佛山市顺德区恒顺交通投资管理公司
一、工程概况
本项目碧桂路改造段位于顺德新城的南部，主体工程为一浅埋下穿隧道，上、下行分离，双向8车道，全长760m，暗埋段360米。最大纵坡 3.8％。开挖深度最深14.05m，分三层开挖，
隧道主体结构敞开段采用钢筋混凝土U型槽结构，暗埋段采用钢筋混凝土闭合框架双洞结构。隧道围护结构采用三轴搅拌桩重力式水泥挡土墙、钻孔灌注桩(Φ800mm)+单排三轴搅拌桩止水帷幕止水帷幕等形式。
二、土方开挖及稳定性分析
本工程中基坑边坡整体稳定性采用“理正边坡稳定分析软件”进行辅助分析。根据通用规范进行安全系数计算，假设为圆弧滑动，不考虑地震影响，采用基坑边坡稳定性计算中最常用的瑞典条分法。
§1、第一层土方开挖
第一层土方开挖高度1m，挖至冠梁梁底下0.1m。本层开挖基坑较浅，不做基坑验算。
§2、第二层土方开挖
本区间土方开挖深度在4.9～9m（主要是便道下切），设置一道钢支撑。有钢支撑断面的开挖顺序及钢支撑的设置情况如下：
①纵向开挖顺序：
②横向开挖顺序：
③钢支撑设置情况
K2+705～K2 +790钢支撑设置拟以临时钢管撑代替“永久”钢管撑，临时钢管撑下缘连线高出便道3.8m，低于冠梁梁底不小于1m，小于1m时不设钢管撑。
K2+790～K2+820 便道纵坡为零，钢支撑平行便道设置，下缘低于冠梁顶3.2m，高于便道3.8m，该部分临时钢管撑保留与设计转换条件。
第二层开挖根据基坑深度及支撑情况分为三个工况，具体如下：
1）K2+500～K2+600区间为无顶撑、放坡开挖，主要为修筑施工便道。
接近第一根顶撑断面K2+600时，开挖高度4.9m，护坡坡比=3.3。
（1）选取无顶撑悬臂最不利断面K2+600进行验算，计算结果如下：
计算方法：瑞典条分法
应力状态：总应力法
基坑底面以下的截止计算深度: 0.00m
基坑底面以下滑裂面搜索步长: 5.00m
条分法中的土条宽度: 1.00m
天然放坡计算结果:
Ks1=27.12；Ks2=0.960；Ks3=0.958
根据计算结果可得，按现有坡率放坡开挖至便道深度，基坑整体稳定性安全系数不满足Ks>1.2的要求。为保证过大边坡坡比的稳定，在施工中采取如下措施：①增加降水井的数量，确保降水效果，加快土壤固结，改善土壤物理力学特性；②对坡面进行喷射混凝土保护，防止雨水冲刷造成边坡水土流失；③当边坡涌水、流砂较大时，可在便道两侧堆码编织袋护坡，减缓边坡坡比，或采用钢板桩多级台阶，保证边坡稳定。
2)、K2+600～K2+705土方开挖
选取取K2+705断面，开挖最大深度至便道为4.9m。计算结果如下：
内力位移包络图：
围护结构最大水平位移5.43mm<H*0.2%=4.9*0.002=9.8mm，满足要求。
[ 整体稳定验算 ]
计算方法：瑞典条分法
应力状态：总应力法
条分法中的土条宽度: 1.00m
滑裂面数据
整体稳定安全系数 Ks = 5.183
[ 抗隆起验算 ]
1) 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：
支护底部，验算抗隆起：Ks = 7.993 ≥ 1.800，抗隆起稳定性满足。
深度27.700处，验算抗隆起：Ks = 7.954 ≥ 1.800，抗隆起稳定性满足。
2) 坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下：
Ks = 5.093 ≥ 2.200，坑底抗隆起稳定性满足。
[ 嵌固稳定性计算 ]
按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012单支点结构计算嵌固深度ld：
1) ld按公式：
综合以上计算结果可知，围护结构计算满足规范要求。在有顶层横撑、便道两侧放坡坡度不大于1:3情况下，边坡稳定，支护结构安全。
3)、K2+705～K2 +875土方开挖内力包络图、整体稳定验算、抗隆起验算与上类似。
围护结构最大水平位移9.75mm<H*0.2%=9*0.002=18mm,满足要求。
整体稳定安全系数 Ks = 3.404
支护底部，验算抗隆起Ks = 6.849 ≥ 1.800，抗隆起稳定性满足。
深度137.900处，验算抗隆起Ks = 8.546 ≥ 1.800，抗隆起稳定性满足。
坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算：
Ks = 3.590 ≥ 2.200，坑底抗隆起稳定性满足。
根据计算结果可知，围护结构计算能满足规范要求。
§3、第三层土方开挖
1、开挖高度最大基坑深度~14.05m。
2、开挖顺序：
1)、纵向开挖顺序见下图：竖向分层线位于每道钢管撑底缘下0.5m，横向分段长度不大于9m。
2）横向开挖顺序见下图：
3、基坑稳定性分析
（1）从中间向两边退步开挖，K2+730～K3+000段四道支撑施工，取K2+875最不利断面进行验算，开挖至基底为14.4m。按照从便道开挖至基底的范围按设计要求及时架设第三、四道钢支撑的工况进行计算，计算结果如下。
内力位移包络图：
围护结构最大水平位移19.78mm<H*0.2%=14.4*0.002=28.8mm,满足要求。
[ 整体稳定验算 ]整体稳定安全系数 Ks = 1.879
[ 抗隆起验算 ]Ks = 5.383 ≥ 1.800，抗隆起稳定性满足。
深度144.200处，验算抗隆起：Ks = 8.259 ≥ 1.800，抗隆起稳定性满足。
2) 坑底抗隆起按以最下层支点为转动轴心的圆弧条分法计算，结果如下：
Ks = 2.200 ≥ 2.200，坑底抗隆起稳定性满足。
根据计算结果可知，围护结构计算能满足规范要求。
三、计算结果在施工中的应用及结论
1)、按照地质勘探揭示的淤泥质土的物理力学特性，通过计算确定淤泥土的稳定边坡坡比在1:3.4左右，由于基坑降水改善了土壤的物理力学性能，所以，基坑土稳定边坡坡比一般取1:3。
2)、通过对支护桩在悬臂状态下的受力及位移分析，支护桩可悬臂的高度受变形条件控制，很小。因此，不建议悬臂开挖。
3)、在第二层土方开挖中，对于施工便道两侧的土方原则上保持不动。保留土土体边坡坡比不大于1;3。
4)、尽量保留支护桩内侧土方，保证支护桩受力、变形安全稳定；
5)、加强边坡稳定的观测，必要时采取编织袋支挡、喷射混凝土护面等多种形式的坡面保护，减少水土流失，保证边坡稳定。
6)、加强降水看护与管理，保证排水系统的正常运转，避免边坡流砂、基底涌砂事故。
7)、及时安装临时或永久钢支撑，滞后距离不要大于6m，滞后时间不得大于6小时。
8)、不得扰动基坑坑底原状土，应至少保留30cm待主体施工前开挖。
9)、加强自身观测及与检测单位的比对，保证周边沉降、位移在允许范围。
结论：通过工程实践证明，采用钻孔桩基及止水帷幕开挖深基坑支护的方法是可行的，及保证了工程质量也确保了工期，通过现场检测表明，基坑开挖未对周边环境造成影响，可以为类似工程提供借鉴。
论文作者:梁旭
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/12
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