖到高程5.0m或5.35m处，坡比为1∶0.75，再以1∶0.5的坡比开挖至箱涵底高程。如土质有变化，适当加大放坡比。

在箱涵基础的二级开挖时，拟采用锚喷联合支护(见图5)。

3.4 采用喷混凝土无锚杆段

箱涵北侧BK0+075～BK0+200段、南侧BK0+075～BK0+150段，根据设计要求结合现场实际情况，基坑土方开挖时分两级开挖。第一级开挖：从原地面线开挖至高程9.8～6.4m处，坡比为1∶0.75，接着开挖2m宽的工作平台；第二级开挖：从工作平台向下开挖到高程5.0m或5.35m处，坡比为1∶0.75，再以1∶0.5的坡比开挖至箱涵底高程。如土质有变化，适当加大放坡比。

BK0+075～BK0+300段仅采用喷混凝土，无锚杆支护(见图6)。

图5 开挖喷锚支护断面(尺寸单位：cm)

图6 开挖喷混凝土断面(尺寸单位：cm)

4 结 语

根据不同的地质条件，该项目采用4种不同的开挖和支护方法。通过项目的顺利实施，掌握了几种不同形式的深基坑开挖方法，为今后类似工程的施工提供了宝贵的经验。