道路基坑放坡開挖與支護(hù)開挖對(duì)比

何山路三標(biāo)基坑放坡開挖與支護(hù)開挖對(duì)比分析工程概述何山路規(guī)劃為蘇州市直達(dá)太湖的城市主干路，遠(yuǎn)期對(duì)接玉屏路連接太湖大道南線。本標(biāo)段何山路西延工程為東西走向，標(biāo)段起點(diǎn)順接2標(biāo)明挖隧道，位于龍池東路和白馬澗河塘之間NK2+207（SK2+213）處，采用雙向六車道規(guī)模向西延伸，至龍池西路，預(yù)留遠(yuǎn)期主線六車道斷頭，設(shè)支線匝道轉(zhuǎn)向北接龍池西路至馬澗路。隧道主要長(zhǎng)度規(guī)模為：本標(biāo)段何山路明挖暗埋主線隧道長(zhǎng)970m，起止里程為NK2+207/SK2+213~K3+180。兩條匝道隧道長(zhǎng)720m，其中A匝道長(zhǎng)360m，起止里程為AK0+000~AK0+360，B匝道長(zhǎng)360m，起止里程為BK0+015~BK0+375。本工程場(chǎng)地地勢(shì)高低起伏，總體上中間水塘部位地勢(shì)較低，兩側(cè)較高?；臃秶鷱纳系较轮饕貙右来螢橛倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土→填土→含礫粉質(zhì)粘土→粘土→粉質(zhì)粘土→粘土夾砂礫→全至強(qiáng)風(fēng)化花崗巖→中至微風(fēng)化花崗巖。何山路隧道基坑平面上呈長(zhǎng)條形，地道基坑開挖有效寬度（底寬）28.9~66.1m?；娱_挖深度2.0~17.3m。一期段：基坑開挖深度2.0~17.3m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用放坡開挖、Φ1000@1200鉆孔灌注樁（樁長(zhǎng)25m）+止水帷幕、Φ850@600SMW工法樁（H700*300型鋼密插，樁長(zhǎng)28m、24m），設(shè)1~3道支撐，坑深小于6m時(shí)設(shè)1道撐，6-9m時(shí)設(shè)2道撐，9-14m時(shí)設(shè)3道撐?；◢弾r段采用放坡開挖時(shí)，坡度為1：0.3，土質(zhì)放坡段坡率為1：1.25。同時(shí)鉆孔灌注樁間設(shè)置噴射混凝土C20+鋼筋網(wǎng)Φ8@200*200。本工程基坑降水根據(jù)基坑開挖形式采用兩種方案，放坡開挖采用明排降水，K2+400處水塘由于填土較厚，采用SMW工法樁進(jìn)行圍護(hù)，此區(qū)域基坑先拉森樁圍堰封閉，抽水清淤后再進(jìn)行坑內(nèi)管井降水，地下水位降低至基坑底部1.0m。工藝分析圍護(hù)樁施工期間，先施工止水帷幕，然后施工鉆孔灌注樁，SMW工法樁與鉆孔樁同時(shí)施工，施工順序?yàn)橐黄谧晕飨驏|、二期自東向西進(jìn)行，鉆孔灌注樁跟隨止水帷幕后滯后7天，保證樁身強(qiáng)度，地基加固施工完成后降水井施工。支撐及土方開挖期間，先將東側(cè)段基坑自西向東的順序?qū)⒒炷林挝恢猛练介_挖至混凝土支撐下，施工冠梁及混凝土支撐，期間降水井連續(xù)降水，待支撐混凝土強(qiáng)度合格后，進(jìn)行土方開挖，土方開挖前，先在混凝土冠梁上中間部位鋪設(shè)一條出土便道，便道厚度需保證冠梁上部覆蓋1m，寬度5m?；娱_挖采用臺(tái)階法，將土方傳至地面，裝車外運(yùn)。開挖過(guò)程中，第二、三道鋼支撐及樁間噴錨遵循先支后挖的原則，隨土方進(jìn)度進(jìn)行安裝。工程難點(diǎn)分析（一）雨季開挖。根據(jù)施工安排，本工程遇雨季施工。如何做好雨季開挖防止地表水流入基坑內(nèi)，及做好護(hù)坡成為基坑的重難點(diǎn)。具體應(yīng)對(duì)措施如下。1、為防止地表水流入基坑內(nèi)，在基坑兩側(cè)坡頂各設(shè)置一條0.5m寬*0.5m深排水溝，在兩側(cè)坡腳各設(shè)置一條0.4m寬*0.4m深排水溝，采用C20混凝土澆筑，厚度不小于10cm，在每30m設(shè)置一個(gè)0.6*0.6*1.2m集水坑，排水溝坡度不小于5‰，并在基坑頂部的排水溝里側(cè)（基坑側(cè)）再用紅磚砌筑300mm高擋水堰，防止降水量過(guò)大排水溝滿足不了排水要求，流入坑內(nèi)。安排專人及時(shí)用水泵將集水坑內(nèi)沉淀后的積水排泄至市政雨污水管網(wǎng)。2、基坑邊坡防護(hù)。兩級(jí)放坡開挖成型后，立即安排人工清理邊坡，鋪設(shè)直徑8mm鋼筋網(wǎng)片（孔徑20cm×20cm），噴射10cm厚C20混凝土護(hù)坡，以保證邊坡穩(wěn)定，防止邊坡土方受雨水沖刷后，泥水流入基坑。（二）開挖過(guò)程對(duì)動(dòng)態(tài)坡控制以及對(duì)支護(hù)樁的保護(hù)。1、支護(hù)樁、支撐、格構(gòu)柱的保護(hù)?？由钚∮?m時(shí)設(shè)1道水平支撐，6-9m時(shí)設(shè)2道水平支撐，9-14m時(shí)設(shè)3道水平支撐，鋼格構(gòu)、樁密集，對(duì)開挖工作造成很大的困難，影響挖土效率。2、動(dòng)態(tài)坡的坡度控制。橫斷面動(dòng)態(tài)坡控制在1：3，根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和土方開挖前的試開挖情況現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)行調(diào)整動(dòng)態(tài)坡度。土方開挖時(shí)嚴(yán)格控制，保護(hù)工程樁格構(gòu)柱等安全穩(wěn)定，保證坡體穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)坡坡度留置示意圖3、墊層跟進(jìn)。盡量縮短圍護(hù)結(jié)構(gòu)暴露時(shí)間，土方開挖到底后立即跟上基礎(chǔ)墊層的施工，以抵抗基底隆起變形。四、工法分析與對(duì)比本項(xiàng)同時(shí)采用支護(hù)方式和放坡形式進(jìn)行基坑開挖。本文以兩種開挖方式各截取200米段基坑進(jìn)行技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較。（一）支護(hù)開挖1、SMW工法樁本工程部分圍護(hù)工程設(shè)計(jì)采用SMW工法樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用Φ850@600mm三軸攪拌樁內(nèi)插700×300×13×24mm的H型鋼，H型鋼布置形式為“密插”型式，SMW工法三軸攪拌樁水泥采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1.5～2.0，在型鋼依靠自重和必要的輔助設(shè)備可插入到位的前提下應(yīng)取下限，攪拌樁28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不低于1MPa。圍護(hù)樁基坑兩側(cè)自西向東順序同時(shí)進(jìn)行。場(chǎng)地內(nèi)施工樁基造成土層擾動(dòng)，土質(zhì)較差，不能承受機(jī)器施工重量，樁機(jī)下鋪設(shè)鋼板處理，樁機(jī)和吊車行走路線的土方摻石灰改良，厚度1m。三軸攪拌樁為Φ850@600mm，搭接250mm，采用套接一孔法施工，施工過(guò)程中樁身垂直度偏差不超過(guò)0.5%。2、止水帷幕和地基加固止水帷幕和地基加固施工均采用與SMW工法樁相同設(shè)備、相同施工工藝進(jìn)行。止水帷幕施打在鉆孔灌注樁外側(cè)，采用直接咬合法進(jìn)行依次施打。地基加固位于K2+240基坑圍護(hù)段和放坡開挖段的結(jié)合處外側(cè)土層，施工順序?yàn)橄仁┕つ蟼?cè)、再施工期北側(cè)，采用直接咬合法進(jìn)行依次施打。3、灌注樁本工程部分圍護(hù)工程設(shè)計(jì)采用灌注樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用Φ1000@1200mm鉆孔灌注樁，按照設(shè)計(jì)要求灌注樁分兩期施工，一期60m樁長(zhǎng)為25m、30m。場(chǎng)地內(nèi)土質(zhì)較差，不能承受樁機(jī)、吊車、混凝土運(yùn)輸車等重量，樁機(jī)下鋪設(shè)鋼板處理，樁機(jī)、混凝土運(yùn)輸車和吊車行走路線的土方摻石灰改良，厚度1m。鉆孔灌注樁采用正循環(huán)泥漿護(hù)壁法施工該施工工藝成熟可靠，施工中注意控制好成孔質(zhì)量、鋼筋安裝質(zhì)量、水下混凝土灌注等質(zhì)量通病，確保鉆孔灌注樁質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。本工程鉆孔灌注樁采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔工藝。4、立柱樁立柱及格構(gòu)柱：立柱為φ850鉆孔灌注樁，格構(gòu)柱用角鋼、鋼板制作，截面尺寸460×460mm，鉆孔樁施工時(shí)將格構(gòu)柱插入立柱，格構(gòu)柱插入立柱混凝土內(nèi)不小于3m，格構(gòu)柱與每道橫向支撐有效聯(lián)結(jié)，（詳見下圖）。鋼格構(gòu)柱焊接拼裝、鋼筋籠分段制作→立柱鉆孔灌注樁鉆進(jìn)成孔→第一次清孔→測(cè)定鉆孔深度→鋼筋籠分段安放→起吊型鋼格構(gòu)柱，將格構(gòu)柱與最后一節(jié)鋼筋籠焊接后安裝至樁孔內(nèi)→下放導(dǎo)管→第二次清孔→測(cè)孔底沉渣→安放漏斗→灌注混凝土→鉆機(jī)移位，施工下一根立柱樁。5、樁間掛網(wǎng)噴混凝土本工程圍護(hù)設(shè)計(jì)要求圍護(hù)樁間采用掛網(wǎng)噴漿的做法進(jìn)行樁間土的防護(hù)處理，根據(jù)設(shè)計(jì)要求做法如下圖：樁間掛網(wǎng)噴混凝土大樣圖樁間掛網(wǎng)噴漿施工技術(shù)規(guī)格要求如下：HYPERLINK"mailto:樁間土采用掛鋼筋網(wǎng)Ф6.5@200"樁間掛鋼筋網(wǎng)Ф8@200×200，采用Ф16鋼筋焊接固定于灌注樁上，間距1200mm、噴500mmC20細(xì)石混凝土保護(hù)。（1）噴射混凝土所用水泥、水的規(guī)格要求應(yīng)與設(shè)計(jì)一致，且砂率宜控制在45%～55%。細(xì)骨料宜選用中粗砂，含泥量應(yīng)小于3%，粗骨料宜選用粒徑不大于20mmm的級(jí)配礫石，速凝劑、早強(qiáng)劑必須采用國(guó)家鑒定合格產(chǎn)品。（2）噴射混凝土強(qiáng)度C20，配合比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求確定，一般采用配合比為水泥:砂石，重量比1:4～1：4.5，水灰比0.40～0.45。（3）砼噴射應(yīng)分兩次進(jìn)行，第一次噴射厚度為300mm，然后設(shè)置鋼筋網(wǎng)網(wǎng)再進(jìn)行第二次噴射，噴射厚度200mm。6、混凝土內(nèi)支撐及冠梁施工本工程首道撐采用800×800mm鋼筋混凝土撐，縱向間距9.0m左右，為增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，在樁頂設(shè)置1.2m×1.0m冠梁?；炷了絻?nèi)支撐及冠梁需待灌注樁、SMW工法樁施工完畢后，土方開挖至支撐底進(jìn)行施工。整個(gè)內(nèi)支撐結(jié)合何山西路主線隧道基坑平行施工，內(nèi)支撐施工垂直運(yùn)輸采用塔吊，基坑南側(cè)配置塔吊，模板、成品鋼筋等材料由人工水平板車運(yùn)至塔吊停車處，然后由塔吊吊至坑內(nèi)，坑內(nèi)水平運(yùn)輸采用人工倒運(yùn)。冠梁和水平支撐底模均采用在原狀土上面澆筑10cm厚C20混凝土墊層，墊層寬出混凝土側(cè)面各10cm，水平支撐還需在墊層上鋪設(shè)塑料布做隔離層。側(cè)模采用鋼模板配合鋼管構(gòu)件加固。7、鋼筋混凝土支撐拆（1）鋼筋混凝土支撐拆除的條件：在每組支撐涉及到的節(jié)段及能夠造成冠梁懸臂效果的相鄰節(jié)段的側(cè)墻、頂板施工完畢，且混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%之后，方能拆除相應(yīng)節(jié)段的支撐體系。（見第三章圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工況圖）（2）鋼筋混凝土支撐拆除的施工順序：拆除順序?yàn)樽詵|西兩側(cè)向中間拆除，（見下圖）支撐拆除結(jié)合本工程的特點(diǎn)，擬采用機(jī)械人工相結(jié)合的拆除方法。拆除支撐采用粉碎性拆除，防止大塊落下對(duì)底板或人員造成危害。遵循“對(duì)稱拆除、先拆次要桿件后拆主要桿件”的原則，從支撐中部（冠梁與格構(gòu)柱中部或格構(gòu)柱與格構(gòu)柱中部）向兩側(cè)粉碎性拆除。破除的鋼筋采用吊車清運(yùn)，渣土的清運(yùn)采用裝載機(jī)裝車，運(yùn)輸車清運(yùn)出場(chǎng)。8、鋼管內(nèi)支撐本工程二、三支撐采用φ609×16鋼管支撐，縱向間距4.5m左右。（1）內(nèi)支撐架設(shè)1）鋼支撐設(shè)計(jì)布置鋼支撐橫斷面布置2）鋼支撐架設(shè)方法及流程鋼支撐架設(shè)與基坑土方開挖是深基坑施工密不可分的兩道關(guān)鍵工序，支撐架設(shè)極具時(shí)間性和協(xié)調(diào)性，支撐架設(shè)的時(shí)間、位置及預(yù)加力的大小直接關(guān)系到深基坑穩(wěn)定的成敗。支撐架設(shè)必須嚴(yán)格滿足設(shè)計(jì)工況要求。土方土方開挖鑿出型鋼端頭安裝鋼腰梁細(xì)石砼填塞梁背與樁間隙架設(shè)鋼管支撐安裝應(yīng)力計(jì)施加軸應(yīng)力監(jiān)測(cè)及調(diào)整軸力樁身噴射砼填平樁間凹槽鋼支撐架設(shè)流程圖A.基坑開挖第二層至其底標(biāo)高后，即第一層鋼支撐下，立即放測(cè)出支撐位置線，鑿出維護(hù)樁內(nèi)的預(yù)埋鋼板并進(jìn)行牛腿支座的焊接加工，牛腿位置按照設(shè)計(jì)要求距離布設(shè)，焊接牢固。B.土方開挖到位后，先吊裝鋼腰梁，施工時(shí)采用一臺(tái)吊車在基坑邊架設(shè)，吊起時(shí)輕放在牛腿支座上，將腰梁與腰梁、腰梁與牛腿焊接牢固。①支撐兩端與鋼腰梁相接，鋼腰梁要求必須與圍護(hù)樁密貼，在有間隙的地方用C30細(xì)石混凝土填塞。②為保證施加預(yù)應(yīng)力時(shí)鋼腰梁不會(huì)水平移動(dòng)，每層鋼腰梁須設(shè)置抗剪凳,具體位置在基坑圍護(hù)樁保護(hù)層內(nèi)鋼筯，與抗剪凳鋼板相焊接，焊接長(zhǎng)度應(yīng)與鋼板長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。C.腰梁施工后開始吊裝第一層鋼支撐，施工時(shí)采用一臺(tái)吊車在基坑邊架設(shè)，吊起時(shí)兩端輕輕放在牛腿上，固定端與鋼腰梁點(diǎn)焊，以防支撐水平滑動(dòng)；活動(dòng)端微調(diào)采用特制鋼楔加塞施加預(yù)應(yīng)力，方法：采用兩臺(tái)100t的油壓千斤頂施加鋼支撐預(yù)加力，在活動(dòng)端沿支撐兩側(cè)對(duì)稱逐級(jí)加壓，施加預(yù)應(yīng)力為設(shè)計(jì)支撐軸力50%～70%，當(dāng)壓力表讀數(shù)穩(wěn)定為止，并采用特制鑄鐵楔子塞緊。鋼管橫撐端部構(gòu)造及預(yù)加荷載方法示意圖D.第一層鋼支撐安裝完畢后，進(jìn)行第三層土方的開挖，開挖至其底標(biāo)高后，開始安裝第二層鋼支撐，工序內(nèi)容與第一層鋼支撐大體相同。鋼支撐吊裝示意圖（2）鋼支撐拆除1)鋼支撐拆除前準(zhǔn)備工作?由于現(xiàn)場(chǎng)拆除工作量較大，為加快工程進(jìn)度，采用多個(gè)施工段同時(shí)分區(qū)分層拆除的方案。以主體結(jié)構(gòu)流水作業(yè)為主，支撐分段拆除。A.保持施工現(xiàn)場(chǎng)道路暢通和留夠吊車支放位置；B.在鋼管下墊放廢汽車輪胎，以免撞擊底板；?C.在底板外墻處安放枕木，枕木高出外墻止水板頂面20cm以上，以免撞擊底板及墻體。D.在鋼支撐拆除前，需對(duì)鋼支撐軸力以及基坑變形進(jìn)行一次檢測(cè)。鋼支撐拆除完畢后再進(jìn)行一次檢測(cè)。2)鋼支撐拆除條件、步驟最下層鋼支撐等到隧道底板及部分側(cè)墻結(jié)構(gòu)施工完畢，達(dá)到設(shè)計(jì)的75%強(qiáng)度后拆除，以此向上施工側(cè)墻完畢，待強(qiáng)度合格后拆除上一道鋼支撐。結(jié)構(gòu)頂板施工完畢，砼強(qiáng)度合格且防水、保護(hù)層均完成后拆除第一道混凝土支撐。拆除支撐時(shí)應(yīng)加強(qiáng)變形觀察。3)支撐拆除方法鋼支撐拆除應(yīng)隨隧道結(jié)構(gòu)施工進(jìn)程分段分層拆除。用吊車將鋼支撐托起，在活動(dòng)端設(shè)2臺(tái)100t千斤頂，施加軸力至鋼楔塊松動(dòng)，取出鋼楔塊，逐級(jí)卸載至取完鋼楔。最后用吊車將支撐吊出基坑。為防止圍檁吊出時(shí)破壞外墻及擾動(dòng)其鋼筋，起吊鋼圍檁時(shí)先將其提高至外墻短鋼筋頂面高度，而后將鋼圍檁吊出，吊出時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，盡可能使鋼圍檁從鋼筋間隙中吊出，減少對(duì)外墻鋼筋的擾動(dòng)。鋼支撐拆除為高危險(xiǎn)作業(yè)，拆除時(shí)盡可能在白天進(jìn)行施工。K2+230～K2+300正常段采用分層開挖，分四層，第一步采用一級(jí)放坡，坡率為1：1.25，挖4米左右至第一道混凝土支撐底部，第二步挖4米至第一道鋼支撐底部，第三步挖3.5米至第二道鋼支撐底部，第四步挖至基底。(二)放坡開挖采用兩級(jí)放坡開挖，里程K2+630～K2+830坡率為1:1.25，分為四層向下開挖，第一步、第二步開挖深度大約為2～3米，第三步、第四步開挖深度大約為3～4.5米?；滓陨?～9米設(shè)1米寬平臺(tái)。本工程放坡開挖的坡面設(shè)計(jì)要求，采用掛網(wǎng)噴設(shè)混凝土的做法進(jìn)行坡面的防護(hù)處理。掛網(wǎng)噴射混凝土施工技術(shù)規(guī)格要求如下：HYPERLINK"mailto:樁間土采用掛鋼筋網(wǎng)Ф6.5@200"掛鋼筋網(wǎng)Ф8@200×200，采用Ф16鋼筋焊接固定于坡面上、噴100mm厚C20細(xì)石混凝土保護(hù)。噴射順序與土方開挖順序一致，應(yīng)緊隨其后。噴射時(shí)從坡頂向下分層掛網(wǎng)噴射混凝土，施工時(shí)注意網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度、網(wǎng)片安裝牢固，并在坡面滲水部位及坡腳處均應(yīng)布置泄水孔。（三）工法對(duì)比分析本工程正處于施工階段、文就兩種不同基坑施工方式各取已完成開挖面的200米段落采集數(shù)據(jù)進(jìn)行初步比較分析。K2+240--K2+300段基坑采用樁基支護(hù)方式開挖，經(jīng)濟(jì)成本見下表：K2+240---K2+3000樁基支護(hù)開挖挖基坑造價(jià)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)工法立柱樁格構(gòu)柱鉆孔樁止水帷幕支撐噴護(hù)開挖土方回填土方總造價(jià)綜合單價(jià)造價(jià)202795179626347285046614489485110825432650072898572391895398.633樁基支護(hù)方式開挖的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)墻身強(qiáng)度高,剛度大,支護(hù)穩(wěn)定性好,變形小有效的保證基坑四周的土體的穩(wěn)定性，同時(shí)提供出足夠足夠的施工空間。但此種方式施工工期相對(duì)較長(zhǎng)，防水性能差，需要在樁體外補(bǔ)充止水帷幕，支護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)相對(duì)偏高。K2+240--K2+300段基坑采用工法樁支護(hù)方式開挖，經(jīng)濟(jì)成本見下表：K2+240---K2+3000工法樁支護(hù)開開挖基坑造價(jià)價(jià)統(tǒng)計(jì)工法立柱樁格構(gòu)柱工法樁支撐噴護(hù)開挖土方回填土方總造價(jià)綜合單價(jià)造價(jià)202795179626152610289485110825432650072898331102655183.777支護(hù)方式開挖的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)噪聲,對(duì)周圍環(huán)境影響小，擋水防滲性能好,不必另設(shè)擋水