高速公路跨既有线高边坡深基坑支护技术

高速公路跨既有线高边坡深基坑支护技术

赵昌飞

安徽省交通航务工程有限公司 安徽省合肥市 230000

摘要：基坑支护技术涵盖了地质、土力学、结构力学、原位测试、基础工程学还有水力学等诸多不同的学科，体现了国家在建筑施工领域的技术水准。如今，深基坑支护技术已升格为土木工程领域复杂程度最高的技术形式。本文选取某高速公路上的三角腹地为对象进行研究，该地段跨既有线，地质条件复杂，施工难度十分大。为确保工程质量，我们对大跨度无横撑深基坑设计进行深度探讨。

关键词：高速公路；深基坑支护技术；施工

1 工程概况

某高速公路上的三角腹地，跨既有线，高边坡，地质环境相对复杂，技术难度高。本施工现场，地基构成为人工填土+淤积层+积土层，十分繁杂。冲淤积层，多是由淤泥和亚黏土等多种成分构成，中等厚度，约为29-41米。

本次选取的工程，为海洋性季风气候，温差和降雨量均十分大。在钻孔24h后，即可测量地下水深度，约1.1-1.7米。地下水，由岩石内部的裂隙水构成，粉细砂比重相对偏高。岩石含水层内，砂层的孔隙度很大，渗入不少水分。地下水源自降水和含水层渗透。受气候和季节的影响，雨季水位有轻微上升，到旱季又会明显下降。

2 深基坑的具体设计

2.1地道主体的相关设计

本施工现场中，地道工程重点位于纵坡坡道上。按照施工要求，我们对框架做了划分，一是开口型，二是闭合箱型。结合主体工程来完成计算，将直径1.1米的钢筋混凝土桩，安装于开口型框架下。受结构沉降缝的影响，需将其分为14个不同的结构段，用水泥进行均匀搅拌，做好软基处理。

2.2深基坑支护设计

( 1) 支护方案。本施工中，有个大面积的地道基坑，横向跨度长约30米。为确保施工进度，若我们选择传统的横撑深基坑支护方案，则可能会遇到如下问题。一是增加现场人员的施工难度，特别是地板、侧墙钢筋捆绑，可能不易展开。所以，势必会耽误施工进度。二是施工经费。鉴于有横撑支护，地道工程的基坑跨度本身就非常大，故需选择大量型钢格构柱或是钢管。格构柱需设置若干工作桩，这就需要投入比较高的经济成本。所以，本次施工并未沿用之前的有横撑支护方案，二是选择无横撑支护。考虑到挖深不同，我们提出了两种备选的基坑支护方案，介绍如下。

一种是若出口4个节段的挖深＜3.2米，则边坡可以使用放坡处理。在开挖完毕的迎土面，先铺上一层透水土布料，并以60厘米厚的砂袋提供综合防护。在坡底部位需要挖出截水沟，在坡顶位置则需要开挖排水沟。基坑挖深3米-5.4米区域内，先开始放坡，接着用水泥完成搅拌，为土墙提供必要的支护。施工期间，要观察泥土墙的变形程度。一旦变形过于严重，要再次加固。二种是地下道中间部位的7个节段，其挖深过大，介于 5.6米-12米，则路面同样也会选择放坡处理。放坡工作结束后，在坡底需要预留1.2米宽度的平台，改造为临时排水沟。放坡坡底，则选择直径1米左右的钢筋支护桩提供支撑。桩顶部位，同样也要摆放高度1.1米的高冠梁。除上述外，支护桩外侧需要选择双排水泥桩来提供防护，达到防水之目的。支护桩长度约24米，桩基总长大概是支护长度的2. 5-3.2倍。这样的话，支护桩才能发挥自身的作用。基坑总挖深度接近12米，非常深。不过，纵横方向上的跨度均比较小。因此，在基坑内需要设置5道或是6道横撑，以防止坑顶变形。3米放坡处理，需要及时清除桩体外侧残留的部分土体，降低桩体压力。同时，还可以缩短桩体长度，控制施工成本。 ( 2) 阻止降水的方案。如何减少基坑内部降水？基坑周边地下水时常性会渗透，一般止降水方案效果不理想，操作起来也比较困难。所以，针对该施工地基坑，我们制定的止降水方案有两个部分，一是止水帷幕，二是临时排水，切勿从单个方面入手。止水帷幕，通常是用水泥搅拌桩、土墙来加以阻挡，临时排水则涵盖了截水沟、排水沟。借助水流引导来降低降水对基坑工程的干扰和影响；( 3) 监测技术。基坑坑顶护道非常小，但工程交通量又十分大，为了避免基坑意外地崩塌，维护施工人员的安全。我们对基坑检测进行了科学设计，涉及到深部位移、水平位移、土压力等多个方面。

2.3深基坑支护设计的计算

施工前，要综合把握基坑内力和整体变形的状况。所以，要按照行业规程进行操作。根据弹性法土压力模型来对基坑中的相关信息进行综合检测。此外，同时测算基坑、抗颠覆稳定性，包括抗隆起等指标。结果表明，当挖深处于5.4米-12.5米区间，坑顶变形量均＜30毫米，小于有关规定提到的最高位移50毫米。稳定性方面，其结果同样也满足相关指标。除此之外，我们也不能忽略基于坑顶位移量得出的计算结果，是否满足行业标准，对预警控制也有很大的影响。

3深基坑施工技术与方案

3.1深基坑施工工程时序

本项目选择了封闭施工，目的在于不阻碍和扰乱现有交通。施工前，应当对该区域既有管线进行综合调查，认真完成拆移工作。基坑施工工程中，其主要时序是先移除旧路面，在施工区域插好支护桩。接着，对止水帷幕进行施工，于3米放坡处着手挖掘，对迎土面进行妥善处理。接下来，全面开挖，直至坑底，做好垫层和必要的防水工作。最后，在施工场地对主体进行施工。需要指出的是，施工开始前应当对地道基底做好超前软基处理。若不然，可能会令施工人员、器具和设备无法入场。

3.2施工工作总结

全部施工结束后，需完成多次沉降位移的现场观测。从测量结果中得知，冠顶部位的观测点沉降基本为零，甚至完全没有。横向上的位移长度介于25-28㎜，也大体符合相关规定。因此，整体施工符合行业规定。我们将施工工作总结如下。本次施工中，基坑大多选择排桩来加强支护。因此，路床基本上是使用砂性土进行回填。桩顶部分，作业难度比较高，施工中需要利用加长桩来提供支护。除上述外，在雨季时不太适合开工，且要提供必要的防水方案。特别是水井抽水和排水工作，均需把控到位。对支护桩而言，其顶冠梁既有就伸缩缝上也要适当地扩大预留的间距，平均40米左右需要留出一道，以确保强桩顶部分能够在横向上相互连接，减小桩顶部位实际的位移长度。

4 深基坑技术的发展趋势

（1）大深度、大面积方向

周边环境相对繁琐，深基坑开挖和支护也更加困难。基于工期、造价的视角，以两墙合一为中心的逆作法必然会成为未来的发展方向。不过，桩基承载力对逆作法施工有较多的限制，建议一柱多桩，这就会增加成本、作业难度。如何提高单桩自身的承载力，控制沉降及其中柱桩(中间支承柱)，使上部结构得到快速地施工，减少工期，这是未来的研究方向。

2. 灵活、小型挖土机械

针对有支护的某些深基坑工程，以人工挖土为主，其效率相对偏低。后续，要探索和研发小型、灵活度较高的地下挖土机械，增加工效和进度，降低时间效应带来的影响。

3. 预应力控制

为了防止基坑变形，预应力控制法得到逐步推广。同时，利用深层搅拌或是注浆技术来全面加固基坑底部或是被动区土体，这也是控制变形的可靠手段。

结束语

深基坑工程中，设计是关键，监测是手段，施工是保证。一个科学的支护方案，很大程度上决定了整个基坑工程最终的成败。如何判断方案是否合理，关键在于是否安全、经济，有无引入最新的施工工艺，是否对工程施工有益。今后，我们需要推广信息化施工技术，注重工程监测，减少基坑工程事故和由此带来的损失。通过改进计算理论和方法，优化施工工艺，推动深基坑支护技术的发展。

参考文献：

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[2]曹毅.大跨度无横撑深基坑支护设计与施工技术探讨[J].公路交通技术，2010(1) : 63－65．

[3]杨丽，杨觉，华村.建筑基坑支护设计浅探[J] .洛阳大学学报，2003，18(2).