余海兵

（騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司,上海市 200122）

不同基坑開挖組織方式對(duì)深基坑變形的影響

余海兵

（騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司,上海市 200122）

在軟土基坑工程中,時(shí)空效應(yīng)對(duì)基坑變形有著重要的影響,如何優(yōu)化基坑開挖的施工組織,利用時(shí)空效應(yīng)為基坑服務(wù)是基坑工程的重要課題。兩個(gè)基本相同的基坑由于采用了不同的基坑開挖組織方式而使得基坑變形差異較大,從時(shí)空效應(yīng)的角度分析了基坑無支撐暴露時(shí)間和有支撐暴露時(shí)間對(duì)變形的影響,為后續(xù)開挖施工組織提供經(jīng)驗(yàn)。

基坑無支撐暴露開挖組織

0 引言

在基坑工程中影響變形的因素很多,其中基坑的無支撐暴露時(shí)間和有支撐暴露時(shí)間是影響基坑變形的重要因素。所謂無支撐暴露時(shí)間是指基坑側(cè)墻從土體開挖到支撐安裝到位的時(shí)間,在這個(gè)過程中圍護(hù)體的側(cè)向變形主要取決于土體的彈性變形和由于時(shí)間增加導(dǎo)致的土體流變變形,是基坑開挖變形控制的基礎(chǔ)。有支撐暴露時(shí)間是指從支撐架設(shè)完成到拆除的時(shí)間,在這個(gè)過程中雖然圍護(hù)體有支撐,但是在溫度、土體流變等因素作用下圍護(hù)土體的變形仍在發(fā)生,直至結(jié)構(gòu)回筑完成。兩者時(shí)間越長(zhǎng)變形越大,是時(shí)空效應(yīng)在軟土基坑中的重要體現(xiàn),而決定兩者的關(guān)鍵因素則是基坑的開挖組織方式。本文以上海市東西通道（浦東段）拓建工程兩個(gè)基本相同的基坑工程為例,分析不同基坑開挖組織方式對(duì)基坑變形的影響。

兩個(gè)基坑基坑長(zhǎng)度分別為46 m和47.67 m,基坑寬度為24 m,開挖深度10～12 m,采用1 000型鋼水泥土攪拌墻+900套打樁圍護(hù)結(jié)構(gòu),支撐系統(tǒng)為混凝土支撐+2道609鋼管支撐,其中1#基坑（見圖1）在基坑南側(cè)設(shè)置7.2 m施工便道板作為挖土通道。2#基坑（見圖3）未設(shè)置施工便道板。

1 有棧橋基坑開挖組織及變形分析

1.1 1#基坑土方開挖工況

1#基坑因施工場(chǎng)地狹小在基坑南側(cè)設(shè)置7.2 m施工便道板作為挖土通道。采用0.6 m3長(zhǎng)臂挖掘機(jī)在基坑中部取土,長(zhǎng)臂挖掘機(jī)挖不到的位置用2臺(tái)0.4 m3小型液壓挖掘機(jī)翻挖,喂給長(zhǎng)臂挖掘機(jī),開挖工況如圖1所示。

圖1 1#基坑土方開挖工況圖

1.2 1#基坑土方開挖卸荷引起的變形

1.2.1 第二層土方開挖

第二層土方共計(jì)3 033 m3,由PD14往PD13方向分成6塊開挖。長(zhǎng)臂挖機(jī)斗為0.6 m3,每小時(shí)出土65 m3,每天用時(shí)8 h完成1塊土方約500 m3的開挖。用時(shí)6 d完成第二層土方開挖,由于開挖深度淺且第一道為混凝土支撐,因此圍護(hù)測(cè)斜變形很小。

1.2.2 第三層土方開挖

第三層土方共計(jì)3 275 m3,由PD14往PD13方向分成4塊開挖。每天用時(shí)12 h完成1塊土方約800 m3的開挖。開挖PD14節(jié)段用時(shí)2 d,PD14測(cè)斜點(diǎn)由于卸荷引起的變形量為4.8 mm；開挖PD13節(jié)段用時(shí)2 d,PD13測(cè)斜點(diǎn)由于卸荷引起的變形量為4.6 mm。

1.2.3 第四層土方開挖

第四層土方共計(jì)3 393 m3,由PD13往PD14方向收底,每小時(shí)出土60 m3,每天開挖14 h。開挖PD13節(jié)段用時(shí)2 d,PD13測(cè)斜點(diǎn)由于卸荷引起的變形量為6.4 mm；PD13墊層澆筑后,用時(shí)2 d開挖PD14節(jié)段,PD14測(cè)斜點(diǎn)由于卸荷引起的變形量為4.4 mm。隨著墊層的澆筑,測(cè)斜數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。

由于卸荷引起的基坑變形量,PD13累計(jì)為11.0 mm,PD14累計(jì)為9.2 mm。

1.3 1#基坑由于時(shí)間效應(yīng)引起的變形

1#基坑土方開挖共用時(shí)14 d,第二層土方開挖雖然用時(shí)6 d,但是開挖深度淺且第一道為混凝土支撐,因此變形很小。第三層土方由于時(shí)間效應(yīng)引起的變形,PD13在2 d時(shí)間內(nèi)的變形量為1.2 mm, PD14在2 d時(shí)間內(nèi)的變形量為3.8 mm。第四層土方由于時(shí)間效應(yīng)引起的變形,PD13在3 d時(shí)間內(nèi)的變形量為2.0 mm,PD14在3 d時(shí)間內(nèi)的變形量為2.9 mm。

由于時(shí)間效應(yīng)引起的基坑變形量,PD13累計(jì)為3.2 mm,PD14累計(jì)為6.7 mm。

1#基坑累計(jì)變形選取一個(gè)截面對(duì)比數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 1#基坑土方開挖測(cè)斜數(shù)據(jù)

2 無棧橋基坑開挖組織及變形分析

2.1 2#基坑土方開挖工況

2#基坑因施工場(chǎng)地狹小,在保證南北兩側(cè)一來一去地面交通的情況下,南側(cè)無施工場(chǎng)地,北側(cè)有約8 m寬范圍可做施工通道,因此挖土作業(yè)均由長(zhǎng)臂挖掘機(jī)在北側(cè)通道進(jìn)行。因基坑寬度達(dá)到24 m,長(zhǎng)臂挖掘機(jī)作業(yè)半徑有限,只能采用2臺(tái)0.4 m3小型液壓挖掘機(jī)二次翻挖,喂給長(zhǎng)臂挖掘機(jī)。土方開挖工況如圖3所示。

圖3 2#基坑土方開挖工況圖

2.2 2#基坑土方開挖卸荷引起的變形

2.2.1 第二層土方開挖

第二層土方共計(jì)3 864 m3,由DY26往DY25方向分成6塊開挖。長(zhǎng)臂挖機(jī)斗為0.6 m3,每小時(shí)出土70 m3,每天用時(shí)9 h完成1塊土方約640 m3的開挖。用時(shí)6 d完成第二層土方開挖,由于開挖深度淺且第一道為混凝土支撐,因此圍護(hù)測(cè)斜變形很小。

2.2.2 第三層土方開挖

第三層土方共計(jì)3 864 m3,由DY26往DY25方向開挖。當(dāng)開挖至格構(gòu)柱位置,發(fā)現(xiàn)格構(gòu)柱鉆孔樁混凝土澆筑過高,土方開挖到位后,需鑿除格構(gòu)柱混凝土才能焊接鋼支撐中間連續(xù)梁,進(jìn)而完成鋼支撐架設(shè),為縮短基坑在無支撐情況下的暴露時(shí)間,每天用時(shí)7 h開挖土方約430 m3,剩下的時(shí)間用于支撐安裝。這樣完成DY26節(jié)段用時(shí)5 d, DY26測(cè)斜點(diǎn)由于卸荷引起的變形為10.0 mm。開挖DY25節(jié)段用時(shí)4 d,DY25測(cè)斜點(diǎn)由于卸荷引起的變形為9.0 mm。

2.2.3 第四層土方開挖

第四層土方共計(jì)2 970 m3,由DY26往DY25方向收底,但是南側(cè)土方需2臺(tái)小型挖掘機(jī)二次翻挖,所以每小時(shí)出土量?jī)H為50 m3。每天用時(shí)10 h開挖約500 m3,完成DY26節(jié)段用時(shí)3d,DY26由于卸荷引起的變形量為9.3 mm。DY26墊層澆筑后,用時(shí)3 d開挖DY25節(jié)段,DY25由于卸荷引起的變形量為7.9 mm。隨著墊層的澆筑,測(cè)斜數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。

由于卸荷引起的基坑變形量,DY25累計(jì)為16.9 mm,DY26累計(jì)為19.3 mm。

2.3 2#基坑由于時(shí)間效應(yīng)引起的變形

2#基坑土方開挖共用時(shí)21 d,第二層土方開挖雖然用時(shí)6 d,但是開挖深度淺且第一道為混凝土支撐,因此變形很小。第三層土方由于時(shí)間效應(yīng)引起的變形,DY25在5 d時(shí)間內(nèi)的變形量為6.4 mm。DY26在4 d時(shí)間內(nèi)的變形量為4.2 mm。第四層土方由于時(shí)間效應(yīng)引起的變形,DY25在3 d時(shí)間內(nèi)的變形量為5.5 mm,DY26在3 d時(shí)間內(nèi)的變形量為2.9 mm。

由于時(shí)間效應(yīng)引起的基坑變形量,DY25累計(jì)為11.9 mm,DY26累計(jì)為7.1 mm。

2#基坑累計(jì)變形選取一個(gè)截面對(duì)比數(shù)據(jù)如圖4所示。

3 變形數(shù)據(jù)對(duì)比分析

3.1 #、2#基坑數(shù)據(jù)對(duì)比分析

1#基坑完成挖土用時(shí)15 d,2#基坑完成挖土用時(shí)21 d,2#基坑開挖用時(shí)比1#基坑多6 d。從開挖到墊層完成澆筑產(chǎn)生最大測(cè)斜變形,1#基坑PD14為15.9 mm,2#基坑DY25為28.8 mm。測(cè)斜數(shù)據(jù)對(duì)比如圖5所示。

圖4 2#基坑土方開挖測(cè)斜數(shù)據(jù)

圖5 1#基坑與2#基坑測(cè)斜數(shù)據(jù)對(duì)比圖

從對(duì)比圖表及挖土工況可以看出:

（1）2#基坑開挖時(shí)間明顯比1#基坑長(zhǎng)。由于2#基坑沒有設(shè)置棧橋板,挖土均在北側(cè)進(jìn)行,特別是第三、四層土,長(zhǎng)臂挖機(jī)能挖到的范圍有限,全由底下2臺(tái)小挖機(jī)翻挖,南側(cè)土方需翻挖2～3次才能翻到北邊,工效很低,引起基坑無支撐暴露時(shí)間增長(zhǎng)。

（2）由于底下2臺(tái)小挖機(jī)無法滿足長(zhǎng)臂挖機(jī)的裝土速度,往往長(zhǎng)臂挖機(jī)存在超挖現(xiàn)象。

（3）2#基坑測(cè)斜數(shù)據(jù)在開挖至15 d時(shí),測(cè)斜數(shù)據(jù)與1#基坑數(shù)據(jù)基本相同。但隨著基坑暴露時(shí)間增長(zhǎng),測(cè)斜數(shù)據(jù)繼續(xù)增大,直到墊層混凝土澆筑完成變形數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。在墊層澆筑完成前,基坑變形基本與基坑暴露時(shí)間成正比。

（4）基坑在有支撐暴露時(shí)間的變形量明顯少于無支撐暴露時(shí)間的變形量。但只有完成墊層澆筑才能穩(wěn)定基坑變形。

4 結(jié)語(yǔ)

通過兩個(gè)基坑開挖的時(shí)空效應(yīng)對(duì)比分析,結(jié)果表明在墊層澆筑完成前,基坑變形基本與基坑暴露時(shí)間成正比,而無支撐暴露產(chǎn)生的變形明顯大于有支撐情況。因此要優(yōu)化施工組織安排,加強(qiáng)對(duì)每天土方開挖量、鋼支撐架設(shè)時(shí)間控制,嚴(yán)禁超挖。密切關(guān)注每天變形監(jiān)測(cè)報(bào)表反映的基坑變形情況,驗(yàn)證現(xiàn)階段施工安排的合理性。在基坑寬度較大,但施工場(chǎng)地受限只能單側(cè)挖土?xí)r,可以考慮在基坑一側(cè)增加蓋板,來作為挖土通道,縮短挖土路徑,進(jìn)而縮短挖土?xí)r間。

在上海這種軟土地區(qū)進(jìn)行深基坑施工,其開挖勢(shì)必會(huì)引起土體應(yīng)力變化,從而對(duì)周邊土體產(chǎn)生沉降和位移,進(jìn)而影響周邊管線、建構(gòu)筑物的安全。事實(shí)證明基坑開挖時(shí)充分利用“時(shí)空效應(yīng)”作用,在基坑開挖過程中,分層、分段挖土,并做到隨挖隨撐,減少基坑暴露時(shí)間,可明顯控制基坑圍護(hù)位移,以減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。

[1]鄭剛,焦瑩,李竹.軟土地區(qū)深基坑工程存在的變形與穩(wěn)定問題及其控制——基坑變形的控制指標(biāo)及控制值的若干問題[J].施工技術(shù),2011,40（8）:13-19.

[2]徐中華,王衛(wèi)東.深基坑變形控制指標(biāo)研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2010,6（3）:619-626.

[3]馮云.上海市東西通道（浦東段）拓建工程——東方路站至源深路站地下道路2標(biāo)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圖[R].上海:上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院,2009.

廣西桂林市龍門大橋通車 創(chuàng)下當(dāng)?shù)貥蛄菏?個(gè)之最

歷時(shí)約兩年半,桂林市民終于盼來了龍門大橋新建工程的通車。

龍門大橋主線道路全長(zhǎng)1 712.645 m,其中主橋長(zhǎng)236 m,引橋長(zhǎng)484 m,主橋斷面寬38.5 m。大橋東起高新七星區(qū)鐵山工業(yè)園黃桐路,向西跨越漓江,與在建的萬(wàn)福東路相接,并最終與已使用的萬(wàn)福路相通,形成貫穿桂林城市東西,連接臨桂新區(qū)與高新七星區(qū)的重要交通干線。

龍門大橋于2014年12月16日開工建設(shè),是漓江市區(qū)段第七座公路橋,為三跨預(yù)應(yīng)力V腿加腹拱連續(xù)梁橋。除了龍門大橋,這樣的橋型目前全國(guó)僅有一座。它的建成實(shí)現(xiàn)了桂林橋梁史上橋梁長(zhǎng)度最長(zhǎng)、連續(xù)梁結(jié)構(gòu)橋梁跨徑最大、橋梁通航高度最高、建設(shè)投資最大、鋼筋混凝土用量最大及樁基最多等6個(gè)之最。

TU4

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1009-7716（2017）07-0167-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.050

2016-07-04

余海兵（1983-）,男,浙江臺(tái)州人,項(xiàng)目經(jīng)理,從事市政工程建設(shè)工作。