基坑开挖支护和监测技术研究

2018-05-23张安伟

山西建筑 2018年11期

张安伟

(中铁十七局集团第一工程有限公司，山西太原 030032)

0 引言

近些年来，随着城市化的进程不断加快，伴随着市政工程也进行的如火如荼。为了缓解城市日益增加的交通流量，改善地区交通秩序，在众多市政工程中，常常采用新建地道下穿既有公路的方法来实现，然而地道下穿诱发的周围土体变形沉降往往不可忽视，因此对新建地道的施工控制显得尤为重要。本文以太原市西中环南延工程为例，详细分析了该工程中新建七三路地道下穿既有高速公路的施工方案，总结了下穿工程采用明挖顺作法的施工经验。

1 工程概况

1.1 基本概况

本地下通道工程位于太原市晋源区七三路。下穿通道上方为京昆高速，框架隧道与高速公路中线交角63.5°。机动车地道为单箱双室钢筋混凝土框架箱体，匝道、非机动车道为单箱双室钢筋混凝土框架箱体。整个地道箱体以高速公路中心线为界，共分两节，即东、西两节地道，两节地道之间设置2 cm厚沉降缝，缝内设置橡胶止水带。地道顶部为混凝土防水层及高速公路铺装层。

1.2 结构设计

七三路地道由主线地道及两侧匝道共同构成。根据道路断面布置形式，地道主线为双向四车道，设计时速50 km/h。地道单向设1根3.25 m车道及1根3.5 m车道，两侧路缘带宽0.25 m，合计车行道净宽7.25 m。根据地道通行车辆标准，限界高度为4.5 m。由此行车道单孔建筑限界为7.25 m×4.5 m(宽×高)。根据《城市桥梁设计规范》，通行机动车的地下通道内需设置检修道，综合考虑纵向设置排水沟的需求，检修道宽度0.5 m(按一侧安全带宽度)。同时考虑防冲侧石、铺装、交通信号灯的安装空间后，结构净尺寸为8.25 m×5.4 m(宽×高)。

七三路匝道地道横断面布置为单向两车道+非机动车道+人行道，设计时速50 km/h。机动车道设置2根3.25 m车道，两侧路缘带宽0.25 m，合计车行道净宽7.0 m，两侧考虑检修道与线缆桥架安装空间，总宽合计8 m。人非孔布置0.25 m侧石+4 m非机动车+3 m人行道，总宽7.25 m。车行道考虑结构顶板与主线齐平，通行净高大于4.5 m，人非通行净高大于2.5 m。

主线及匝道地道横断面图见图1。

1.3 工程地质

根据勘探揭露地层情况，场地土在勘探深度范围内的土层主要由第四系全新统人工堆积的填土、第四系全新统冲洪积成因的细砂、粉土、卵石。各岩土层的构成与工程特性如表1所示。

表1 土层特征表

2 施工方案

2.1 总体部署

地道结构总长560 m，其中主线地道横断面布置为双向四车道，暗埋段长360 m，敞开段长200 m，结构最大埋深9.7 m。两侧匝道横断面布置为单向两车道+行人与非机动车道，暗埋段长度分别为QEN匝道68.63 m，QES匝道78.01 m；敞开段分别为QEN匝道165 m，QES匝道177 m，结构最大埋深8 m。

施工地段位于新晋祠路与旧晋祠路中间区域，交通便利，施工及出土道路沿地道两侧平整碾压，从新、旧晋祠路外运至弃土场。

第一步施工1区敞开段、旧晋祠路半幅暗埋段，2区主线暗埋段及匝道敞开段，3区敞开段及下穿高速东侧半幅暗埋段地道。

第二步施工4区旧晋祠路剩余半幅，5区下穿高速西侧半幅暗埋段地道。

2.2 基坑围护方案

综合考虑工程地质条件、基坑开挖深度和周围环境条件，决定采用钢筋混凝土支撑体系结合钻孔灌注桩的围护方案，基坑外采用三轴搅拌桩止水帷幕，局部放坡挂网喷浆防护。

钢筋混凝土支撑体系，采用钢筋混凝土支撑(800×800)及混凝土连接杆(600×800)，混凝土强度等级为C30，采用商品混凝土。钻孔灌注桩采用直径为800，间距1 100。桩身混凝土强度等级为C30，采用商品混凝土。三轴搅拌桩直径850@1 200作为止水帷幕，采用重复套打施工。水泥采用42.5 MPa普通水泥，水泥掺量300 kg/m，水泥强度不低于1.2 MPa。成桩工艺按设计要求旋摆定喷射提升，自下而上至设计标高，停止喷射，提出喷射管，严格控制高压旋喷桩的桩位及垂直度。具体基坑支护如图2所示。

2.3 基坑开挖施工

基坑开挖应待整个基坑围护封闭、围护桩达到设计强度后，方可进行。土方开挖应按设计要求、有计划有步骤地进行，不得随意开挖。基坑开挖时应严格按照相应的施工规范进行，具体要求为挖土临时边坡不得大于1∶2。当挖深超过5 m时，应结合挖土的分层分级留坡，坡间留置3 m宽平台。机械挖土不得一挖到底，坑底留200 mm～300 mm厚基土用人工铲除修平。挖土机不得直接碾压支撑，如需在支撑上运行，需覆土高于支撑顶面300 mm且铺设走道板。严禁挖土机械在底部掏空的支撑构件上行走和操作。分块开挖至坑底后应及时对坑壁挂网喷射混凝土，对桩间土进行防护。围护结构与放坡开挖交接处，先进行围护结构施工，遵循横断面施工步序。

具体施工步骤如下：

1)交通导流支立围挡，排查迁移管线；

2)三轴搅拌桩、围护桩施工；

3)可放坡开挖地段按1∶1放坡开挖。施工截水沟及硬化地坪；

5)混凝土强度满足要求后，开挖第二次土方至钢支撑向下50 cm，施工钢支撑；

6)开挖第三次土方至基坑设计底标高，通知监理进行验槽；

7)进行桩间土喷锚施工并沿地道基坑底两侧开挖临时排水槽；

8)基底换填，施工防水层、垫层。

2.4 基坑开挖引发变形监测

在具体施工中，基坑按照分层分块开挖时，使得围护桩产生向基坑内部的变形，与此同时基坑周边土体以及周边建筑(构筑物)也会产生不同程度的变形。因此，检测内容应包括：基坑坡顶水平位移和垂直位移、地表裂缝、坡顶建(构)筑物变形、降雨与时间关系、锚杆(索)拉力、支护结构变形、地下水和渗水与降雨关系等。

2.4.1基坑围护桩桩顶水平位移

1)监测方法。

采用TS09PLUS型全站仪(精度2″)进行测量，具体方法：利用全站仪前视固定点形成测量基线，随着施工的进行，不断测量围护体顶部各测点与施工前形成的基线间距离的变化，从而了解围护体因相应位置土体的挖除对其顶部水平位移的影响程度，分析围护体的稳定情况。

在日常的教学过程中，教师经常采用的是以课堂为主的形成性评价以及学期结束时以测试为主的终结性评价。在教材中，每个单元结束部分都有一个Ticking time环节，来让学生对自己在这一个单元中的学习情况做一个评价。教师可以根据这一环节，结合学生的实际，设计出学生自评、同学互评、小组评价等环节，通过自评，了解自己的学习状况，通过互评和小组评价，了解自己的学习状况在其他人眼中的具体情况，以此来发现自己的长处和不足，进一步提升自己的英语能力。

2)测点布置。

测点沿基坑周边布置，在基坑顶部距离开挖上口线0.5 m埋设观测点，间距约为30 m，共设置30个点。在围护桩顶部相对稳固的部位用冲击钻进行成孔处理，埋入光滑的凸球面的钢制测钉，并用水泥浆液先进行固定，测钉与混凝土体间不应有松动。

2.4.2围护体顶垂直位移(沉降)

1)监测方法。

采用TS09PLUS型全站仪(精度2″)进行测量，具体方法：利用全站仪测量围护体顶部各测点与基准点相对高程的变化，则建立高程控制网，从而了解围护体因相应位置土体的挖除对其顶部垂直位移的影响程度，分析围护体的稳定情况。

2)测点布置。

具体测量方法与围护桩桩顶水平位移相同。

2.4.3基坑周围建筑物变形

1)监测方法。

采用TS09PLUS型全站仪(精度2″)进行测量，具体方法：将基坑施工影响范围内的建筑物(构筑物)均应布设沉降测点。用全站仪建立原始观测高程基线，在基坑开挖过程中观测设在建筑物上的测点的高程变化情况。

2)测点布置。

在建筑物(构筑物)上从底部至顶部各设置了30个测点，在测点部位将测钉通过钻孔打入或埋入待测结构内，测点头部磨成凸球型，测钉与待测结构通过补填水泥浆液固定，并用(红色)油漆标明点号和保护标记，随时检查，保证测点在施工期间绝对不遭到破坏。