汪文兵

（安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽 合肥 230051）

引言

随着城市化的速度建设，城市密度增加，城市中可用的建设空间越来越有限，为满足城市发展需要，深基坑工程的数量不断增加。施工中，考虑到城市地面公共建筑和地下建筑结构的复杂性，加之道路运输和地下管线的分布十分复杂，为此，工程方对于深基坑工程的施工提出了更高的要求。相比其他工程，深基坑开挖具有难度大、工程任务重等特点，浅基坑工程的施工与设计技术已不能适应此类深基坑工程的需要，在工程建设中容易出现安全隐患。因此，要在施工中全面考虑市政道路交通的运营需求，设计针对深基坑的开挖施工作业方法，以此提高基坑工程建设的稳定性。

1 工程实例

所选的工程项目概况见表1。

表1 市政道路深基坑工程概况

考虑到此工程为市政道路工程，工程周围人流量与车流量较大，加之工程所在地的交通管线较为复杂，导致工程所在地的施工难度较大，因此，在工程施工前，应先结合实际情况，进行工程的初步规划，设计方案见图1。

图1 市政道路深基坑工程方案

2 市政道路交通荷载下深基坑开挖施工

2.1 深基坑开挖支护结构设计

在市政道路交通荷载的影响下，进行对深基坑的开挖前，需要在开挖位置设置基坑支护的基本结构。在设计开挖支护结构时，根据市政道路施工现场的地质条件、基坑开挖深度、周边环境等情况综合分析[1]。以上述市政道路建设项目为例，其基坑深度设置见图2。

图2 基坑深度设置示意

按照图2 所示的内容进行对基坑深度的设置，其中，ABCD 段基坑支护结构采用规格为Φ600 mm 直径的螺旋钻孔压灌注桩和二排锚杆联合的结构；DE段采用规格为Φ600 mm 直径的螺旋钻孔压灌注桩和三排锚杆联合的结构；EF 段采用125 m 以上比例为1:1 的放坡挂钢丝网，在该结构上涂抹厚度在25～50 mm 范围内的水泥砂浆材料；FA 段采用125 m以上比例为1:1 的放坡挂钢丝网，在该结构上涂抹厚度在30～40 mm 范围内的水泥砂浆材料并配合钢筋钉固定[2]。按照上述方式对需要进行开挖的基坑进行加固，避免后续开挖时出现塌陷或其他稳定性缺失的问题产生[3]。同时，在实际施工中，还需要根据实际情况，确定深基坑Z 位置上的主动土压力标准数值：

式中：eajk代表在深基坑Z 位置上的主动土压力标准数值；σajk代表深基坑Z 位置上数值方向上的应力标准数值；kai代表在某一层土体i 上的主动土压力系数；C代表系数。根据上述公式，确定深基坑主动土压力标准数值，根据不同位置上的主动土压力，对深基坑开挖支护结构参数进行调整。

2.2 螺旋钻孔压灌桩施工

在确定深基坑开挖支护结构后，采用长螺旋钻机进行成孔施工，根据上述项目条件，将桩结构直径设置为500 mm，将两个桩结构之间的距离设置为1 200 mm。为确保施工质量，桩结构的位置偏差不得超过50 mm，垂直度偏差不得超过0.5%。在此基础上，进行螺旋钻孔压灌桩施工，其基本流程为：“场地整平处理”——“测量放线”——“钻孔施工到指定深度”——“灌注施工材料”——“下入钢筋笼”——“桩顶标高检验与钢筋笼标高检验”——“桩头保护”——“循环上述施工工序”[4]。按照上述流程，完成对所有桩结构的施工。在施工之前，使用全站仪进行准确的测量、编号和标记。采用步履式250 长螺旋钻机进行钻探，按照“先慢后快”的原则钻进[5]。同时，在施工过程中，随时查看钻出的误差，并及时改正，直至达到设计高度[6]。使用强力搅拌设备，按配比进行计量，保证坍落度达到设计要求。当需要连接主筋时，用交流焊接机进行双面搭接，搭接长度和宽度符合标准，搭接部位不得在一个横截面上，箍筋为螺旋形，制造误差不得超出规范要求[7]。压注混凝土后，先清理孔口附近的土壤，然后用辅助卷扬机将钢筋笼竖立在孔口，由人工扶正从孔的中央快速下到孔中，在扶笼时由专人指挥，不可倾斜、插帮，边压边转动压入孔内直至设计深度，以此完成整个螺旋钻孔压灌桩施工工序。

2.3 深基坑分区开挖

在整个基坑施工中，基坑开挖是最大的变形，在开挖过程中，由于土方的卸荷，导致了基坑内外的压力差异。由于支座和土方开挖不能同时进行，在此时差下，围护结构会受到坑外土体的压力而发生横向位移，从而导致坑外土体的运动[8]。另一方面，由于土方开挖消除了坑底上方土方向下的压力，使原有的均衡场发生变化，使坑底部的土方向上受压，使坑底部的土方向上压，使坑底凸出。因此，在基坑施工中，基坑的主要变形是：水平位移，坑外地表沉降，坑底隆起。根据不同的基坑工程，各基坑的具体变形曲线也不尽相同，但多数基坑在开挖时均表现出明显的变形倾向（见图3），即地面沉降、围护结构向坑内变形、坑底上升。

图3 深基坑开挖变形示意

在基坑开挖时，由于受外力的影响，围护结构发生了水平位移，其位移曲线可分为以下三种：当基坑开挖深度较浅，或无内支撑时，其变形曲线通常为悬臂；对于埋设于浅层、深浅、内支承不强的基坑，其围护结构的变形以抛物线形为主；而对于深埋并设有多道内支承的基坑，其变形曲线为悬臂型与抛物线型组合。图4 为围护结构变形示意图。

图4 围护结构变形示意

在图4 所示围护结构变形基础上，为确保深基坑开挖稳定性，采用分层、分段和分块的方式开挖，在完成一个深基坑区域的开挖，并达到底部后，浇筑基坑内部结构。在深基坑封顶后，进行对另一个区域深基坑的开挖。依次不断重复施工，直到所有需要开挖的区域均完成施工后停止。同时，在开挖时，还需要对隔墙部分进行凿除。

3 实证分析

以上述工程项目为例，对其进行基坑开挖施工。施工前，应全面考虑到现场的多种影响因素，周围建筑物对深基坑施工的影响主要表现在：在基坑开挖过程中，由于基坑开挖，原有的稳定土层会受到干扰而出现受力不均，使原有结构的承力层受力发生变化，从而导致基坑开挖方向的应力集中。造成地基土体滑坡、地基土体凸出、支护结构整体滑移、剪切破坏、坍塌等事故，此项现象不仅会对工程建设造成安全和经济上的损害，同时也会对周围的建筑物造成潜在的危害，造成房屋的倾斜、开裂、坍塌，甚至会对项目所在地居民日常生活造成不必要的惊慌。

随着基坑开挖深度增加，水平位移将呈现增加趋势，垂直沉降越来越大，最大变形量的位置也会随之改变，这是因为基坑开挖时产生的应力释放，使其外部土体向内运动，没有市政道路交通荷载的情况下，基坑的变形较小，因此有必要在施工后进行基坑开挖成果的质量验收，以此检验本研究设计方法的合理性与可靠性。

3.1 基坑承载力检验

市政道路交通荷载作用下的地表振动是随机的，在不同时段下，市政道路交通变化数目较大，车速也将在此过程中呈现出非平稳状态，同时市政带路上存在多个车辆影响，导致路面交通荷载对基坑稳定性的影响较大。因此，在竣工后基坑中不同测点的承载力要求是不同，为检验施工成果是否能满足承载力需求，可在上述内容的基础上，选择基坑最高承载力值作为标准，进行承载力的检验。检验结果见图5。

图5 承载力检验结果

3.2 支护点位移检验

考虑到基坑实际载重和基坑设计间距，分析在不同载重条件下基坑支护结构在不同荷载下的变形，由于路面车辆的类型比较复杂，难以计算出车辆的平均载重，而且在施工过程中，基坑周围会有大量的工程车辆，所以在实验中，只考虑了基坑的平均载重，并在测试过程中，对车辆进行持续集中力模拟，检验支护点在市政道路交通荷载条件下的位移量，实验结果见表2。

表2 支护点在市政道路交通荷载条件下的位移量

4 结论

根据上述研究，得到以下几个方面的结论：

（1） 根据图5 承载力检验结果，不同测点的承载力均＞最高承载力要求，证明所设计的方法不仅可以满足基坑基础支护需求，还可以保证各个测点的承载力达到市政道路交通荷载标准。

（2） 根据表2 支护点在市政道路交通荷载条件下的位移量，所选择的14 个测点中，只有3 个测点在交通荷载影响下出现了位移，其他测点的位移量均为0 mm。在对存在位移的多个支护点剖析中发现，支护点位移量均未达到1 mm，即存在较小的位移不会对工程整体结构的稳定性造成影响。证明该方法可以起到夯实基础、保证基坑结构具有稳定性的作用。