城市后期规划通道膨胀土路堑底部明挖深基坑防护设计论文_李东

摘 要：近年来随着国家高速铁路网的建设，不可避免的大量穿越膨胀土地区。膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的特性，给深基坑施工带来了巨大的安全隐患。深基坑支护设计必须充分考虑到膨胀土带来的影响。以郑万铁路某后期规划下穿进站道路框架中桥工程为例，该工程开挖深度较深，由于是政府后期规划，设计院未提供相关基坑防护设计。项目部经过第三方验算及专家论证确定支护形式为抗滑桩+锚索支撑。最终施工完成后防护变形情况满足安全规范要求，可为类似工程提供借鉴。

关键词： 膨胀土地基 深基坑 抗滑桩 锚索

一、工程概述

郑万铁路某下穿进站道路框架中桥孔跨布置为（7+16+7）m钢筋混凝土框架，桥长33.8m，桥宽60.4m。该中桥为远期规划道路，两侧边坡还未取平，桥两侧设置扶壁式挡土墙，挡土墙基础伸入一级边坡4.3m。挡土墙基础底采用CFG桩加固，考虑CFG打设空间，基坑开挖需伸入边坡7.3m，经对比计算得知，基坑在边坡位置开挖深度17.5m，在一级平台位置开挖深度约为13.9m。

二、施工难点分析

1、该中桥为远期规划道路，两侧边坡还未取平，桥两侧设置扶壁式挡土墙，挡土墙基础伸入一级边坡4.3m。宽33.8m，边坡位置基坑最大开挖深度17.5m，但由于是在一级边坡上开挖，实际坑底距边坡顶深度为27.7m，深度较大。且基坑防护桩不但要承受基坑本身应力，还要承受二级、三级边坡上传递的应力。

2、施工场地狭小，基坑距离右侧的施工便道较近，土方开挖、框架结构与城轨下穿通道工程施工交叉作业影响较大。

3、该处地质为中强膨胀土，在开挖过程中，必须严格控制基坑无防护暴露时间。

三、基坑防护总体思路

由于中桥两侧扶壁式挡土墙基础伸入一级边坡4.3m。挡土墙基础底采用CFG桩加固，考虑CFG打设空间，基坑开挖需伸入边坡7.3m，经对比计算得知，基坑在一级边坡位置开挖深度约为17.5m。为防止基坑开挖时破坏一级边坡，设置桩长为25m的钻孔灌注桩对基坑范围内的一级边坡进行加固，钻孔桩直径为1m，桩间距1.6m。钻孔灌注桩顶设置宽1m*高0.6m冠梁，围护桩顶部纵向钢筋在冠梁内锚固。

由于钻孔灌注桩外露长度较大，为了抵抗桩体水平位移，在支护桩上设置4排锚索，第一、二排锚索采用3束7Φ5钢绞线、第三、四排锚索采用4束7Φ5钢绞线。锚索间距1.6m，第一排设置在冠梁内（桩心位置），其余各排设置在支护桩间，锚索采用槽钢梁锁定于支护桩上。锚索长24~27.5m。锚孔直径150mm，间距1.8m，成孔角度25。

为防止雨水浸泡、自然风化等因素破坏边坡，减少膨胀土暴露时间，基坑开挖后，桩间挂网(直径6.5@200*200)喷砼防护，喷射混凝土采用C20早强混凝土，厚度为10cm。

四、受力验算

（4）计算简图

（5）验算结果

五、基坑监测

根据现场实际情况和规范要求对防护结构桩顶水平位移、桩顶垂直位移、基坑底部隆起、地表沉降及水平位移进行监测。

基坑监测设点布置图

从整个施工过程来看，基坑边坡一级平台处变形量最大，最大沉降量为32.5mm，最大水平位移量为31mm，虽然超过了计算报警值，但主要是由于施工时未考虑基坑开挖对周边路堑抗滑桩的影响及夏季降雨量较大，经过对抗滑桩加固及破面防水处理，施工中后期变化趋于稳定。基坑开挖施工过程中基坑整体处于稳定状态。

六、基坑开挖

基坑土方开挖采用机械开挖为主，人工清理基底、桩间及桩侧的方式进行基坑土方开挖。基坑土方开挖遵循“纵向分段,竖向分层,从两侧往中间、垫层及时浇筑”的施工原则，施工过程中加强监控量测，确保基坑土方开挖中的安全。开挖次序：基坑开挖纵向分段,明挖区间纵向长度为57.62米，基坑开挖施工分为5段进行，从基坑两侧往中间开挖的方式进行，最后剩余土方用挖机接力的方式一次挖除。基坑分3次进行开挖，第一次开挖用大型挖机开挖至距基床底层底（最高处）约20cm位置，并及时对边坡进行喷砼作业。第二次开挖用大型挖机开挖至距基底1.5m处， 改用小挖机开挖。第三次开挖采用小型挖机继续开挖至距基底30cm由人工进行开挖。开挖完成后浇筑垫层进行封底，并同时对边坡进行喷砼作业。

开挖过程中遭遇路堑抗滑桩桩顶水平位移超过警戒值有倾覆危险的情况，根据现场情况分析，是由于基坑开挖后抗滑桩埋入土体的深度不足引起的。处理方案：在抗滑桩位移方向设置扶壁式混凝土挡土墙，并用混在挡墙与抗滑桩之间设置混凝土支撑。快速施工附近框架桥节段并及时回填。

七、结论

以郑万铁路某下穿进站道路框架中桥基坑开挖，介绍了位于膨胀土深路堑底部深基坑开挖支护结构设计和施工方案，并对基坑围护结构监测结果进行分析。主要获得以下几点结论：

（1）根据现场实际情况和工程特点，采用抗滑桩+锚索支护体系，能够保证位于膨胀土地基上深基坑的施工安全。

（2）由于膨胀土的遇水膨胀性，极易导致围护结构遭受额外受力和变形，施工中需要采取措施，控制地表水的渗入。

（3）路堑下深基坑施工时除考虑深基坑本身条件外，还应着重注意基坑开挖对上级边坡土体、防护结构、支挡结构的影响。

参考文献

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论文作者:李东

论文发表刊物:《城镇建设》2020年第3期

论文发表时间:2020/4/14

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