软土基坑开挖与支护施工技术

软土基坑开挖与支护施工技术

阮焱

中国有色金属工业第十四冶金建设公司云南昆明650031

【摘要】在软土基坑涉及到的各种如港口码头、水利工程或是房屋的建筑中，基坑和种种桩体的支护施工技术是工作人员关注的重点，采用灌注桩支护对软土基坑进行开挖施工，在技术上和经济上都非常合理，本文针对软土基坑开挖与支护施工技术进行探讨。

【关键词】软土基坑；开挖；支护；施工技术

软土基坑在我国很多的地区非常常见，它有其自身的特点，比如孔隙通常较大、含水量较高、压缩性较大、渗透系数较小、抗剪强度较低，且固结较慢，因为软土基坑的承载力也比较低，所以不是天然地基的成品，应用到港口码头、水利水电或是道路桥梁中，桩体结构支护以及桩基础被广泛采纳。当前，桩体结构包括很多，但主要应用的有钻孔灌注桩、预制混凝土桩等等，在整个施工过程中，受到地基阻力或其他挤压因素的干扰，桩体很容易发生偏移，尤其是在基坑开挖的过程中，由于软土侧压力通常都比较大，桩基四周的土层在回填时呈现不对称的状态，加上测压的压力，桩的结构会产生很大程度的偏移，严重的还会断裂，导致工程产生局部破坏，甚至整体上受到影响[1]。由此可见，针对软土基坑开挖与支护施工技术，在当前的市场与工程具体工作中有着非常重要的研究价值。本文加入一些实例，对此进行探讨。

1.软土基坑开挖与支护施工技术简介

软土基坑开挖与支护施工技术，也就是土建工程在整个施工过程中，为了使得周边环境以及施工基坑安全，对基坑的侧壁以及周围环境采用支挡、保护或加固等技术方式，这些措施与软土基坑技术是并存的。具体到技术的操作上，它主要有以下几个方面的特点[2]：首先，软土基坑工程采用技术比较复杂，并且涉及到很多方面的专业问题，范围较广，中途存在的影响因素和变化因素比较多，所以为施工的整个过程埋下不少安全隐患，也就成为了土建施工的重难点。其次，支护的相关设施是一种临时的工程，会因为周围不同的地质条件和区域条件，表现出各种结构与形式。最后是施工包含了很多的具体环节，这些环节之间紧密联系，只要有一个环节出现问题，那么很有可能对整个工程的施工质量产生或大或小的影响。

2.软土基坑支护施工技术在当前土建施工工程上的应用

在当前的软土基坑开挖与支护施工当中，存在了一些问题。首先，不重视基坑在开挖施工过程中的空间效应，或是工作人员没有完全理解空间效应的内涵，使得基坑的边坡出现不稳的情况，这就为后续的施工埋下安全隐患。其次，没有精准计算支护压力的具体情况，软土基坑支护的压力计算较为复杂，需要结合土体相对应的物理参数，采用库伦公式或是朗肯公式，一旦中途计算错误，那么就会对工程的质量产生较大影响。最后，与设计总要求不符，在当前的施工阶段，很多施工单位为了加快工期的进度，严重忽略了设计的要求，只按照施工经验进行有关操作，随意改动建筑结构，严重影响了软土基坑支护的功能作用发挥，也就影响了工程的质量，出现施工过程的安全问题。

3.实例分析

3.1工程情况

一体育中心站区的隧道两端里程为XK0+611.664~XK2+084.9，整条线路长约1474m，整体地势较为平坦，经过研究讨论决定采用明挖方法进行施工，基底在加固期到来以前抽条加，采用3m的加固条每隔3m铺开，后期改为500mm，保证1m×1m的间距。基坑围护结构采用钢筋混凝土钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩咬合联合支护，经过测量的桩长在16m到19.6m之间，钻孔桩的直径为800mm，深搅桩的直径为650mm，两者咬合的长度为200mm，基坑的深度在9m到12m之间，设计后为2~3道钢管进行支撑。区间的范围由上到下为人工、淤泥、粉质、淤泥质粉质粘土。在明挖隧道的粉质粘土层中，由于具有灵敏度高、含水量高、压缩性强、震动力强的特点，因而土层的渗透系数非常之小，土体的含水量疏干难度非常之大，依靠区间局部存在承压水，而沿线的鱼塘与河流占据区间整个面积的五分之二以上，所以此处的淤泥可以深入埋置。

3.2软土基坑开挖和支护的施工

3.2.1方案简述

因为工程的基底大多为淤泥质粉质粘土层，而隧道的结构也大多数都处于这层土层之中，所以土层的工程性质也具备了含水量高、灵敏度高、压缩性强、强度低的特点。土层的局部有轻微的振动液化土体，部分则为流塑的状态，所以稳定性较差，而地下水源非常丰富，围护桩的插入也较小，所以基坑在开挖以前必须对土体进行加固，采用真空管降水的方法提前三周时间对降水土体进行加固。在这个施工过程中要注意的事项是，沿着纵向并根据限定的长度一段一段进行开挖，每个开挖段的地方开始分层，小段开挖，边挖边撑，在规定的时间要求内最小程度地施加支撑预应力，同时进行基坑排水工作，尽可能减少基坑暴露在外的时间。

3.2.2施工工艺的流程

准备工作——降排水——土体——支撑——土体——支撑——土体——支撑——处理基底——进入下一循环

3.2.3施工过程中采用的技术措施

（1）井点降水，对土体进行加固[3]。针对前期现场收集的有关大管井、真空管井的相关数据，并对其数据进行分析后，决定采用真空管井的井点降水、土体加固的方法实现施工效果。经过测量，管井的直径是300mm，深度是20m，具体到开挖施工基坑时，要根据土体的降水效果进行，在中途中不断调整和优化方案。这一工程采用的方案是设置两排的井在基坑中部与外部，保证中外部的间距是7m。以设计要求为依据，降水深度要保证在基坑地面的3m距离以下，才能满足土体抗力的要求，防止降水导致围护结构地面下沉的情况。在这个要求的基础上，再布置井点滤管以及水位观测，要在开挖的一个月时间前进行，使得土体进行开挖时已经固结排水，并保证降水封堵之前保持运行。降水以后，要定期观测预先设置好的水位观测孔，检查水位的降落情况。

（2）保证足够的支撑设备。在开挖工作进行以前，工作人员要先检查设备是否足够合理，如支撑配件、接头支撑、预应力支撑的油泵装置等等，这些工程所采用到的设备必须备齐，避免出现在安装支撑时因为缺少各种支撑条件而导致施工时间延长的情况。

（3）保证专业的开挖设备。适用于基坑开挖的专业设备包括中小型挖掘机、长臂挖掘机、装载机、推土机、吊车以及自卸汽车等等。

（4）土体开挖施工。整个土体开挖施工过程必须遵循符合实际情况的要求以及施工的专业流程，及时在土方开挖以后完成横撑施工，由上到下采用分层开挖的形式，为了预防边墙超挖导致基坑围护结构破坏，可先采用机械进行开挖，保证围护结构的规格平整，并对墙保留25cm左右的人工清土距离，进行纵向的刷坡。第一层保证高度为3~4cm，第二层保证高度为4cm，第三层的高度则为3cm，每两层之间保留2~3cm长度的台阶，再用人工开挖的方式对基地20~30cm距离进行开挖。第一层采用中型的开挖机进行，由开挖到装渣一次到位，后两层则可采用小型挖掘机进行开挖和修整，随后采用长臂挖掘机将土层倒运自卸汽车中。如果开挖机在工作到基坑中间位置而无法工作时，那么剩下的土体则需要人工进行开挖，长臂挖掘机无法倒运的情况下，可采用汽车吊垂直提升装车进行运输。基坑的横向开挖时，可先由土体的中心进行开挖，完成中心开挖工作后紧随土体两侧，开挖过程中要时刻留意到坡面的防护情况[4]。另外，基坑内部的土方放坡坡度必须在1：2以上。

（5）钢支撑安装。每一层土体的每一个小段开挖时，一旦挖出至支撑的位置，就要及时对安装点进行严格的测定，保证支撑的端部和中心的位置误差在15mm以内，也就是完全根据设计的要求在地下的墙面上测出两端和围护桩接触点的误差距离，才能保证墙面垂直位置的准确性，并画上标志，准确量出接触点支撑的长度，可以在地面根据具体情况配置支撑，用吊机吊运。在人工辅助完成后施加一定的预应力，保证在支撑端部位置设置专门的顶力座，采用千斤顶分配两侧均匀工作，一旦顶力达到预顶力的60%左右，就可以安装锁紧片。如果土体的稳定性较差或是有些应力过于集中，那么就要采用以下的施工方法：安装钢支撑，继而继续对该层土进行开挖。

（6）检查并处理基底。完成基坑的开挖以后，要在8h的黄金时段内将混凝土浇筑，预防基底出现软化的情况，同时保证在5d时间内做好底板混凝土的施工工作，继续完成其他的工序，才能使得基坑的稳定性有所保障。

4.信息化施工在软土基坑开挖和支护施工的应用

在软土基坑开挖和支护施工的过程中，由于涉及到淤泥质粉质粘土的情况，所以除了加强及时的现场监测以外，还要采用信息化的手段。监测内容包括桩顶水平位移、沉降情况、围护的收敛工作、支撑轴力情况等等，通过信息化工具监测得到准确的数据以后，要对数据进行专业的分析和评价，尤其是针对险情进行及时的预报，并提出科学合理的解决办法。之后，进一步检查工程在加固处理以后的状况和效果，一直到问题得到解决，加强监测。总之，基坑的动态监测必须专业且严格，从开挖一直到支护完成，在这段时间以内的监测结果以及分析情况非常重要，只有做好这些措施，才能保证基坑在开挖到完成过程中一直处于稳定安全的状态。一旦处理不好，工程的施工安全则会存在很大的隐患，造成重大的事故发生。

5.结束语

综上所述，软土基坑的开挖和支护施工要遵循“强降水、强支护、短开挖、早封闭、勤监测”的施工原则[5]，通过采用先进专业的开挖支护施工技术，将现场施工的具体情况与时空效应理论进行有机结合，采用信息化技术进行实时监测，才能顺利完成基坑工程的整体施工。

参考文献：

[1]朱新勇，周石喜.软土基坑开挖与支护施工技术[J].山西建筑，2014，2（15）：41-42.

[2]王涛，杨江帆.土钉墙支护技术在建筑工程软土基坑开挖施工中的应用[J].企业技术开发，2013，7（24）：61-62.

[3]张思远.基坑开挖中软土地基的支护与桩基施工研究[J].科技创业家，2013，4（02）：22-23.

[4]崔海峰.土建施工中深基坑支护施工技术的应用探析[J].门窗，2015，12（11）：17-18.

[5]黄良超.刍议建筑深基坑支护施工技术[J].江西建材，2016，1（21）：36-37.