姜建锋

（中交三航局交建工程分公司，上海 200940）

1 工程概述

1.1 结构概况

本项目位于川南丘陵地区，为站场路基工程。由于该项目与既有车站共用站房，新建站场邻近既有车场，部分结构需要与既有结构无缝对接，类似站场扩建。站场路基均位于挖方段，多为路堑结构，而该段路基范围内的框架结构物基本位于路基基底以下，路基基底位置的框架结构均已入岩。单个结构物的高度基本在5m以上，基坑深度均已达到深基坑标准，框架结构基坑开挖具体情况如表1所示。

表1 框架结构基坑开挖情况统计表

1.2 地质岩性情况

该段里程范围，地表上覆第四系全新统人工弃土（Q4q），人工填土（Q4ml），坡洪积层（Q4dl+pl）软粉质黏土、粉质黏土，坡残积层（Q4dl+el）粉质黏土；下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）泥岩夹砂岩。

<18-1>泥岩夹砂岩（J2s）：泥岩为紫红色、红褐色，泥质结构，泥钙质胶结，岩质较软，易风化剥落，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性；砂岩多为长石石英砂岩，浅灰、灰紫色，中～粗粒结构，泥钙质胶结，中厚～厚层状，质稍硬。全风化带（W4）厚0～5m，原岩结构基本破坏，岩体风化呈土状，属Ⅲ级硬土，D组填料；强风化带（W3）厚2～20m，局部稍厚，节理裂隙较发育，质较软，属Ⅳ级软石，D组填料；弱风化带（W2）属Ⅳ级软石，C组填料。具体<18-1>泥岩夹砂岩（J2s）岩土物理力学指标如表2所示。

表2 岩土物理力学指标设计值

1.3 水文情况

（1）地表水主要为沟水和坡面暂时性流水，流量受季节影响明显，雨季水量较大，旱季相对较小。（2）地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。第四系多为黏性土，孔隙水含量较少；基岩裂隙水主要发育于砂岩内，泥岩为相对隔水层，地下水含量较少，地表偶见裂隙水渗出。经勘查，地下水埋深大于10m。根据区域地质资料，标段内侏罗系中统上沙溪庙（J2s）地层含石膏，设计按地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀和盐类结晶破坏侵蚀，环境作用等级分别为H1和Y1考虑。

2 基坑开挖方式及稳定性验算

2.1 基坑开挖方式

站场范围内的框架结构所在基坑的地质均为泥岩夹砂岩，基岩整体性较好，地表水多为雨水汇流，地下水位岩层裂隙水。按照地下水的分布，地下水位远低于框架结构基底。站场范围内为封闭施工，基坑周围无重载交通和堆弃荷载，故而初步考虑以上几处基坑采用放坡开挖。结合设计要求，基坑开挖方案，每级边坡按照垂直高度不高于10m，边坡坡率为1∶0.75，在边坡高度高于10m后，每10m边坡设置一级平台，平台宽度为2m。

2.2 放坡开挖稳定性验算

由于框架结构位于路基范围内，在基坑施工前均会进行地表构筑物和附着物的清理，该场地内为封闭施工。在施工过程中，施工车辆均在基坑安全范围内行使，因此在放坡开挖稳定性检算时，基坑所受外力均为自身周边土压力，按静荷载进行计算。由于本项目范围内5座框架结构的地质条件相同，其中框架1的基坑深度最深为8.2m，因此在放坡开挖时，取最大的放坡高度8.2m进行验算。

（1）计算依据。结合以上框架结构的地质情况以及基坑特点，采用力学验算法对基坑边坡稳定性进行验算。由于基坑放坡开挖的情况与路基深路堑边坡的情况相似，因此在以上几座框架结构深基坑边坡稳定性借鉴深路堑边坡稳定检算方法计算。施工现场地质主要为砂夹泥岩，根据设计提供地质参数情况，结合深基坑所在地层，选取最不利情况，确定软弱面，供边坡稳定性验算时采用。计算公式[1]：

式中：h为滑动面上变形岩体的高度，m；H为基坑边坡高度，m；K为稳定系数，取值1.25；φ为滑动面内摩擦角；m为边坡坡率；C为土的黏结力，kPa；r为土的容重，kN/m3；a为软弱面倾角，°。

按照最不利条件，根据边坡上力的实际受力情况，求出变形体高度，以此根据边坡坡率求出坡高H（单位m）。

（2）检算结果。基坑周围不考虑其他荷载，只考虑土体自重，深度均为各基坑四周最高处至基坑底面高程之差，综合各基坑开挖考虑，放坡坡比1∶0.75。

根据设计提供的地质参数，深基坑土质以砂夹泥岩为主，按最不利情况考虑，各项地质参数取值分别为土的黏结力C=20kPa，内摩擦角为φ=30°，边坡系数为1∶0.75，坡率m=0.75，软弱面倾角a=45°，土体自重r取23kN/m3。代入公式计算得：变形体高度h=7.31m，计算放坡坡高H=29.3m。由于基坑最大开挖高度为8.2m，计算的放坡高度为29.3m大于实际的边坡高度8.2m，因此，以上5座框架结构采取1∶0.75的开挖坡率进行放坡开挖可行。

3 基坑开挖及防护方法

由于项目地处川南丘陵地区，降雨较为丰富，且几座结构施工施工周期较长，为避免雨水冲刷坡面、造成积水，在基坑开挖后，对基坑边坡采取表层锚喷处理，在基坑外2m处设置截水沟，在基坑底部设置集水坑。

3.1 非接长框架结构基坑开挖及防护

（1）基坑开挖。非接长框架桥基坑开挖时，结合基坑特点，及标段内深基坑地质特点，主要为砂夹泥岩，选用机械开挖的方式，放坡逐层向下开挖，每50cm为一层，边坡坡比为1∶0.75，当开挖深度大于8m时设置二级边坡，边坡坡比为1∶1，两级边坡之间设置2m宽平台防护。基坑开挖示意图如图1所示。

基坑开挖前对基坑顶边界线外3～5m内的场地进行整平，开挖过程中应加强检测工作，安排专人进行轴线、中心点和桩的标高测量，确保位置正确和开挖土方时不得超挖。基坑底部留20～30cm进行人工挖土。

图1 基坑开挖示意图

雨期施工时，基坑应分段进行开挖，并在基坑两侧围以土堤或挖排水沟，以防地面雨水流入基坑槽，同时应经常检查边坡和支护情况，防止坑壁受雨水浸泡造成塌方。

基坑坡顶上2m范围内严禁车辆行驶速度过快和急刹车。当基坑挖到设计标高后，及时请监理进行验收，验收通过后进行下一步施工，以免基底土暴露时间过长。

（2）基坑边坡防护。基坑采用机械开挖，边坡松动土体必须清除，并由人工修整坡面。①对于松散土、人工填土等稳定性不良地层，边坡开挖完成后喷射M20砂浆，预防雨水冲刷坡面，并采用2m长，Φ20砂浆锚杆钢筋网锚固防护。砂浆厚度为5cm、钢筋网采用Φ8、15cm×15cm钢筋网,Φ20砂浆锚杆间距为1m，梅花形布置。②对于稳定性较好的砂岩地层，直接采用喷射M20砂浆进行防护，砂浆厚度5cm，预防雨水冲刷坡面。基坑开挖完成后，应及时对基坑进行围护，防止安全事故的发生。基坑围护选择在离坡边线2m外圈浇筑尺寸为30cm×30cm的C15混凝土基础，一方面起截排水用，另一方面作为防护栏杆基础。设置基坑安全作业区域，防止基坑外侧杂物落入基坑，保证基坑外2m范围内无弃土、杂物堆积。

3.2 接长既有框架结构基坑防护

对于原状地质，且为基岩整体性完整的情况下，接长车场的框架桥基坑开挖方式与边坡围护方式采取上述方法施工。但对于结构接长位置，由于存在回填土，为确保基坑的稳定，避免松散土坍塌，在接长结构位置，先施作方形人工挖孔桩支护。挖孔桩施工时锁口高于地面30cm，防杂物掉入挖孔桩内，挖孔桩护壁厚度为20cm，采用C20混凝土拌制，桩身采用C30混凝土，挖孔桩开挖采用传统的开挖工艺施工。

4 结束语

在以上5座框架结构基坑过程中，4跨以上的框架结构施工周期较长，基坑暴露时间长达4个月，但在基坑防护措施及排水措施施作到位后，基坑均为未出现开裂情况，且整个施工过程中基坑边坡稳定、安全可控。