基坑变形控制

基坑变形控制

1概况

、下穿道概况

连云新城滨海大道（新城闸～西墅闸）新建工程，设计起点位于新城闸，桩号K0+000，终点位于西墅闸，桩号K2+，长2.887km。

下穿道工程为连云新城滨海大道中下穿纵五路隧道部分，下穿道采用箱形框架与U 型槽相结合的结构形式，中间箱型框架结构段120m，两端的U型槽结构段分别180m、170m。

隧道施工采用直壁式支护大开挖方法，基坑开挖宽度29m，基坑最深处距现状地表。基坑两侧为Ф800mm灌注桩，桩长20m，桩间距1m。灌注桩外侧施工双排Ф650mm水泥搅拌桩做止水用，坑底采用水泥搅拌桩加固，加固深度4m。坑内支撑采用Ф609mm钢管，支撑钢管水平间距，上下设置两层支撑，层间距。

本工程基坑变形控制保护等级为二级，基坑外地面最大沉降量≤100mm，围护结构最大水平位移≤100mm。

、工程地质情况

根据勘察过程中钻探揭露、取样分析、结合静力触探资料，参照区域性地层资料，将场地内上部地基土分为9个工程地质层。

①-1层砂性填土：回填时间不超过3个月，不均匀混有少量碎石、角砾及少量砂性土。厚度：～3.30m,平均2.24m；层底标高：～2.04m,平均。

②-1层冲填土：灰色～青灰色，流塑，光滑～稍有光滑，具腥味。场地普遍分布，厚度：～4.10m,平均2.64m；层底标高：～-1.12m,平均。

②-2层淤泥：青灰色，流塑，光滑，具腥味，局部相变为淤泥质粘土。场地普遍分布，厚度：～13.80m,平均12.84m；层底标高：～-13.28m,平均。

③层粘土夹粉质粘土：褐黄色，坚硬～硬塑，少量可塑，上部含少量粒径1～2cm 直径不等的钙质结核。场地普遍分布，厚度：～6.80m,平均5.63m；层底标高：～-18.82m,平均。

④层粘土：褐黄色杂灰绿色,可塑,光滑。场地普遍分布，厚度：～5.70m,平均4.32m；层底标高：～-23.79m,平均。

⑤层粘土：灰色,可塑～软塑,光滑。场地普遍分布，厚度：～20.00m,平均16.61m；层底标高：～-40.02m,平均。

⑥层中粗砂：灰黄色,饱和,密实,局部夹有薄层粉土,夹层厚度小于30cm，下部混少量石英碎石,粒径2～5cm不等。场地普遍分布，厚度：～9.30m,平均7.45m；层底标高：～-47.54m,平均。

⑦-1层强风化片麻岩：灰白色～灰黄色,岩芯多呈碎块状,少量短柱状,粗粒变晶结构,片麻状构造,手捏可碎,主要矿物成份由石英、长石和云母等组成,岩体破碎。场地普遍分布，厚度：～6.80m,平均5.67m；层底标高：～-51.72m,平均。

⑦-2层中风化片麻岩：灰白色,岩芯呈短柱状,清晰可见中～粗粒变晶结构,片麻状构造,节理裂隙发育,结合一般,主要矿物成份有石英、长石和云母,RQD约为65。

①-2层砂性填土，性质均匀性差，回填时间短，透水性较好，属软弱土；②-1层冲填土为近期人工围海吹填后经地基处理形成的淤泥质土，均匀性、结构性差，属软弱土；

②-2层淤泥均匀性好，高压缩性，强度低，工程性质差，属软弱土，透水性差；③层粘土夹粉质粘土分布较稳定，性质不均匀，中～高压缩性，强度中等，为淤泥下伏的中硬土层；④层粘土、⑤层粘土分布较稳定，性质较均匀，中～高压缩性，强度一般，属中软土；⑥层中粗砂均匀性差，中～低压缩性，强度中等，为中硬土，良好的桩端持力层。

⑦-1层强风化片麻岩低强度岩石地基，良好的桩端持力层。⑦-2层中风化片麻岩中～高强度岩石地基，良好的桩端持力层。

2基坑变形控制方法

基坑变形控制主要从引起基坑变形的原因、阻止基坑变形的方法两方面着手。前者是以主动的方式阻止基坑发生变形，如开基坑挖深度、施工顺序等。而后者是以被动的方式抵抗基坑的变形，如支撑体系、土体加固等。

、基坑土体加固

（1）基坑土体加固的必要性

由于开挖破坏了土体内力平衡，引起周边土体的位移变形，坑内基底应力释放使基底隆起，造成周围地面沉陷，因此需对基坑坑底土体进行加固。基坑土体加固的目的是通过加固改变软弱土层的土体结构来提高土体强度，增强被动土的抗力，以增强基坑整体抗失稳的能力，使基坑周边的地面沉降得以控制。

（2）土体加固方法

基坑土体加固方法包括注浆法、双轴搅拌桩、三轴搅拌桩（SMW）、高压旋喷桩、降水等加固方式。基坑土体加固方法及适用性可参见表1。

土体加固方法适用范围表表1

本工程根据基坑土层性质设计采用水泥搅拌桩加固坑底。搅拌桩加固是利用钻机搅拌土体把固化剂（水泥）注入土体中并将土体与浆液搅拌混合，浆液凝固后便在土层中形成一个圆柱状固结体。本工程中搅拌桩直径650mm，桩间搭接150mm，加固深度4m。坑底搅拌桩采用抽条加固的方式，抽条宽度3m。在支护灌注桩的外侧设计两排止水桩，加固长度为坑底向下6m，桩直径650mm，桩间搭接150mm。

该种坑底加固方式增加了坑底土体的整体性，很大程度上阻止了坑底淤泥的隆起，避免了深基坑因开挖卸载而引起的坑底回弹，同时减少了土体的压缩变形和围护桩的水平位移。

（3）土体加固注意事项

➢基坑变形控制等级较高时，在加固施工前需进行加固工艺的适宜性试验，通过试桩确定该场地条件下水泥掺量及操作技术参数。

➢搅拌桩施工中需严格按照设计要求进行施工，精确控制水泥掺量及施工速度，保证桩体质量。

➢坑底搅拌桩加固必须在基坑开挖超前一段时间进行，加固后土体养护龄期不小于28天，保证在开挖时搅拌桩强度已满足要求。

➢坑底加固搅拌桩施工必须保证桩间咬合宽度，以增加加固土体的整体性，确保土体加固质量。

、基坑土体开挖

（1）开挖对基坑的影响

基坑开挖卸载使基坑内部土压力减小，引起围护结构向基坑内的变形，围护结构的变形引起其后面的土体位移，并逐渐向离基坑更远处的土体传递，造成坑侧土体开裂及周边路面沉陷，严重者造成基坑的坍塌破坏。

（2）土方开挖

在软土深基坑的开挖中，随着基坑挖深的增加，基坑周围土体塑性区的发展，基坑变形速率也会相应增加。适当减小每步开挖土方的空间尺寸、减少每步开挖所暴露的基坑支护桩的无支撑时间，是合理地发挥土体自身的抵抗变形的潜力从而解决软土深基坑稳定和变形问题的基本方法。

本工程中，在开挖深度范围内，土体主要为二次冲填土和淤泥。冲填土和淤泥强度低，工程性质差，属软弱土。针对该种软土地基，在开挖过程中遵循分段、分层开挖，随挖随撑的原则。纵向分段、竖向分层。整个基坑纵向根据开挖深度及支撑设置情况分为8个区，不同区段根据开挖深度采用不同的开挖方式。

图1基坑纵向开挖分段示意图

竖向先从原地面开挖至第一道支撑标高处，安装支撑并施加预应力，然后再进行土体开挖。开挖至第二道支撑标高处时，安装第二道支撑并施加预应力完成后方可继续开挖。

图2基坑开挖示意图

（3）基坑内排水