软土地下工程与深基坑研究进展_黄茂松
第45卷第6期2012年6月
土木工程学报
CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL
Vol．45
Jun．
No．6
2012
作者简介：黄茂松，博士，教授收稿日期：2011-12-09软土地下工程与深基坑研究进展
黄茂松1，2王卫东3郑刚4
（1．同济大学，上海200092；2．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092；
3．华东建筑设计研究院有限公司，上海200002；4．天津大学，天津300072）
摘要：针对当前国内外软土地下工程研究现状进行系统概括和评述，重点探讨深基坑和盾构隧道两种典型地下工
程涉及的关键土工问题。其一是复杂地质及环境条件下软土基坑工程的分析方法与新技术，包括基坑围护结构受
力分析、基坑抗隆起稳定性分析、渗流对基坑稳定性的影响、深基坑工程中的冗余度问题、软土基坑工程的新技术；
其二是软土隧道工程的稳定与变形问题，包括隧道开挖面稳定性分析、渗流对隧道开挖面稳定性的影响、隧道纵向
不均匀沉降与长期沉降、隧道地震响应分析与动力模型试验；最后是软土地下工程施工的环境土工效应，包括基坑
开挖引起的土体变形、隧道开挖引起的土体变形、地下工程开挖对周围环境的影响。
关键词：软土；地下工程；深基坑；隧道；研究现状
中图分类号：TU447文献标识码：A文章编号：1000-131X（2012）06-0146-16
A review of recent advances in the underground engineering and
deep excavations in soft soils
Huang Maosong1，2Wang Weidong3Zheng Gang4
（1．Tongji University，Shanghai200092，China；2．Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of
the Ministry of Education，Tongji University，Shanghai200092，China；3．East China Architectural Design＆Research
Institute Co．，Ltd．，Shanghai200002，China；4．Tianjin University，Tianjin300072，China）
Abstract：The status of the research on underground engineering in soft soils are reviewed．Three types of key issues in deep excavations and shield tunnelling are discussed．The first one is concerned with the new methods and technilogies for deep excavations in soft soils under complicated geological and environmental conditions，such as the stress analysis of retaining structures for foundation pits，basal stability analysis of excavations，the influence of seepage on the stability of deep excavation，the redundancy of deep excavations，and the new technique of excavations in soft soils．The second one focuses on the stability and deformation analysis of tunnel in soft soils，including the stability analysis of tunnel face，the influence of seepage on the stability，the longitudinal differential settlement and the long-term settelment of tunnel，theoretical analysis and model test of the seismic response of tunnel．The last one involves the ground deformation induced by deep excavation and tunneling，and the environmental influences from underground construction．Keywords：soft soil；underground engineering；deep excavation；tunnel；current researches
E-mail：mshuang@tongji．edu．cn
前言
随着我国城市化进程的加快，各大中城市纷纷开发地下空间，而且发展速度很快。以地铁工程为例，北京、上海、广州等多个城市已拥有多条地铁，还有多条线路仍正在建设及规划建设，地铁建设热潮已蔓延至众多内陆城市。随着区域经济的迅速发展，越来越多城市趋向于一体化方向发展。为缩短城市间的交通距离，提高通行流量，大型城际交通设施也得到了大量建设。近年来，越江（跨海）隧道呈现大直径、长距离等特点，如上海长江隧道外径达15．43m，盾构推进距离达7．5km，是世界直径最大的隧道之一；在建的钱塘江过江隧道盾构直径与长江隧道相同，全长4．2km，将穿越著名的钱江涌潮河段。为避开既有地下设施，城市地铁的深度也在逐渐加深，如当前上海地铁最大埋深已经超过30m。随着建筑体的巨型化，当前基坑工程规模也越来越大，如上海500kV世博变电站基坑开挖深度超过了33m，是目前世界上最大的全地下变电站，上海虹桥综合交通枢纽工程基坑总面积超过15多万平方米。
随着地下工程建设规模的扩大和密度的提高，面
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临的技术挑战和施工风险也越来越大，特别是在沿江、沿海软土地区，由于其地质环境极脆弱敏感，建设难度剧增。近年来，地下工程导致的工程事故屡见不鲜，如2003年7月，上海地铁4号线浦西联络通道特大涌水事故引起严重地面沉降，黄埔江大堤断裂、周边建筑倒塌，经济损失达15亿元；2007年12月，南京地铁2号线汉中门站至上海路站区间隧道施工涌水，市区主干道路面塌方，形成约10m深、50m2的大坑；2007年3月，北京地铁10号线苏州街站东南出入口处发生坍塌事故，塌方面积约20m2，深约11m，造成6人死亡；2008年11月，杭州地铁1号线湘湖站基坑工程倒塌失稳特大事故，地下连续墙围护结构完全倒塌，11辆汽车坠入坑中，21人死亡；2009年3月，德国科隆市中心南部地铁线路中的一段在建设过程中全部倒塌，造成周围地面数栋建筑被毁，使得科隆历史档案馆严重受损，损失了无数的具有珍贵历史价值的档案及资料；2011年3月，深圳地铁1号线续建工程大新站3号出入口发生基坑失稳事故，基坑附近路面塌陷，出现直径约4m、深3m的大坑，并导致市政排污干管爆裂。由于地下工程施工常在管线密布、建筑物密集、车流和人流量大的环境下进行，施工造成的地基变形将危害到临近既有建筑物、市政管线及既有地下设施，并可能影响人们的人身安全。以往已发生过一些地下工程施工引起的环境影响的实例，如地铁工程中，施工后发生地表沉降的概率较高。以深圳地铁1号线的建设为例，施工期内地面沉降事故占了总事故的25%，其中一期工程暗挖施工段最大地表沉降达到了300mm。
冗余度可以被认为是结构（构件）抵抗连续倒塌的能力。结构冗余特性是指结构在初始的局部破坏下改变原有的传力路径，并达到新的稳定平衡状态的能力特征。充分的结构冗余特性允许结构“跨越”初始的局部破坏而不向外扩展，从而避免连续性破坏或倒塌的发生。国外对结构连续倒塌问题及建筑的冗余度已经进行了30余年的研究，连续倒塌分析受到了广泛的关注，并形成了相应的指导性文件。国内对连续倒塌分析也已针对一些重大工程开展了研究，并已在部分重要建筑的设计过程中引入了这一分析方法。从近几十年来的重大基坑工程事故来看，单纯的土体强度引起的基坑失稳所占比例有限，很多基坑事故都是由于挡土结构或支撑体系等结构的局部破坏或局部变形过大引起的。因此，有必要针对重要地下工程与基坑工程引入冗余度设计理论，以提高基坑工程这种多场、多体的复杂工程的安全性和稳定性。
基坑工程的周边环境越来越复杂、环境保护要求日趋严格、节能减排、走可持续的发展道路等要求给软土基坑工程新技术的表现提供了广阔的舞台。支护结构与主体结构相结合技术、超深水泥土搅拌墙技术、软土大直径可回收式锚杆支护技术、预应力装配式鱼腹梁支撑技术等新技术以其鲜明的技术特点、有利于节能降耗和可持续发展等优点进入了工程应用行列，取得了良好的经济和社会效益。
地铁运行后，多种因素引起的软土隧道沉降，对地铁运营造成较大的影响。随着国内外地铁的大量建设和运营，盾构隧道长期运营不断暴露的问题逐渐引起人们的重视。如上海地铁1号线1994年建成通车至今，某些区段最大沉降量已接近30cm；地铁2号线2000年4月到2001年4月平均沉降量达到了14．25mm，沉降速率已相当大。在软土地区，由于下卧土层软弱且分布不均，长期运营后极易引起局部不均匀沉降，长期不均匀沉降将影响隧道结构内力、变形、接头防水及轨道的平整度等，并影响地铁乘坐的舒适度及安全运营。由于盾构法隧道的施工特点，隧道衬砌通常采用通缝拼装或者错缝拼装，在饱和软土地层中，不论错缝拼装还是通缝拼装，在隧道长期沉降的发展过程中，这些拼装缝不可避免地会产生局部渗漏水的现象，隧道的局部渗漏会加速隧道长期沉降的发展，进一步损害隧道衬砌结构的安全。上海打浦路越江隧道投入使用的16年中，其长期沉降增量达到120mm，造成隧道的挠曲并发生环向裂缝。根据上海地铁1号线10年来的沉降监测数据，隧道在建成后沉降一直在发展，局部最大沉降量超过200mm，至今仍没有稳定的趋势。目前在建的钱江隧道，当建成运营后，隧道结构不仅要承受大流量车辆运营荷载，还将受到钱江涌潮及河床冲刷导致隧道局部埋深变化等多种复杂因素影响，其长期沉降尤其是不均匀沉降需引起足够的重视。
由于地下工程位于地下的特殊性，以往普遍认为地下结构由于受周围土体约束，具有良好的抗震性能，再加之大部分地下工程设施均为近年来建成的，大多没有经历过地震，因而这方面的研究往往被忽略。但在1995年日本阪神地震中，地铁车站及区间隧道受到严重破坏，才逐渐引起人们对地下结构抗震研究的重视。在近年来发生的几次大地震中，如土耳其伊兹米特地震、伊朗巴姆地震、四川汶川地震以及最近的日本大地震都说明了地震对地下工程的破坏性。地震的频发使得人们越来越重视地下结构的抗震问题，目前该研究已成为岩土工程领域的热点。美国、日本等国家曾对地铁等地下结构的抗震设计理论进行过大量研究，我国在这一领域研究目前相对滞后。
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软土地下工程涉及面广，影响因素多，一直是岩土工程界的研究热点。目前，相关研究主要集中在以下几个方面。
1软土基坑工程的分析方法与新技术
1．1基坑围护结构受力分析
基坑围护结构的受力分析是基坑设计分析的主要考虑因素之一。目前除无支护放坡开挖，围护结构的主要形式有：土钉墙、水泥土重力式挡墙、灌注桩排桩围护墙、钢板桩围护墙、钢筋混凝土钢板桩围护墙、型钢水泥土搅拌墙和地下连续墙。目前针对围护结构的分析方法有极限平衡法、地基反力法和有限单元法。
极限平衡法在基坑设计早期提出，一直被广泛应用，是目前我国相关设计人员最熟悉的基坑支护设计计算方法之一。由于它计算简单、使用方便，常用于空间效应不明显、地层较均匀、周围环境较稳定的支护结构。该方法不考虑墙体变形和横向支撑变形，仅通过已知的土压力计算墙体的倾斜。极限平衡法的关键和难点在于土压力的计算。Janbu以及Peck首先对基坑周边土压力分布和计算进行了研究。魏汝龙［1］对开挖卸载和被动区的土压力计算进行了研究；杨晓军等［2］考虑地下水水压力对基坑的围护结构上土压力影响，提出了有地下水时土压力的计算方法；李广信［3］对支护结构上水土压力的分算与合算进行了分析，并进一步针对渗透对土压力的影响进行了分析［4］。
与极限平衡法相比，地基反力法可以考虑支撑轴力、墙体弯矩、土压力等随开挖过程的变化，能合理解释结构刚度和土刚度的作用，目前地基反力法以m法应用最为广泛。王建华等［5］建立空间三维m法并将其应用于深基坑的支护分析中。
有限单元法可以考虑深基坑工程的复杂性，模拟很多常规方法难以反映的因素，如土体的非线性、弹塑性、桩土接触面的摩擦效应等，因此该方法在实践中得以广泛应用。Ou等［6］利用三维有限元技术分析了基坑的边角效应对围护体系的影响；俞建霖等［7］用三维空间有限元研究了基坑开挖过程中围护结构变形、土压力的空间分布及基坑的几何尺寸效应；R．J．Finno［8］利用三维有限元分析了基坑尺寸、围护墙刚度对基坑支护和周边土体位移的影响。
1．2基坑抗隆起稳定性分析
基坑的抗隆起稳定性分析对保证基坑稳定和测控基坑变形有重要意义。当地基土和地面活荷载在基坑基底所产生的垂直荷载超越了基底以下的土体所能承受的极限荷载时，地基中的平衡状态受到破坏，就会发生坑壁土的流动现象，导致坑顶下陷、坑底隆起、基底破坏等严重后果。其分析方法可以分为三大类：传统的极限平衡法、极限分析法和基于强度折减的弹塑性有限单元法。
应用极限平衡法研究基坑抗隆起稳定性主要有两类：其一是基于地基承载力的概念；其二是圆弧滑动法［9-10］。Terzaghi以及Bjerrum和Eide均假设黏土基坑的稳定性由不排水抗剪强度控制，基于地基承载力模式分析黏土基坑抗隆起稳定性，并给出了稳定系数表达式。但这两种方法均适用于柔性挡土墙，而目前基坑工程中大多采用刚度较大的支挡结构（如地下连续墙，围护桩）。张耀东等［11］在Bjerrum-Eide方法的基础上进行了相关改进，提出的抗隆起稳定计算修正公式可以考虑支护墙体的入土深度、坑底下的软土层深度、坑底地基处理和工程桩等的影响；王成华等［12］基于Terzaghi承载力理论提出了基坑抗隆起稳定分析的临界宽度法，定义了最可能发生基坑抗隆起失稳破坏的坑外临界宽度。我国基坑工程实践中也常用基于圆弧滑动破坏模式的抗隆起稳定分析方法，新修订的上海市工程建设规范DG/TJ08-61—2010《基坑工程设计规范》对分层地基中基坑抗隆起稳定分析的圆弧滑动模式给出了更为明确的计算公式。
极限平衡法是在假定破坏面上进行验算，在理论上是不严格的，其解与真实解的关系无法确定。相比之下极限分析法在理论上要比极限平衡法严格得多。Su等［13］使用考虑非均质和强度各向异性的上限公式解析方法，分析了窄而深基坑的抗隆起稳定安全系数；Chang等［14］根据地基承载力的Prandtl破坏模式并应用上限理论推导了基坑抗隆起稳定性的解析公式，并对一些工程实例进行了计算与对比；姜洪伟等［15］将Sekiguchi-Ohta的各向异性本构方程求得的各向异性不排水剪强度应用到深基坑的抗隆起稳定分析中，计算结果表明：各向异性显著影响基坑抗隆起稳定安全系数，忽略各向异性的影响将带来偏于不安全的结果；邹广电［16］基于Prandtl破坏模式得到了基坑抗隆起稳定的上限分析公式，但是由于在确定速度场时使用了简化方法，因此并非严格意义上的上限解；黄茂松等［17］基于经典的Prandtl破坏模式，结合Casagrande 和Carrillo推荐的考虑土体应力主轴旋转的软黏土强度公式，运用塑性极限分析上限定理推导了非均质土层中深基坑开挖的抗隆起稳定公式，研究了基坑开挖土体强度各向异性比、支护墙体入土深度、坑底软土层厚度对抗隆起稳定安全系数的影响；黄茂松等［18］进
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行进一步的修正，推导了更为严格的基于Terzaghi机构和Prandtl机构的基坑抗隆起稳定上限解析解。
数值极限分析方法往往比一般极限分析的解析方法得到更合理的破坏面和稳定安全系数。数值极限分析方法主要包括极限分析有限元法和多块体极限分析方法。B．Ukritchon等［19］采用的极限分析有限元法计算了不排水和各向异性条件下基坑抗隆起稳定系数的上限和下限，既有极限分析法理论上的严格性又有有限元适用性强的特点；秦会来等［20］提出了支护墙体刚性条件下的用于饱和黏土基坑抗隆起稳定分析的多块体相容破坏模式，并使用Monte Carlo搜索技术进行了优化，讨论了基坑宽度、坑底软土层厚度、支护墙体与土体间侧摩阻、支护墙体入土深度和土体强度非均质和各向异性等因素的影响。
弹塑性有限单元法分析基坑抗隆起稳定性主要使用强度折减有限单元法（SSRFEM）。A．T．C．Goh 等［21］运用SSRFEM方法计算了软土中深基坑的抗隆起稳定性，并给出了一个计算基坑抗隆起稳定性的简便公式；Cai等［22］在A．T．C．Goh［21］的基础上，分析了圆形基坑的抗隆起稳定性，并给出了圆形基坑坑底抗隆起稳定性的设计图表；H．Faheem等［23］的进一步针对矩形基坑的三维分析表明：抗隆起稳定性还受基坑长宽比的影响，当基坑长宽比大于一定值时可忽略三维影响；陈福全等［24］采用SSRFEM方法，分析了不排水条件下软土地基中内撑式排桩支护基坑开挖的抗隆起稳定性。基于强度折减技术的弹塑性有限单元法比较适用于复杂土层条件以及采用土钉和复合土钉支护的基坑分析。
1．3渗流对基坑稳定性的影响
当基坑开挖达到或者是超过地下水位时，地下水渗流不可避免地将对土体的稳定性产生重要影响，而大量的工程实践显示，渗流问题是许多基坑工程事故的主要原因之一。南京马台街基坑破坏主要是由管涌和流砂造成的，导致周围道路建筑物破坏；上海地铁2号线西延伸段由于承压水涌出造成大面积渗水和地面塌陷，因而在基坑稳定性分析和计算中必须高度重视地下水及其渗流作用。
黄春娥等［25］利用有限元法计算渗流场，然后采用考虑渗透力的圆弧滑动法分析基坑稳定性。在数值分析方面，董诚等［26］应用PLAXIS模拟基坑内降水条件下基坑开挖过程的真实状态，分析渗流作用对深基坑整体稳定性的影响，同时采用有限元强度折减法并考虑流固耦合计算得到基坑整体稳定安全系数。另外对于深基坑工程，往往由于坑内降水使得坑内外水头相差很大，容易造成渗透破坏极大威胁基坑工程的安全。冉龙等［27］通过模型试验和数值模拟对深基坑渗透破坏模式进行了分析研究。
1．4深基坑工程中的冗余度问题
对于基坑支护体系来说，其进行冗余度设计的目的就是通过合理地布置支护体系，采取必要的连接构造节点，在不增加支护体系造价或造价增加很小的前提下，增加支护体系的冗余度，防止局部支护体系发生局部破坏引起整个支撑体系的变形显著增大或出现整体破坏。目前国内外还未针对基坑工程开展冗余度的研究。基于工程实践和理论研究，Zheng等［28］近期提出了基坑工程的冗余度的概念和基坑支护体系冗余度的分类：
1．4．1基坑水平支撑系统的变形冗余度
基坑水平支撑系统的变形冗余度即水平支撑体系的承担竖向支挡结构传递来的荷载时产生变形的冗余度。水平支撑的布置应保证整个水平支撑体系在不同的与竖向支挡结构连接的位置具有大致相同的刚度，整体上不同部位的变形差异不至过大。当水平支撑体系中个别杆件强度或刚度不够时，水平支撑体系能够将初始局部薄弱区域的荷载有效传递到能够承担这些冗余荷载的周边结构上，使薄弱区域的变形不会显著增加。
1．4．2基坑水平支撑系统的稳定冗余度
基坑水平支撑系统的稳定冗余度包括3个方面，即：①同一道水平支撑系统的冗余度。对重要基坑工程的水平支撑系统进行合理设计，使其在局部范围内主要水平受力构件失效后仍能保证荷载的有效传递；或者在局部构件削弱时可将多余荷载传递到其他受力路径；或者局部位置作用冗余荷载（例如基坑边局部施工荷载过大）传递至邻近构件，从而避免整个水平支撑体系出现破坏；②多道水平支撑的冗余度。当水平支撑系统有多道时，当某一道水平支撑失效时，其他标高的水平支撑可对竖向挡土结构（地下连续墙、柱列式排桩等）的破坏起到延迟的作用，这也是重大基坑工程应具有的冗余度；③水平支撑与竖向挡土结构（或腰梁）的连接节点冗余度。当局部水平支撑承受过大荷载时，除水平支撑本身应具有前述的冗余度外，水平支撑与竖向挡土结构（或腰梁）之间连接节点也应具有相应的冗余度。
1．4．3基坑竖向支挡结构的变形冗余度
基坑竖向支挡结构的变形冗余度是指基坑局部出现坑外过大荷载、局部土质条件较差、基坑局部深挖等导致竖向支挡结构可能出现局部的变形过大时，由于基坑平面性状、竖向支挡结构形式（地下连续墙、排桩等）等，可将局部过大的荷载传递至相邻土体或
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竖向支挡结构，避免局部变形过大的能力。例如，在向外凸出的基坑支挡结构部位，在凸出部由于土拱等空间效应，加之地下连续墙或排桩中的腰梁、以及水平支撑的作用，向相邻部位转移冗余变形的能力就比向坑内突出的阳角形基坑好，后者变形的冗余度就较差，需加强腰梁及水平支撑，提高其冗余度。
1．4．4基坑竖向支挡结构的稳定冗余度
基坑竖向支挡结构的稳定冗余度是指基坑局部出现坑外过大荷载、局部土质条件较差、基坑局部深挖、竖向支挡结构局部强度不足、插入坑底以下深度不足等导致竖向支挡结构可能出现失稳破坏时，由于基坑平面性状、竖向支挡结构形式（地下连续墙、排桩等）等，可将局部因稳定不足而产生的冗余荷载转移至相邻土体或竖向支挡结构，避免局部失稳的能力。很显然，地下连续墙比排桩更具有稳定冗余度。1．4．5水平支撑竖向支承结构的冗余度
水平支撑竖向支承结构的冗余度指支承水平支撑系统的竖向立柱的受力、变形及稳定的冗余度。例如，在软土地区，当基坑开挖导致基坑内土方高差过大时可导致立柱承受较大水平荷载、深基坑开挖隆起可导致立柱因水平支撑约束而产生较大附加轴力、挖土机及重物的侧向碰撞均可能导致立柱产生失稳，导致水平支撑坍塌。
对重大的基坑与地下工程来说，引入冗余度设计思想，考虑深基坑与地下工程的具体特点，可起到如下作用：①通过对基坑支护体系进行冗余度分析，可在不增加造价或增加较少造价的情况下，提高基坑支护体系抵抗因局部破坏或局部变形过大引起整个支护体系失效或变形过大的能力；②通过对支护结构体系进行冗余度设计，在支护结构构件和支护结构体系方面均保证其有预期的安全度；③由于基坑支护体系的变形、受力及安全是极大程度依赖于施工过程，因此，进行考虑施工不同阶段、不同施工方案的支护结构体系的冗余度分析，可优化施工方案，最大程度保障支护结构体系安全；④通过对基坑支护体系中各构件进行冗余度分析，可明确地确定对支护结构体系安全有重大影响的构件，可指导施工过程中对其重点保护，并对制定基坑监测中有针对性地选择重点监测构件、监测项目等起到有力指导作用，使基坑工程信息化施工提到更高的一个水平。
1．5软土基坑工程的新技术
1．5．1支护结构与主体结构相结合技术
支护结构与主体结构相结合技术是采用主体地下结构的一部分构件（如地下室外墙、水平梁板、中间支承柱和桩）或全部构件作为基坑开挖阶段的支护结构，不设置或仅设置部分临时支护结构的一种设计和施工方法。
从构件相结合的角度而言，支护结构与主体结构相结合包括三种类型，即地下室外墙与围护墙体相结合、结构水平梁板构件与水平支撑体系相结合、结构竖向构件与支护结构竖向支承系统相结合。关于墙体相结合，除了采用地下连续墙两墙合一的方式外，工程中也开始尝试采用钻孔灌注桩兼作地下室外墙的桩墙合一做法。
按照支护结构与主体结构结合的程度进行区分，可将支护结构与主体结构相结合工程归为三大类型［29］，即周边地下连续墙两墙合一结合坑内临时支撑系统采用顺作法施工、周边临时围护体结合坑内水平梁板体系替代支撑采用逆作法施工、支护结构与主体结构全面相结合采用逆作法施工。
目前我国大部分深基坑工程仍采用常规的临时支护方法。临时围护体如钻孔灌注桩工程费用巨大，而其在地下室施工完成后，就退出工作并被废弃在地下，造成很大的材料浪费；临时水平支撑及竖向支承系统往往造价高、施工周期长、土方开挖与地下工程结构施工不便，且混凝土支撑还需拆除，而混凝土支撑拆除困难，浪费了大量的人力、物力和社会资源；采用锚杆虽然可以避免设置内支撑，但其在地下室施工完成后即被废弃在地下，为后续工程留下了严重隐患。与传统的深基坑工程实施方法相比，支护结构与主体结构相结合技术具有利于保护环境、节约社会资源、缩短建设周期等诸多优点，符合国家节能减排的发展战略，是进行可持续发展的城市地下空间开发和建设节约型社会的有效技术手段。
1．5．2超深水泥土搅拌墙技术
随着地下空间开发向超深方向发展，承压水处理成为一个棘手的问题。对于环境条件苛刻的基坑工程，有时需采用水泥土搅拌墙截断或部分截断深部承压水层与深基坑的水力联系，控制由于基坑降水而引起的地面沉降，确保深基坑和周边环境的安全。由于成桩深度大，下层往往进入标贯高达40击以上的砂土层。常规三轴水泥土搅拌桩施工设备仅适用于标贯击数不大于30击的土层，且最大成桩深度仅为30m，无法满足这种隔水帷幕的成桩要求，这就需采用超深水泥土搅拌桩工艺。
目前国内已从日本引入预钻孔结合连续加接长钻杆法三轴搅拌桩新型施工工艺，其施工设备采用大功率动力头，并采用可以连续接长的钻杆和适用于标贯击数大于50的密实砂土层钻进的镶齿螺旋钻头，搅拌桩的深度可达到50m。该工艺在上海、天津等多个
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项目中得到了成功应用，取得了良好的技术效果。
铣削深层搅拌技术（CSM）是另一种创新性深层搅拌施工工法，它通过钻具底端的两组铣轮以水平轴向旋转切削搅拌土体，同时注入水泥固化剂与土体进行充分搅拌混合，形成矩形槽段改良土体。CSM工法铣轮的切削扭矩大，可以用于较坚硬的地层如粉砂、砂层、卵砾石层等，可以切削强度35MPa以内的岩石或混凝土。CSM施工深度可达50m；形成的水泥土墙体均匀、强度高，超过5MPa；垂直度控制精度高（小于1/400）。天津医院及天津于家堡金融起步区B3车站基坑支护成功地采用了该工艺。
TRD工法也是一种新型水泥土搅拌墙施工技术，采用链锯型切削刀具插入土中横向掘削，注入固化剂与原位土体混合搅拌，形成水泥土搅拌墙。TRD工法可以适用于N值在100以内的软、硬质土层及q
u
≤5MPa的软岩中施工。TRD工法施工深度可达60m，在墙体深度方向上可保证均匀的水泥土质量，因此强度高（水泥土无侧限抗压强度在0．5 2．5MPa范围之内）、离散性小、截水性能好。TRD工法已在天津、南昌等多个工程中得到成功应用。
1．5．3软土大直径可回收式锚杆支护技术
锚杆目前主要应用于岩石及硬土层中，对于软土基坑工程，由于土的工程性质较差，锚杆支护技术由于其锚固力不高、变形控制效果不好，其应用受到很多限制。另一方面，锚杆体埋置于地下结构周边的地层中，当工程结束后，作为基坑支护结构的锚杆就失去了作用，一般就被废弃在地层中，形成城市地下建筑垃圾，就会影响周边地下空间的开发与利用。
近年来，工程界提出了一种旋喷搅拌大直径锚杆支护结构，该技术是采用搅拌机械在软土中形成直径达到500 1000mm的水泥土锚固体，通过在锚固体内加筋，并对锚杆体预先施加应力，从而形成一种大直径预应力锚杆，该技术对软土基坑的变形控制产生了较好效果。同时，通过对可回收式锚杆技术的开发与应用，实现了锚杆体的再利用，减少或消除地下建筑垃圾的产生。通过在上海、天津、武汉等地多个软土基坑工程的应用，取得了良好的经济效益和技术效果。1．5．4预应力装配式鱼腹梁支撑技术
当基坑采用传统钢支撑时，杆件一般较密集，挖土空间较小，在一定程度上降低了挖土效率。预应力鱼腹梁装配式钢支撑系统（IPS）是一种以钢绞线、千斤顶和支杆来替代传统支撑的临时支撑系统。该技术在韩国、日本、美国等国家已得到广泛运用，近年来也已被引进国内。预应力鱼腹梁装配式钢支撑系统采用现场装配螺栓连接、不需焊接，且大大增大了基坑的挖土空间，可显著缩短基坑工程的施工工期，材料全部回收重复使用，彻底避免混凝土等建筑材料的使用，降低了造价。预应力鱼腹梁可随时调节预应力，便于周围土体位移控制和由温度变化引起的支撑伸缩量控制，可以较好地控制深基坑的变形，有效地保护基坑周边的环境。此外IPS支护结构的破坏模式为延性破坏，因此针对可能发生的较大水土压力或突发载荷采取有效而及时的应急措施。IPS技术已在上海轨道交通5号线西渡站配套工程等多个工程中成功应用。
2软土隧道工程的稳定与变形问题
2．1隧道开挖面稳定性分析
在盾构隧道掘进进程中，合理地确定开挖面支护压力是盾构掘进施工中的一项关键技术。若支护压力施加不当，隧道工作面可能产生较大范围的垮塌等安全隐患或地表的隆起，造成生命财产损失或对周围建筑环境造成不利的影响，因此研究隧道开挖稳定性及相关问题具有重要的现实意义。
盾构施工开挖面稳定相关研究主要包括开挖面极限支护压力大小的确定以及开挖面破坏模式和机理研究。研究的方法及手段主要有经验公式或解析计算方法、现场资料实测分析、室内物理模型试验研究及计算机数值模拟等。
盾构隧道施工中，极限支护压力等计算方法正确合理与否需要现场实际工程应用的验证，然而由于现场盾构隧道施工中未知因素众多，现场测试许多数据难以解释，而且由于测量装置的故障，现场地质及掘进参数的多变及较高的经济费用，使得现场的测试研究结果质量不高，同时，很难做到把不同现场的两个试验数据结果进行相关分析，因此现场试验在盾构隧道研究应用中受到限制，况且实际工程中开挖面失稳破坏不允许出现。开挖面稳定分析现场原位试验条件不足可以通过室内模拟试验得到较好解决，使得盾构隧道的相关研究利用模型试验得以广泛应用，尤其应用于破坏试验研究开挖面破坏形式。
模型试验中，部分学者早期通过简单的室内小尺寸模型研究了砂土中开挖面破坏稳定问题。试验中为了克服尺寸效应，普遍采用施加地表面超载实现开挖面土体能够出现破坏状态，严格讲，该情况仅适用于开挖面地层上方为非常软弱的土层或地表水，而能够反映真实应力场及隧道尺寸的离心模型试验可以实现通过小比例模型分析研究各种现场实际开挖问题，后来研究大多借助于离心试验实现。H．Kamata
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等［30］通过离心试验研究均质砂土层中的开挖面稳定性；A．Juneja等［31］研究黏土地层中的开挖面稳定性。这些研究表明，砂土地层中开挖面破坏形状表现为烟囱状，而在黏性土层中破坏面表现为下部较缓上部区域较大的盆状。另外，Wu［32］在岩土离心模型试验机中模拟了单隧道及双平行隧道开挖失稳过程，得到隧道的失稳破坏模式，并监测了失稳过程中隧道周围底层的变形发展。这些模型试验结果为分析开挖面极限支护压力、失稳破坏模式及破坏机理等隧道稳定性理论研究提供了宝贵的试验资料。
基于模型试验的结果，根据开挖面的失稳破坏机理国内外学者在分析隧道开挖面失稳破坏模式的基础上提出了许多的计算模型，然后通过经验或者是解析方法研究开挖面极限支护压力的确定。
在理论求解隧道最小支护压力的过程中，最先出现的是极限平衡法，其因概念简单而在工程实践中被广泛采用。基于Terzaghi松动土压力假设，Z．Eisenstein等［33］、周小文等［34］分别对其进行了改进，且改进公式计算的松动土压力值与离心模型试验结果较为相近，并以此来确定最小支护压力；Horn基于Janssen的仓筒理论，最早提出了盾构隧道三维楔型体模型，其中开挖面处由于主动土压力形成楔形刚体，楔形体顶面作用上部土层松动土压力，该模型简明易懂，得到后续研究者和工程实践的广泛采用；L．Comejo［35］基于简单的极限平衡分析，给出了黏土隧道开挖面稳定性系数公式。后来的学者S．Jancsecz 等［36］、裴洪军［37］均是在楔形体模型的基础上考虑不同的条件，采用不同的分析计算方法推导了三维条件下开挖面稳定性的解析公式。
塑性极限分析方法利用极限分析上下限定理计算开挖面极限最大及最小支护压力。Davis等针对不排水条件下的黏性土浅埋隧道，提出了隧道2D、3D开挖面稳定的简化破坏模式，得到了隧道开挖稳定的上下限解答；A．S．Osman等［38］根据实际工程及离心试验中观察到的土体位移，推导了二维隧道开挖面塑性变形模式，通过极限分析上限法研究了开挖面破坏荷载的上限值。近年来随着计算机技术的发展，数值分析越来越多的应用到隧道开挖稳定分析中来。S．W．Sloan等［39］构造7个角度的破坏模式，同时采用极限分析有限元法研究了非均质地基中浅埋二维隧道的稳定性问题。在Davis等的研究基础上，E．Leca等［40］提出圆锥形块体的圆弧滑动的上限解法来分析了Mohr-Coulomb材料中盾构隧道开挖面的稳定性，其中假设了三种破坏机制。根据上下限计算结果与P．Chambon等［41］的离心试验结果进行比较，发现上限估计值与离心试验最小支护压力有较好的一致性。之后A．H．Soubra［42］假定盾构隧道开挖面破坏模式由两个刚性截圆锥及一个剪切带组成，提出了两种改进的破坏模式来考虑开挖面的坍塌与隆起；D．Subrin等［43］通过假设两参数对数曲线形式三维破坏面得到了可以考虑摩擦角的开挖面稳定上限解，并与三维有限元结果符合的很好；G．Mollon等［44］针对浅埋圆形盾构隧道提出了一种基于可靠性理论的三维分析及设计方法，包括了坍塌和顶出两种破坏形式，研究指出，内摩擦角对破坏模式有很大影响；G．Mollon等［45］采用旋转模式对坍落和顶出都进行了上限分析，但得到的上限解较平动模式更为远离真实解；吕玺琳等［46］提出采用类似Terzaghi地基承载力的计算方法，将极限支护压力表示为黏聚力、上覆荷载及土体重度分别乘以各自影响系数的三项叠加。
在目前土体稳定分析中的数值分析手段主要是弹塑性有限单元法。P．A．Vermeer等［47］采用基于Mohr-Coulomb模型的弹塑性有限元方法对砂土地基中隧道开挖稳定进行数值模拟，研究了黏聚力、土体重度及上覆荷载对极限支护压力的影响，发现水平侧压力系数K
不会对极限支护压力产生影响；裴洪军［37］在对盾构法隧道开挖面的非线性特点进行分析的基础上，讨论了非线性有限元法模拟分析的理论依据，并给出盾构开挖面失稳的判定方法，为进一步分析计算提供了依据；朱伟等［48］通过FLAC3D对支护压力与开挖面土体变形的关系进行了研究，确定了维持砂土地基中开挖面稳定的最小支护压力，并发现盾构隧道开挖面失稳时开挖面附近破坏区域呈楔形状，其上为烟囱状，当埋深较大时，由于土体拱作用的存在，开挖面破坏发展不到地表面，表现为局部破坏；秦建设［49］利用能够考虑大变形破坏的拉格朗日有限差分计算程序，对砂土地基中盾构施工中的开挖面稳定问题进行了数值模拟，并与P．Chambon等［50］的离心试验研究结果进行了比较分析，证明了数值模拟在研究盾构隧道开挖面稳定方面的可行性；黄正荣等［51］采用数值模拟方法，研究地下水位和土层参数对开挖面极限支护压力和稳定安全系数的影响，综合考虑极限支护压力和安全系数，给出了合理的开挖面支护压力；S．H．Kim等［52］假设在开挖面上能形成理想的泥膜，采用三维有限元来研究隧道直径、埋深比、水平侧压力系数、土体强度参数等对排水条件下隧道开挖过程中的开挖面稳定及位移的影响，且通过位移荷载曲线可以得到最小支护压力。
另外，当盾构隧道穿越富水地层时，土体开挖常导致地下水渗流，因此考虑渗流条件下的开挖面稳定
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性分析是十分必要的，尤其是对于越江（海）隧道来说渗流的影响更为显著。C．J．Lee等［53］、高健等［54］、乔金丽等［55］、Li等［56］等研究表明渗流对开挖面的稳定有很大的影响，并指出渗流力构成了总极限支护压力的主要部分。
2．2隧道纵向不均匀沉降与长期沉降
软土隧道在长期运营过程中产生的沉降问题受到越来越多的关注。从隧道长期沉降的发展效应来看，隧道纵向不均匀长期沉降对隧道的安全和正常运营影响最大。叶耀东［57］指出隧道周围土层地质条件的差异是导致隧道产生工后不均匀沉降的主要原因。地表堆载对既有隧道的纵向变形也有很大的影响［58］；邻近地下工程施工（如基坑和隧道开挖）对既有隧道的影响也有显著的影响，这将在后文作详细介绍；大范围的工程降水使得地面不均匀，也会造成埋置于其中的隧道沉降的不均匀性；在建的钱江隧道在涌潮水位变化以及河床冲刷等条件下纵向变形特性也是关注的焦点。不多学者还对隧道渗漏进行了模拟，分析其对长期沉降的影响［59-62］。对于车辆循环动荷载引起的软土隧道长期沉降问题，刘明等［63-64］采用简化的显式模型，结合拟静力有限元法和分层总和法对上海长江隧道和上海地铁1号线区间隧道车辆荷载引起的长期沉降进行了分析。
2．3隧道地震响应分析与动力模型试验
隧道的地震响应问题包括横向和纵向分析两个方面，对于隧道结构的横断面抗震分析，现有的分析方法从力学特性上可分为静力法、拟静力法和地层-结构整体动力时程分析法三大类。其中，静力法主要包括早期的地震系数法［65］和等代地震荷载法。等代地震荷载法是目前正在修订中的上海市《地基基础设计规范》拟采用的方法，包括等代地震加速度法和惯性力法。常用的拟静力法主要包括相对刚度法［65-66］、BART法、响应位移法［67］、自由场变形法［68］等。几种方法中，除自由场变形法不能考虑土结构相互作用外，其他几种方法均可考虑。近年来，国内外一些学者在已有的拟静力法的基础上，基于对土体自由场反应或者土结构动力相互作用参数的改进和简化，提出了一些新型的拟静力计算方法［69-73］。整体动力时程分析方法主要包括有限元法、边界元法以及将二者结合起来的混合方法，国内外有不少学者在此方面开展了深入的研究［74-77］。上述的三种分析方法中，整体动力时程分析方法涉及到传递边界的设置及土体非线性等问题，计算过程十分复杂，很难推广应用到具体的工程设计中。而拟静力法形式相对简单，同时又较传统的静力方法考虑的因素更为全面，因此是一种更为精确的分析方法。
在隧道的纵向抗震分析方面，日本JSCE发表了《沉管隧道抗震设计规范》［78］，提出了响应位移法和质量-弹簧模型法两种方法。韩大建等［79］将质量-弹簧模型法应用到了广州珠江沉管隧道的抗震设计中；严松宏等［80］以南京长江沉管隧道为例，分析了地基与隧道刚度比等不同因素对质量-弹簧模型的影响。另外，有不少学者开展了3D动力时程分析方法的研究［81-83］。
动力模型试验不仅可以揭示地下建筑物的地震响应规律及破坏机理，也可为理论分析方法提供验证。徐志英等［84］较早进行了地下结构振动台试验；陈国兴等［85］等对土与地铁隧道体系进行了振动台试验；杨林德等［86］对软土地铁车站结构振动台试验进行了研究，为建立地铁车站地震反应的分析理论和计算方法提供了试验数据；国外一些学者如S．Okamoto等［87］曾进行了水底隧道的模型试验。
然而，普通振动台往往不能正确模拟原型应力场，不能满足模型与原型应力、应变相同的要求，近年来形成的土工离心机振动台试验技术则很好地解决了这一问题。Ling等［88］通过离心机试验研究了浅埋于饱和土体中大直径管线在地震作用下抗漂浮稳定问题；Yang等［82］通过离心试验，对加拿大George Massey沉管隧道的抗震性能进行了研究；J．Izawa 等［89］对矩形截面隧道地震响应进行了离心模型试验研究，并同时进行了静力对比试验，证明地震荷载作用下的地下结构惯性力可以忽略；曹杰等［90］进行了砂质粉土层中隧道结构的地震响应离心模型试验，研究了不同强度地震荷载作用下场地与隧道结构的响应；U．Cilingir等［91］分别进行了圆形及方形截面隧道的动力离心模型试验，研究了不同输入地震动对隧道响应的影响。
3软土地下工程施工的环境土工效应
3．1基坑开挖引起的土体变形
经过多年的实践以及基坑工程设计水平和施工技术手段的提高，因基坑工程本身失稳引起的安全事故大大减少，软土地区基坑开挖对相应变形的控制能力有了很大的提高。目前软土地区基坑工程的关注点已经从基坑工程本身的安全转移到基坑开挖对周围环境的影响，而周围环境影响分析的关键问题之一是基坑开挖引起的土体变形预测。
基坑工程引起的周围土体变形显然可以通过严格的三维弹塑性有限元分析得到，但由于土体参数和
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本构模型选择的限制，往往得不到与实际情况相符合的预测结果。因此对于基坑开挖对周围构筑物的影响分析主要是在区域内规模化数量的工程案例实测数据基础上进行规律统计和理论分析，探讨研究区域基坑开挖应力自由边界面的变形形态与基坑有关物理力学参数之间的关系，如围护墙体的侧向变形、坑外地表的沉降等，并采用数学函数进行变形曲线的拟合［92-95］。鉴于实测数据的稀少，目前对基坑工程的变形研究还是停留在开挖应力自由面上，针对基坑外整个自由土体位移场变形分布规律的实测和统计研究几乎没有。
3．2隧道开挖引起的土体变形
针对软土地区普遍采用的盾构隧道施工法，1969年Peck在第七届国际土力学与基础工程会议上首次提出了地层损失的概念，认为地面沉降体积等于地层损失体积，在大量工程实测数据基础上得到了符合正态分布规律的地表横向沉降槽计算方法。在此基础上，基于实测和试验结果的经验公式地表沉降计算方法得到了很大的发展［96-97］。另一类是基于间歇参数概念［98-99］的解析方法，将土体视作完全弹性体，针对不同的隧道开挖面变形模式采用汇源法、复变函数法、随机介质理论等得到盾构隧道周围土体的垂直沉降和水平移动的解析解［100-103］。为了考虑地基土体非均质性的影响，Zhang等［104］基于弹性层状半空间地基模型，提出了分析多层地基中盾构隧道开挖引起周围土体不排水变形的位移控制边界单元法，并与位移控制有限单元法进行了比较。
3．3地下工程开挖对周围环境的影响
开挖引起的环境土工效应问题在城市地下工程活动中备受关注。软土地区地下工程开挖由于施工过程中土体的应力释放而引起地层变形，状况加剧则会危及邻近区域建筑物和地下管线的安全正常使用。目前更大的挑战是：在城市中心区域，建筑物密集管线隧道错综复杂，地下工程开挖的环境敏感程度很高，尤其是一些年代久远的古老建筑和长期腐蚀条件下的市政管线，抵抗变形的承受能力大打折扣，对开挖的反应更为剧烈。地下工程开挖对邻近建（构）筑物的影响，较多的还是采用整体有限元方法［105-108］。整体有限元方法可以再现复杂的实际施工工况，模拟周围土体介质的力学特性以及建（构）筑物与土体的共同作用，但该方法工作量大耗时长，需要专业软件并且建模复杂，并且土体本构模型的选择、结构刚度的等效、施工作用的模拟等方面存在的诸多问题均会影响结果的可靠性，在工程界不易推广，仅在重要的工程中使用。鉴于此，基于位移控制理念的简化理论研究工作随之产生。针对天然地基浅基础或短桩基础的建筑物，从安全实用角度出发可以近似认为建筑物的变形与地表变形一致［109-110］。为考虑建筑物的结构刚度对开挖沉降形态的调整，一些学者在有限元数值模拟和实测数据分析基础上提出了基于建筑物结构形式的刚度等效方法［111-113］。针对高层建筑的长桩基础以及地埋管线，为保留有限元强大的数值模拟能力又能够直接控制隧道开挖的地层损失比和基坑开挖的变形边界条件，提出了位移控制有限元方法［114-118］，不考虑隧道施工的实际过程，直接在隧道的边缘以及基坑开挖的应力自由面施加位移边界条件来模拟开挖引起的应力释放过程。该方法不能模拟隧道施工的各个环节，但意义明确，且能够直接控制地下工程开挖引起的自由土体位移场。位移控制两阶段方法将分析对象视作受土体位移作用的被动弹性地基梁，分别基于弹性半空间地基模型和Winker地基模型进行理论分析。如Poulos等提出的基于均质弹性半空间模型的边界单元法［119-122］；Klar等提出的基于Mindlin基本解的弹性理论法［123-125］，A．T．C．Goh 等［126］、P．Kitiyodom等［127］、黄茂松等［128］以及李早等［129］提出的基于Winkler地基模型的有限单元法、有限差分法和解析方法等。由于盾构隧道开挖地层损失比小，土体能够近似满足弹性半空间的条件，而基坑开挖更多的需要考虑结构物与土体的非线性作用，因此隧道开挖更多是基于弹性半空间地基模型开展，而基坑开挖则大多采用Winkler地基模型，以便进一步拓展结构物与土体的相互作用分析。此外，天然地基的非均质成层特点、浅基础的结构刚度对建筑物变形的分担以及竖向、侧向变形的耦合和三维效应、地埋管线的接口构造形式对截面刚度的弱化、管线的长期老化腐蚀、结构物周边土体因开挖造成的土体刚度强度的弱化、开挖条件下群桩基础、桩筏基础的群桩相互作用和筏板的约束条件、结构物与土体脱离等方面依然存在许多问题没有解决，黄茂松等［130］、张治国等［131］对上述一些方面进行了初步探讨，但是还远远不够，仍然需要进行深入的理论分析和探讨。鉴于地下工程开挖对邻近建（构）筑物影响的实测资料较少，开展室内小比例物理模型试验和离心模型试验以进行机理探讨［125，132-133］，并为理论分析提供依据是地下工程开挖对环境影响分析必不可少的一个研究内容。3．4基于周边环境变形承受能力的基坑变形控制标准
基坑环境影响变形控制标准的提出，是伴随着城市基坑建筑用地的苛刻条件而来的一个新兴课题，最新版《上海市基坑工程技术规范》基于周边待保护建
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（构）筑物的重要程度以及距离基坑远近等因素提出了基坑环境保护等级一级、二级、三级的概念，限定了围护墙的最大侧移以及基坑外地表最大沉降与基坑开挖深度的关系。该规范对于环境保护等级的定义比较模糊，并且只是绝对地根据保护等级将开挖深度与围护墙体变形、地表沉降建立线性的关系，而没有考虑周围建（构）筑物自身承受能力的差异，因此仍然有进一步修正的空间和必要。朱晓宇［134］在分析上海软土地区板式支护体系基坑周边土体变形规律的基础上，采用位移控制两阶段简化分析方法和位移控制有限元分析方法，基于周边市政管线以及既有建筑物的自身承受能力，提出了基坑开挖对周边管线及重要建筑物保护的基坑控制标准，以期为基坑工程提供更为合理的环境影响评价标准。
4结束语
国际土力学与岩土工程协会（ISSMGE）成立了TC204（原TC28）技术委员会-软土地下工程（Underground Construction in Soft Ground），该委员会每三年召开一次国际研讨会（International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground），第1届印度新德里、第2届英国伦敦、第3届日本东京、第4届法国图卢兹、第5届荷兰阿姆斯特丹、第6届中国上海同济大学、第7届意大利罗马。该委员会还不定期在世界各地召开一些区域性学术研讨会，如2001年在上海同济大学召开过一次区域性会议，这些都说明了软土地下工程在国际上受关注程度。中国土木工程学会土力学及岩土工程分会新成立了软土工程专业委员会，主要目的是加强软土地下工程与深基坑工程中有关土工问题的学术交流。
以往有关软土地下工程设计、施工及环境影响评价过多依赖于工程经验。随着当前软土地下工程的大型化、复杂化、对周围环境影响要求的严格化及对抗震性能要求的提高，同时又缺乏类似工程可以借鉴，因而只有通过建立完善的理论分析体系来指导设计和施工过程才能保证工程建设和运营的安全。建立理论分析体系的关键在于软土地下工程中土工方面的问题，进一步开展这方面研究，不仅有利于提高我国软土地下工程建设的技术水平，也有利于提升我国在国际岩土工程界的地位。
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黄茂松（1965-），男，博士，教授。主要从事土力学及岩土工程方面的研究与教学工作。
王卫东（1969-），男，博士，教授级高级工程师。主要从事地下工程、深基坑工程、高层建筑地基基础的设计与理论分析方面的研究。
郑刚（1967-），男，博士，教授。主要从事土力学及岩土工程方面的研究与教学工作。
路桥施工中的软土地基施工技术探析 王族友
路桥施工中的软土地基施工技术探析王族友 摘要：伴随着我国交通运输事业的不断发展，路桥工程建设项目也日渐增多。 在路桥工程施工过程中，经常会遇到软土地基，显著增加了施工的难度，也是制 约工程质量提升的重要瓶颈。基于此，文章首先对软土地基的概念及基本特点进 行简要分析，接着分析了常见的几种软土地基处理技术，最后通过工程实例进行 了验证，期望能够为路桥工程施工中软土地基的处理提供一定的思路。 关键词：路桥工程；软土地基；施工技术 社会经济的不断进步，区域之间的交流日益频繁，路桥工程作为区域联系的 重要纽带，其重要性不言而喻。路桥工程建设中需要克服众多难题，其中软土地 基当属其一。软土地基承载力差，稳定性不足，十分不利于路桥工程项目的建设，且软土地基类型众多，处置方法也不尽相同，结合工程实际，选择最为适宜的软 土地基处置办法是路桥工程建设人员必须面临的重要问题。 一、路桥工程施工中软土地基的概念及基本特点分析 依据建设部软土地基勘察规范中的标准，软土地基主要指的是空隙比不超过1.01，天然水的含量不超过液限，以灰色为主细小颗粒的土质类型。由此可见， 软土地基具备如下特点：（1）抗剪强度较低。软土地基的抗剪强度和排水固结 条件及加荷速度间关系密切。一般排水状况下，其抗剪强度和固结程度呈正比关系，也就是固结程度越大，抗剪强度越大。固结程度下降，则其抗剪强度也随之 降低。（2）压缩性较强。软土地基含水量较大，正是由于其天然水量大，液限 较大，使得其在承受荷载后，极为容易发现变形失稳现象。（3）软土地基的渗 透性较差。软土地基含水量较高，空隙也较多，一般其天然空隙比位于1-2之间，通常不超过4，含水量却高达45%-75%，这也是导致其抗剪强度低和压缩性差的 重要原因。（4）稳定性较差。软土地基本身承载力就差，在遭遇恶劣天气时， 其可能会出现自然沉降，加之后期车辆荷载等因素的影响，还会出现不均匀沉降 现象。正是基于上述诸多特点，软土地基被视为路桥施工中的一大重要“病害”， 必须采取合适的措施加之处置，否则危害无穷。 二、路桥施工中软土地基施工技术概述 软土地基类型众多，处置方法也是多种多样，以下仅探讨常用的几种软土地 基处置技术。 （一）固结排水法 当软土地基为有机质粘土或者是饱和粘土，可以选取固结排水法来予以处置。固结排水法的排水系统多为竖向排水体和水平排水砂垫层两种类型。若土层渗透 性较好，厚度相对较小，且贴近于地表，则可以选择铺设砂垫层在其表面。通常 而言，水平砂垫层的厚度应保持在50cm左右，中砂或者粗砂最佳，并将两边预 留出宽于路基100cm的距离，以便于后期能够顺畅排水。而竖向排水来看，塑料 排水板则为首选，并和水平砂垫层要协调好，施工前还需预先铺设厚度为30cm 的砂垫层，并设置一定的横坡，然后再开始竖向施工。该处置方法具备较强的固 结地基作用，能够对地基进行有效的挤密，取得较好的加固软土地基功效。 （二）土质置换法 土质置换顾名思义就是用优质的土壤来将软土进行置换，以提升软土地基的 强度，降低后期不均匀沉降现象的发生。优质土壤多指的是稳定性高、承载力较 大的粗粒土。在路桥工程施工过程中，针对一些暗洪、淤泥质图和暗沟等，多采 用土质置换法。该施工方法简单可靠，多用于工期较多的工程中，然施工成本相
深基坑工程的稳定问题
深基坑工程的稳定问题 随着地下空间开发力度的加大，深基坑工程越来越多，深基坑支护成为当前业内关注的焦点问题。中国建筑科学研究院钱力航研究员在基坑稳定性方面具有多年研究及实践经验，对深基坑工程的安全问题提出了建议，希望能引起相关部门和企业的重视，以提高深基坑支护安全意识，减少工程事故的发生。 钱力航，中国建筑科学研究院研究员。 国家标准《建筑地基基础术语标准》（送审稿）对地基稳定性的定义是“地基在荷载作用下不发生滑动和过大变形的性质。”对基坑工程来说，就是要求基坑既不垮掉，
也不产生过大变形。然而随着基坑工程不断向大、深方向发展，深基坑的稳定难度也随之加大。目前国内的基坑工程大体上呈现了四个方面的特点。 开挖深度大。基坑开挖深度在迅速增大，目前最深已达40m左右。如上海地铁4号线修复工程深基坑开挖深度接近41m，天津117大厦基坑最大开挖深度35m左右， 20～30m 深的基坑在全国大城市中已属平常。 基坑面积大，有的已形成基坑群。天津站交通枢纽工程是京津城际高速铁路，地铁2、3、9号线，津秦客运专线及原天津站普速铁路的超大型换乘枢纽，地下工程总面积19万m2，占地面积约5万m2，基坑边长500多米，最大开挖深度达33.5m。上海虹桥综合交通枢纽工程包括一个新航站楼、10条磁悬浮列车站台、30条城际及高速列车站台、一个能容纳5条线路的地铁站以及一个新城际巴士总站，地下空间总面积20余万m2，是继天津站交通枢纽工程之后又一个软土地区超大地下工程。 施工难度大。我国地下工程、超高层建筑等涉及的深基坑工程，往往集中在城市建筑物、道路及地下设施密集的区域，场地狭小，周围环境对基坑工程限制严格，施工难度大，基坑稳定难度大，一旦出现事故影响恶劣，后果严重。 地质条件复杂。由于经济发展的原因，我国深基坑工程多在沿海地区，而沿海又多为软土地区，软土地区的深基坑工程设计、施工难度相对较大。 基于以上四个显著特点，深基坑工程的稳定问题也越来越突出，尤其是伴随近年来此类工程的逐渐增多，基坑安全事故也呈现高发趋势。
公路软土地基路堤设计与施工技术细则JTG-T-D31-02-201勘误表
公路软土地基路堤设计与施工技术细则 JTG-T-D31-02-201勘误表 P4 2.1.26 现浇混凝土大直径管桩(PCC桩) Cast-in-place concrete large-diameter pipe pile 将内外双层套管形成的空心圆柱腔体沉入地基，在腔体内灌注混凝土，振动拔管之后形成的管桩。 增加“振动”。 P5 2.2符号 p s——静力触探(单桥探头)总贯入阻力； q c——静力触探（双桥探头）锥尖阻力； 删除这两个符号。 P15 3.5.5 2 剪切试验宜采用三轴试验剪切方法。 “剪切”改为“试验”。 P15 3.5.7 详细勘察工程地质报告软土地基部分的图表资料应符合本细则第3.1.10条的规定及第3. 4.6条中比例尺相关规定，……… 增加“的规定”。 P16 4.1.3软土地基沉降应计算至附加应力与有效自重应力之比不大于0.15处。 删除“有效”。 P25 5.1.1 软土地基处理设计应按地质资料准备、设计路段划分、稳定性和地基沉降计算验算、处理方案设计的流程进行。 “验算”改为“计算”。 P27 表5.2.6 应力扩散角θ(°) 换填材料中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、 石屑、碎石、矿渣 粉质土、粉煤 灰 灰土
删除“粉质土”。 P33 表5-1 不同地区水泥搅拌土强度与龄期关系式对比表 “鉴别”改为“搅拌”。 P46 6.1.8沉降起控制作用的路段，预压期应根据要求的工后沉降确定；稳定起控制作用的路段，预压期应根据地基固结度确定；沉降与稳定均为控制因素时，应选
用两者中较长的预压期。地基采用竖向排水体处理时，预压期不宜小于6个月；采用复合地基处理时，预压期不宜小于3个月。 增加“预压期”。 P47 6.2.7粉煤灰路堤底部应设置隔离层。隔离层可采用天然砂砾料、采石场碎块片石等透水性良好的材料填筑，也可采用工业废渣、炉渣、钢渣、矿渣等。隔离层厚度不宜小于0.3m，横坡不宜小于3%。 删除“采石场”。 P50 6.4.8当现浇泡沫轻质土置于平面与斜坡面交界处时，可将其分成斜坡前和斜坡上两部分计算滑动力和滑动抵抗力，底面抗滑稳定性可参照图6.4.8，按式6.4.8验算。 增加“坡”和“斜”。 P55 6.7.1反压护道可用于提高软土地基上低路堤的稳定性，也可用于施工期间失稳路堤的应急修复。 删除“低”。 P57 7.1.1 软土地基处理施工前应做好下列准备工作： 3 检验有关原材料。 删除“有关”。 P89 表A软土地基常用处理方法及适用范围一览表
浅谈软土地基处理
浅谈软土地基及处理方法 【摘要】：软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积，以黏粒为主并伴有 微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈软塑到流塑状态，其外观以灰色为主的 细土粒，如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土，以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。 软土地基的处理质量是保证建筑物建成后安全、高效运营的关键，也直接影响 到地基的基础承栽力。 处理方法有：表层处理法、强夯法、静力排水固结法、反压护道法，桩基法 换土法，灌浆法，加筋法等，排水砂垫层，石灰浅坑法及其他辅助方法！不同的软 土地基应该结合工程实际采取有效经济的处理办法！ 【关键词】：软土地基处理主要类型危害路基工程地基承载力影响使 用性能抗剪强度工程质量有机质空隙比含水量地基土投资变形 一软土地基的辨认 软土地基的确认是一项比较容易引起争议的工作，我们在具体施工时决定用 量化的试验指标来控制和确认。在确定软土时要查明软土及与之共同存在的一般 土层的成因、类别、范围、物理力学性质和必要的化学性质，以便采取经济有效 的处理措施。既可降低造价，又能确保质量、缩短工期。由于各省区各公路工程 的软土成因不尽相同，因此会同乐监理和业主确定了切实可行的鉴别方法，对本 路段的主要软基取样并进行了试验分析，根据实验检测数据分析可得出以下规律: 1.1 土质的影响一般天然细粒土的天然密度在1. 60～1. 75 g/ cm 3 之间，而水又是不可压缩的，密度远小于土的天然密度，所以对于同样的土质，含 水量的增加必然导致土体干密度的减小，这也就意味着作为路基填料时其压实度 的降低，这对地基成型后的强度和稳定性有重要的影响。 1.2 液塑限的影响由以上结果分析，液塑限对软基的断定并非必然的联系，只要含水量控制得当，在透水性较好的砂砾料紧缺地段，用高液限土作路基填料 也可取得很好的效果。事实上，在本工程中，我们遇到了相当多的高液限土(约 为60 %)，考虑到该工程为二级公路，压实度要求仅为94 %左右，为降低工程造 价我们采取了分段开挖晾晒、换位填筑路基的办法，将软土全部挖除晾晒换填，考虑到路基耐久性的要求，只是在换填段增加了30～50mm 厚的砂砾料垫层，这 样既解决了软土路段的交通问题，又避免了大量的土方调运，缩短了工期，降低 了造价，取得了很好的综合效益。当然，高液限土( w l > 50 %) 是一种不适宜材料，击实试验表明液限大，最佳含水量也较大，自然对应的最大干密度就会较小，一般高液限粘土的最大干密度为1. 55～1. 65g/cm3。 1.3 孔隙比的影响孔隙比与含水量有较大的关系，其公式为e 0=Gρ ω（1＋ ω）/ρ－1，其中ρω为水的密度，G为土粒比重，ρ为天然密度，ω为含水
软土地基处理方案
软土地基处理方案 本合同段软土地基处理包括以下几种方法：换填砂垫层、干砌片石、碎石垫层、预压与超载预压、土工布、单向土工格栅、双向土工格栅、土工格室、搅拌桩。施工时间安排在2002年11月11日至2003年8月31日。 软土路基处理时遵循的施工原则 施工季节：优先安排在非雨季节施工，根据气象预报资料选取在连续降雨量少时间施工。 工序安排：采用机械化快速施工，开挖、换填、防护加固、防排水各项设施等工序一气完成，尽量缩短工作面暴露时间。严格按照各种不同处理方法的工艺要求进行施工。软基段的涵洞工程，在路基预压期满，沉降基本完成后在开槽施工。 4.4.1.一般路堤浅层处理施工 采用排水砂垫层，土工格栅设置在排水垫层顶部，坡角采用干砌片石护坡，护坡背后设置土工布反滤层。 4.4.1.1.换填砾类土垫层 施工工艺??见表5 施工工艺框图砂垫层施工工艺框图。 砂选用中粗砂，在开工前对砂场进行调查，并及时取样进行分析，主要测定细度模数、含泥量、有害物含量，选择符合设计标准的砂方可使用。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物，用土质相同的土填成坡度为3～4%的横坡，并碾压密实。 分层填筑：砂垫层分两层填筑，每层压实厚度25cm，按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数，进行分层填筑压实。 摊铺整平：为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定，填料采用推土机初平，刮平机进行二次平整，使填料摊铺表面平整度符合要求。 洒水或晾晒：砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下，当达到最佳含水量时密实度最大，填料含水量波动范围控制在最佳含水量的+2%～-3%范围内，超出最佳含水量2%时进行晾晒，含水量低于最佳含水量进行洒水。洒水采用洒水车喷洒，晾晒采取自然晾晒，必要时旋耕机翻晒。 机械碾压：碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工序。碾压按照“先静压，后振动碾压”；“先轻，后重”；“先慢，后快”；“先两侧，后中间”的原则。 检验签证：砂垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地基系数，核子密度仪检测压实系数。 施工防排水：砂垫层施工完成后，在两侧挖临时排水沟，使排到砂垫层里面的水能及时排出。严格管理施工用水与生活用水，以免冲刷路基各部与取土处。 4.4.1.2.单向单层土工格栅处理软土地基施工 施工工艺??见表5 施工工艺框图铺设单层单向土工格栅施工工艺框图。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物，用土质相同的土填成坡度为3～4%的横坡，并碾压密实。 在上面填厚30cm的中粗砂，压实到符合设计要求后，将表面进行整平，去除表面石块，并将去除石块后形成的凹坑补平，然后在上面满铺一层单向土工格栅。 土工格栅铺设要求幅与幅之间纵向采取密贴排放，横向采用连接棒连接或搭接法连接，连接强度不低于设计强度，横向接缝错开不小于1m。铺设时使格栅与土层密贴，每隔一定距离用U型钉将格栅固定在土层上。 格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖20cm厚，并按设计要求铺回折段砂，外边逐幅回折2m，用砂压住。然后进行整平、压实达到设计要求后进行路基填筑。
深基坑工程事故常见原因分析及对策
深基坑工程事故常见原因分析及对策 摘要：针对深基坑工程事故和原因进行分析，主要探讨了三个常见故障，分别 为支护事故发生原因，防水、降排事故原因，锚杆和支护事故原因，结合这些内容，总结了上述事故的解决对策。希望通过对这些内容的分析，能够有效降低深 基坑故障，提高工程质量。 关键词：深基坑工程；支护事故；防水；锚杆 近几年，高层和超高层建筑越来越多，建筑地下空间建设规模逐渐加大。这 也就增加了深基坑施工数量，深基坑工程所涉及的内容较为复杂，在具体施工过 程中，对技术要求较高，施工难度较大。因此，相关施工单位加大对深基坑的质 量管理力度，确保深基坑工程施工具有较大的稳定性和安全性。因此，对深基坑 工程事故常见原因进行分析意义深远，结合深基坑不同事故及发生原因进行研究，采取科学有效的解决对策，以期为深基坑施工工作提供一定理论依据。 一、支护事故发生原因和对策 大部分深基坑发生事故的主要原因在于支护结构发生变形，导致这一现象出 现的主要原因是： ①提供的勘测材料不够全面，一方面因为勘测单位所取的勘测点较少，对于一些软弱土层没能进行认真勘测，这种情况下所提供的土质和土壤分层等，和地 下水实际情况存在较大差距，可能会导致支护方式的选择出现错误。此外，勘察 的材料不够详细，缺乏相关重要数据，相应设计人员在进行具体设计时缺乏依据，对一些数据进行乱估，针对一些经验不足的设计人员，可能会引起更高的事故风 险[1]。②在设计方面存在缺陷，对于深基坑而言，其所涉及的内容较为广泛， 一些设计人员经验不足，设计工作不够严谨，从而引发事故。以某基坑事故而言，在对其进行检查后发现，因为在事前没有经过专家论证，使用的支护方案不够合理，导致基坑出现大面积坍塌。出现部分设计人员为了工作方便，直接对其他基 坑的参数进行套用，最终促使支护结构安全性较差，发生变形。③对于深基坑而言，大多设置在市中心，施工场地不够宽敞，所开挖的土石材料、建筑材料和施 工机械等经常被放置在基坑的四周，这种情况下容易引起基坑土侧压力大于设计值，促使支护结构出现较大变形甚至遭到破坏。 深基坑施工对外部环境的要求比较高，这种情况下，要求环境条件符合施工 措施，要求外部环境和地质条件，特别是水文地质，这些因素对深基坑支护工程 的影响较大。因此，在施工现场，相关人员需要深入分析和了解地质环境。进行 深基坑开挖之前，监测人员对地质情况、构筑情况进行科学调查，并结合调查情 况绘制相应位置图[2]。工程施工之前，需严格遵循施工设计规定的安全性，结合 工程开挖情况以及周围环境等，向施工人员传递相应安全施工措施。实施挖土施工，避免出现掏洞挖土情况，可以从上到下，分层施工。此外，排除地下水和地 下水，避免出现塌方。施工过程中，如果土体出现裂缝，需及时采取措施，并保 障风险排除。 以某工程为例，地下有四层，主体结构一共25层，采用的是构架剪力结构，相应设计人员针对深基坑需制定具有针对性的防护措施，通过专业人员获取和分析。均匀的进行勘测和布点，同时还需对相关资料进行详细分析。选择具有丰富 经验的设计人员进行深基坑设计，及时和相关人员之间进行沟通，不能对其他基
软土地基施工的具体处理方法【最新版】
软土地基施工的具体处理方法 一、施工案例:某高速公路软土地基处理设计方案 1、该高速公路位于河北境内。全线经详细勘察试验。查明了路线穿越区的特殊土(包括:盐渍土、软土、软弱土)的分布规律t查明了路线穿越区的不良地质(砂土液化)的分布特点和液化等级类型。 通过勘察、土工试验成果、标准贯人试验经综合分析整理井结合静力触探，统计显示路线穿越区的软土，软弱土呈两种类型分布。一类是连续区段分布，另一类是呈透镜体状的不连续区段分布。对于该软土、软弱土，总的指导思想是:首先分析各区段的硬壳层的厚度、地层岩性，软土、软弱土的厚度、特性之后，根据硬壳层，软土，软弱土的地层特点，进行地基沉降、稳定验算;根据验算结果以及《软土地基路堤设计规范》的沉降容许值，对沉降超限区段可依次采取以下处理措施: (1)、砂垫层+土工格棚(土工格室)+堆载预压(超载预压)的处理方式(主要针对一般控制段)。砂垫层+土工格栅(土工格室)+超载预压主要针对低路基(填方小于2.5米)段。若表层出露即为软土、软弱土则设砂垫层(对于填方2.5米以下低路基段采用土工格室)。硬壳层在1.5米以上则不设砂垫层。
(2)、砂垫层+土工格栅+竖向排水体(袋装砂井)+堆载预压的处理方式(主要针对一般控制段)。 (3)、土工格栅+深层水泥土搅拌桩的处理方式(主要针对桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降主控制段及次控制段)。 (4)、强夯置换法的处理方式(主要针对非饱和状态软弱土段桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降主控制段及次控制段)。 2、设计标准根据全线软土、软弱土分布区段桥涵构造物基础类型不同，将其划分为以控制工后沉降为目的的3个类型控制区段。 桩基础构造物桥台两侧各3O米区段作为沉降主控制段箱型通道及涵洞两侧20米区段作为沉降的次控制段其它作为一般控制段: (1)控制段的工后沉降容许值不大干10cm (2)次控制段的工后沉降容许值不大于20cm (3)一般控制段的工后沉降容许值不大于30cm
土地复垦技术标准(试行)
土地复垦技术标准(试行) 一、总则 1. 制定依据:为了加强土地复垦管理，促进土地整治与保护，提高土地利用的社会、经济和生态效益，依据《土地复垦规定》和有关的法律法规制定本标准。 2. 适用范围:本标准适用于《采挖废弃土地复垦技术标准》、《建设破坏废弃土地复垦技术标准》、《工业排污破坏土地复垦技术标准》和《水毁土地复垦技术标准》。 3. 土地复垦技术质量控制原则: 3.1 符合土地利用总体规划及土地复垦规划。在城市规划区内，符合城市规划。强调服从国家长远利益，宏观利益。 3. 2 依据技术经济合理的原则，兼顾自然条件与土地类型，选择复垦土地的用途，因地制宜，综合治理。宜农则农，宜林则林，宜牧则牧，宜渔则渔，宜建设则建设。条件允许的地方，应优先复垦为耕地或农用地。 3.3 复垦后地形地貌与当地自然环境和景观相协调。 3. 4 保护土壤、水源和环境质量，保护文化古迹，保护生态，防止水土流失，防 止次生污染。 3. 5 坚持经济效益、生态效益和社会效益相统一的原则。 4. 名词、术语: 4. 1 土地破坏z由于人类的生产建设活动导致土地的挖损、塌陷、压占等称之为土地破坏。 4. 2 土地复垦：指对被破坏的土地，通过采取综合整治措施，使其恢复到可供利用状态的活动。 4. 3 土地复垦率：己复垦的土地面积与被破坏的土地面积之比。 即: L (%) =Y/PX100% 式中: L——土地复垦率(以百分率表示) Y——已复垦土地面积(公顷) P——被破坏土地面积(公顷)。 5. 复垦土地质量的检验: 5.1 检验的时机：复垦为农用地(含林、牧、渔等)的土地复垦，一般由复垦工程和初步生态恢复二部分构成。复垦土地质量的检验，分为二个阶段进行。 5.1.1 第一阶段检验z在复垦工程完成后，即可申请第一阶段复垦土地质量的检验。 5.1.2 第二阶段检验z初步恢复生态后，进行第二阶段复垦土地质量的检验。一般情况下，在复垦工程完成后第三年进行。
高速公路高填路堤软土地基处理
高速公路高填路堤软土地基处理 及高填路堤施工技术 赵春生 （中国水利水电第七工程局六分局綦万高速公路） 摘要：高填路堤作为路基工程的一部分，在高等级公路中随处可见。然而，在高填路堤施工中，常出现路基的整体下沉或局部下沉等病害工程。为了尽量减少路堤在工程完工后对路面的影响和破坏，就需要一套成熟的软基处理及高填路堤施工技术，以保证其强度及稳定性。本文主要从施工方面，介绍了綦万公路高填路堤软土地基处理及高填路堤施工技术。 关键词：软土地基处理高填路堤施工 1 引言 路基工程的主要特点是：工艺较简单，工程数量大，耗费劳力多，涉及面较广，耗资也很多。路基的施工改变了沿线原有的自然状态，挖填及借弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利。路基稳定与否，对路面工程质量影响甚大，关系到公路的正常使用。没有坚固稳定的路基，就没有稳固的路面，因此，必须做好路基工程施工组织，并保证按照设计施工。 填方高度在20m以上为高填路堤。高填路堤工程完工后，随着时间的延长与汽车重复荷载的作用，常出现路基整体下沉与局部下沉。高填路堤的稳定不仅与边坡高度有关，也与路基基底处理、路基填料、性质、边坡坡度、地基性质、水文状况、路基压实机具、施工方法等有关。在高填路堤施工中，基底软基处理是十分重要的一个环节，必须严格按照规范和设计文件施工，编制详细的软基处理和高填路堤施工组织措施，指导现场施工。 在綦万公路A合同段高填路堤的软基处理中，成功运用了双向土工格栅，提高路基基底的承载力，并保证了高填路堤的稳定。以下将详细介绍高填路堤软土地基处理及高填路堤施工技术。 2 概述 綦江至万盛高速公路是根据重庆市交通发展规划，由重庆市批准修建的高速汽车专用公路,是重庆市与万盛、南川、武隆、黔江以及毗邻的湖南、湖北、贵州等省的重要通道。本合同段起止桩号为K0+000～K4+605，全长4.605km。采用一级公路山岭重丘区标准，路基宽度20m。桥涵设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。设计车速为60km/h，平曲线最小
软土地基施工方案
××××××××工程 软 土 地 基 处 理 施 工 方 案 江苏建基建设有限公司 2011年5月
目录 一、编制依据 (3) 二、工程数量 (3) 三、现场试验、测量仪器计划表 (3) 四、机械设备计划 (3) 五、组织管理和劳动力安排计划 (4) 5.1组织管理 (4) 5.2劳动力配置计划 (5) 六、工期安排 (6) 七、施工方案 (6) 7.1CFG施工 (6) 7.2搅拌桩施工 (9) 八、确保工期的措施 (11) 8.1 确保工期的技术组织措施 (11) 8.2 确保工期的管理措施 (12) 九、确保工程质量技术措施 (14) 9.1组织保证措施 (14) 9.2制度保证措施 (14) 9.3技术管理措施 (15) 十、关键工序及控制措施 (17) 10.1 桩长控制 (17) 10.2 桩位测放及施工顺序控制 (18) 10.3 工序过程质量控制 (18) 十一、确保安全生产的组织措施 (19) 11.1安全规章制度 (19) 11.2安全教育 (19) 11.3现场安全施工措施 (20) 十二、确保文明施工组织措施 (21) 12.1文明施工 (21) 12.2一般环境因素控制及管理方法 (21) 12.4施工现场的管理 (21) 12.5施工区综合治理 (22) 12.6平面管理措施 (22) 十三、雨季施工措施 (22) 十四、施工环境环保措施 (23) 十五、降低环境污染、减少扰民噪音技术组织措施 (23) 15.1防止水污染措施 (23) 15.2防止尘埃污染措施 (24) 15.3防止噪声污染措施 (24) 15.4防止光污染措施 (24) 15.5防止废气污染措施 (24) 15.6防止有毒、有害物品的污染措施 (24)
深基坑工程的常见质量问题及案例分析
深基坑工程的常见质量问题及案例分析 深基坑工程是最近30多年中迅速发展起来的一个领域。以前的几十年中，由于建筑物的高度不高，基础的埋置深度很浅，很少使用地下室，基坑的开挖一般仅作为施工单位的施工措施，最多用钢板桩解决问题，没有专门的设计，也并没有引起工程界太多的关注。近30多年来，由于高层建筑、地下空间的发展，深基坑工程的规模之大、深度之深，成为岩土工程中事故最为频繁的领域，给岩土工程界提出了许多技术难题，当前，深基坑工程已成为国内外岩土工程中发展最为活跃的领域之一。1、深基坑工程概念特点 1.1、深基坑工程概念 住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定：深基坑工程指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的基坑土方开挖、支护、降水工程。1.2、深基坑工程特点：当前我国各大城市深基坑工程主要突出了以下四个特点：、①深基坑距离周边建筑越来越近。由于城市的改造与开发，基坑四周往往紧贴各种重要的建筑物，如轨道交通设施、地下管线、隧道、天然地基民宅、大型建筑物等，设计或施工不当，均会对周边建筑造成不利影响。②深基坑工程越来越深随着地下空间的开发利用，基坑越来越深，对设计理论与施工技术都提出的更难的要求。如无锡恒隆广场基坑深近27m，上海中心深基坑达30m，均已挖入了承压水层。右图为宁波嘉和中心二期项目基坑，平均开挖深度为18.3m，最大挖深为25.9m，整体为三层地下室布局，局部有夹层。③基坑规模与尺寸越来越大上海招商银行信用卡中心工程基坑面积达81000m2，无锡恒隆广场基坑面积35000m2。这类基坑在支护结构的设计、施工中，特别是支撑系统的布置、围护墙的位移及坑底隆起的控制均
深基坑工程存在的问题以及发展展望
深基坑工程存在的问题及发展展望 摘要：本文主要对深基坑工程进行了说明，并详细介绍了深基坑工程目前存在的问题，以及深基坑工程今后的发展趋势。 关键词：基坑工程基坑支护存在的问题发展展望 Deep Excavation Problems and Development Prospects Abstract This article focuses on the deep excavation are described, and details of the deep excavation of existing problems, and deep excavation in the future trends. Key Words Excavation Excavations Problems Prospect 1、概述 近年来发展，大中城市的高层建筑，地下建筑，还有隧道等工程的大幅度增加，而同时为了节省土地，充分利用地下空间,深基坑工程也随之不断增加。进入90 年代，我国的高层建筑迅猛发展，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10 m 的比比皆是。深基坑的发展和安全问题成为我们关注的焦点，而地铁车站基坑工程的主要是根据地质条件和环境保护要求合理地确定围护结构支撑体系、地基加固要求和施工方法及工艺，由此对深基坑进行探讨。 2、基坑开挖与支护结构的选取 深基坑开挖与支护不当，极易引起伤亡，要预防由于深基坑开挖导致基坑边坡失稳，土方坍塌，首先要在基坑开坑之前，按照施工现场不同土质的情况，基坑深度及周边环境确定支护方案，下面根据不同深度的基坑的地质条件和作业条件以及施工机械化程度对不同的支护技术进行基坑支护结构的选型。 2.1深层搅拌桩支护 深层搅拌桩是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆体和粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理--化学反应，使软土硬结成具有整体性，水稳定性和一定程度的桩体。深层搅拌最宜于各种成因饱和软粘土等，包括淤泥，淤泥质土、粘土和粉质粘土等。基坑开挖不宜大于6米，对于有机质土，泥炭质土，含有伊里石、氯化物等粘性工及酸碱度较低的粘性土，宜通过试验确定。加固深度从数米到50~60米。 2.2钢板桩支护 钢板桩支护是由钢板桩、锚拉杆（或内支撑、锚碇结构、腰梁等）组成。由于钢板本身刚性不足，其支撑或锚拉系统如果设置不当，会产生较大的变形。但其优点是一种施工简单，投资经济，施工机械化程度要求不高的支护方法。但基坑深度超过7米以上的软土地层，基坑不宜采用钢板桩支护，如要采用此种支护方法，必须设置多层支撑或锚拉杆。 2.3排桩支护 排桩支护是指队列式间隔布置钢筋混凝土挖孔，钻（冲）孔灌注桩，预制桩，作为主要的挡土结构，其结构形式可分为悬臂支护或单锚杆，多锚杆结构，布桩形式可分为单排或双排布置。桩的嵌固深度、桩径和配筋根据坑深、支撑布置和周围环境要求等计算确定。排桩中应用最广泛的是钻孔灌注桩。一、二、三级基坑皆可应用。一般当基坑深6~10m且周围环境要求不高时多考虑采用。悬臂式支护适用于开挖深度不超过10米，粘土层不超过8米砂性土层，以及不超过5米的淤泥质土层。 2.4土钉墙支护 土钉墙支护是近年来发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种技术。由于施工可靠且
土地复垦项目施工方案版
主要工程项目的施工程序和施工方法 一、施工测量 1、施工测量工艺流程 （1）测量准备工作 测量队伍的组建→资料收集→现场踏勘→仪器校核→业主提供资料的检测→技术设计→加密控制网的建立 （2）施工测量 设计图（施工详图）读审→测量放样资料准备→测量放样的实施→施工过程中的监测 （3）竣工测量 平面竣工测量→竣工高程测量→测量技术总结→测量资料归档。 2、工程定位放线 （1）成立施工测量组 组建测量小组，配置专业测量技术人员，复核设计测量成果资料和找准坐标点或导线点、高程点的具体分面位置，结合现场的实际情况，编制出测量方案，做好测量内业准备和仪器校验工作。人员组成为测量工程师2名，测量助理工程师4名、测量工8名。 测量仪器的检定、校定 各区段细部放线 校测起始依据 场地控制网测设 校核 定位放线
（2）使用仪器见下表 名称规格型号鉴定情况单位数量 全站仪蔡司ZEISS45A 合格台 1 经纬仪DJ2 合格台 3 水准仪DS3 合格台 3 钢尺50m 合格把 3 钢尺30m 合格把 3 塔尺5m 合格把 3 盒尺合格5m 合格把 6 线坠0.5KG 合格只 6 袖珍计数器PC-E500 合格套 6 对讲机DOEASY 合格对 3 （3）建立高程控制网 根据监理工程所交坐标点或导线点、中线及边线点，做好记录，保存测量成果资料，经复核无误后，对全线坐标点或导线点进行加密布设，并由技术负责人复核无误后，才进行加固及保护。 （4）测量放线 1）用极坐标法按对道路及各种沟直线段间距20m测设中线标桩，并对平面交叉位置、平曲线、回头曲线进行定位放样，并与基线作不少于2测回数的闭合观测，最双闭合差不得大于9’’。 2）用极坐标法作边桩的定位放样。 3）采用坐标方法角法按设计平曲线和回头曲线长度，以2m间距等分对折2次测回进行定位放样，明确标注出按1类加宽的渐变线与直线段交点位置，最大闭合并不得大于9’’。 4）采用三角高程测量法，按监理工程师指定的控制标高，在道路及各种沟边线段5m外，每50m测设标高控制桩，进行全线道路及各种沟高程控制，特别在平曲线，回头曲线与直线交接及其两圆曲线与夹直线交接处的标高和轴线控制，以保证接槎平顺和竖
软土地基处理工程施工方案
.................................. 大安至通辽公路来宝至海坨乡段建设项目 软基处理开工报告 （k0+000-k24+700） 吉林省松江路桥建筑有限责任公司DT01标项目部 2014 年9 月10 日
目录 一、工程概况 (2) 1.1、概况 (2) 1.2、主要工程量 (2) 二、组织及准备 (2) 2.1、人员及职责 (2) 2.2、机械设备 (3) 2.3、材料 (5) 2.4、临时便道 (5) 2.5、试验 (5) 2.6、弃土场 (5) 三、工期 (5) 四、施工方法及工艺流程 (6) 4.1、施工方法 (6) 4.2、施工工艺图 (7) 五、质量保证措施 (9) 六、施工现场安全措施 (10) 七、施工环境保护措施 (11)
特殊路基处理施工方案 一、工程概况 1.1、概况 本标段全长24.436km采用二级公路标准，设计速度60公里／小时，路基宽度为10米，路面宽度8.5米，行车道宽度为2x3.5米，硬路肩宽度为2x0.75米，车荷载等级为公路-II级。 软基处理段落为：k6+300-k7+300左侧、k6+300-k6+325右侧、k7+600-k8+400右侧、k8+400-k9+100左侧、k9+800-k10+200右侧、k17+200-k17+400右侧、k17+200-k17+400左侧、k19+350-k20+400右侧、k20+400-k20+800左侧、k20+630-k20+800右侧、k22+000-k22+950左侧、k22+360-k22+950右侧、k23+200-k23+550右侧、k23+200-k23+550左侧。 1.2、主要工程量 挖出非适用材料24726立方米，回填砂砾24726立方米。 二、组织及准备 2.1、人员及职责 2.1.1、人员安排如下： 技术负责人：赵慧丰 现场施工：丁光平黄和平 测量：贺彦会刘军孙德凯曾上孙泽石 质检试验负责人：祖喜国蒋太健段科崔晓光 机械负责人：朱文明
土地复垦施工方案
甘肃东部百万亩土地整治重大工程庆阳市宁县与盛镇、焦村乡东乐村等18个村宅基地复垦项目 施工组织设计 一、第一章施工组织设计编制依据及强制性标准规范 1、编制说明 甘肃东部百万亩土地整治重大工程庆阳市宁县与盛镇、焦村乡东乐村等18个村宅基地复垦项目,根据该项目工程实际情况,深入施工现场勘察测量后,按照工期、工程质量与环境文明施工、消防安全施工的要求,以及国家规范、技术标准、定额等规定,结合公司的具体情况,突出技术、时间与空间三大要素,作好人力、物力的综合平衡,组织均衡施工与按程序施工。因该项目比较复杂,生产技术活动,我们集中力量认真进行施工组织设计,编制最佳方案,使其能充分发挥指导建筑施工全局,统筹农田整治施工全过程,在农田整治管理中的核心作用。加快施工进度,确保工程质量,防止施工事故,做好安全文明施工,降低工程成本,提高企业的经济效益与取得最好的社会效益。 二、技术规范及要求 本招标工程项目的施工必须达到下列(不限于)现行中华人民共与国以及省、自治区、直辖区或行业的工程建设标准、规程的要求。 1.工程测量规范《GB50026-93》 2.《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002
3.《水土保持综合治理技术规范》(GB/T16453、1-16453、6-1996) 4.《土地开发整理规划编制规程》(TD/T1011-2000) 5.《土地开发整理项目验收规程》(TD/T1013-2000) 6.《水土保持综合治理规划通则》(GB/T15772-1995) 7.《水利建设项目经济评价规范》(SL72-94) 8.《水利水电工程施工组织设计规范》(试行)SDJ338-89编制说明; 9.《甘肃省小流域水土流失综合防治工程建设技术规程》; 10.《甘肃省地质灾害防治工程勘查设计技术要求》(甘国土资环发 【2003】9号文); 11.国家省现行的建筑工程质量验收规范。 二、工程概况 工程名称:甘肃东部百万亩土地整治重大工程庆阳市宁县与盛镇、焦村乡东乐村等18个村宅基地复垦项目 建设单位:宁县国土资源局 工程内容:土地平整工程24、73公顷(折合370、95亩),移动土方量58035立方米;宅基地复垦14、03公顷(折合210、45亩),移动土方量91701立方米;田坎修筑14498、99立方米;蓄水埂修筑2174、85立方米;土地深翻38、76公顷(折合581、4亩);生产路涵1座;改建生产路2904、08米,素土路面6679、38立方米。 工程工期:计划开工日期2014年08月25日,计划竣工日期2014年12月05日,计划工程103日历天 三、施工方案
公路软土地基路堤设计与施工技术规范
公路软土地基路堤设计与施工技术规范XI 】017—96 长江委信息研究中心馆藏 1 中华人民共和国行业标准 公路软土地基路堤设计与施工技术规范 1601111108,1 8^)601^108,1:10118 亡03： 8.11(1 001181：1：001： 1011 0亡 111^11^8,7 60113^11^1116111： 011 80^1： @1:01111(1 了丁了 017-96 主编单位：交通部第一公路勘察设计院 批准部 门：中华人民共和国交通部 施行日期：1997 年10月1日 人民交通出版社 1997參北京 关于发布《公路软土地基路堤设计 与施工技术规范》的通知 交公路发〔1996〕1065号 各省、自治区交通厅，北京 市交通局，上海市市政工程管理局，天津市 市政工程局，部属公路设计、施工、科研、监督、监理单位，公路院校： 现批准发布《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（编号了丁了 017 — 96〕，作为行业标准，自1997年10月1日起施行。 《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》由交通部第一公路勘察 设计院负责解释，由人民交通出版社出版。希望各单位在实践中注意积 累资料，总结经验，及时将发现的问题和修改意见函告交通部第一公路 勘察设计院，以便修订时参考。 中华人民共和国交通部 一九九六年十二月^一日 目 次 1总则 2术语、符号、代号 2’ 1 术语 2^ 2符号、代号 3软土地基工程地 质勘察 3^ 1 一般规定 3^ 2初步勘 察 3^ 3详细勘察 4路堤的稳定与
水利水电工程监理适用规范全文数据库 长江委信息研究中心馆藏 沉降 1 1 一般规定 4 2稳定验算 1 3沉降计算 5软土地基处治及路 堤设计 5^ 1 一般规定 5^ 2垫层与 浅层处治 5^ 3轻质路堤 5^ 4反压 护道 5^ 5加筋路堤 5^ 6预压及超 载预压 5^ 7竖向排水体预压 5^ 8 粒料桩 5^ 9加固土桩 5^ 10综合 （组合〕处治设计 5^ 11路堤设 计 6软土地基处治施工 6^ 1 一般 规定 2垫层及浅层处治 6^ 3 反压护道 4 土工合成材料 5袋装砂井 6塑料排水板 6 ^ 7砂桩 6^ 8碎石桩 9加固土 桩 7路堤施工与观测 飞.1 一般规定 1. 2路堤填筑 1. 3吹填砂路堤 1. 4粉煤灰路 堤
浅论公路路基工程中的软土地基处理
浅论公路路基工程中的软土地基处理 摘要：当前公路路基工程施工过程中出现处理软土地基的情况非常普遍。因此 为了保障公路工程的质量，在公路路基工程建设施工时，必须从各方面综合考虑，采取合理适用的地基处理方法与处理措施，提高地基承载力，减小不均匀沉降， 保证公路的质量安全和正常使用。基于此，本文阐述了软土地基的特征，对公路 路基工程中的软土地基处理方法与处理措施进行了论述。 关键词：公路路基；软土地基；处理措施 1导言 在公路施工中会遇到多种地形，这就要求应有针对性地进行施工，以提高施工的质量。 软土地基是公路施工中经常遇到的一种，对软土地基的处理就成为保证公路施工质量所面临 的问题之一。以下就软土地基的处理方法和加强软土地基施工质量的措施进行简要探析。 2软土地基的主要特征分析 软土地基的特征主要表现为：①低承载力。软土地基抗剪强度很低，天然地基承载力一 般不大于60kPa，不排水抗剪强度一般小于30kPa，未经处理加固，通常无法满足承载要求，处理加固不善，往往由于地基承载力不够造成路基沉陷等质量事故。②高压缩性。软土由于 孔隙比大，土体颗粒间结构不连续，而具有高压缩性的特点。软土地基固结周期长，承载后 变形大，长期不能稳定，容易造成地面大面积下沉等问题，从而影响地基正常使用性能。③ 大孔隙比。由于其形成条件和土体颗粒组成的内在特性，软土土体颗粒之间空隙很大，天然 空隙比通常大于1，土体含水量通常处于饱和状态，天然含水量接近或大于液限。④渗透性差，处理难。软土具有亲水性，渗透性很差，土体中得水分大部分与固体颗粒形成结合水， 内部水分很难排除，因此夯实、挤密、排水、胶结等通常的加固原理很难对其产生本质性的 工程性能改良。 3公路路基工程中的软土地基处理方法 公路路基工程中软土地基处理的基本方法：一种是采用自然沉降的方法，即为达到稳定 的要求，采取堆载预压的方式对地基进行自然沉降。另外一种是对软土地基通过相应的工程 技术进行处理。在公路施工过程中，基于软土物理性能及其工程特性的特殊性，常规的地基 处理方法及通常的加固原理很难对其工程性能产生本质性的改良，即便是目前最为适用的预 压固结法在处理效果上也有一定局限，而且单一、常规的处理方法也无法达到理想效果。同时，受场地条件、地层分布、软土成因、施工方法、工程的特点等诸多因素影响，软土地基 处理要结合工程实际，因地制宜，针对具体情况采取合理适用的处理方法。①换填处理方法。常见的处理方法有直接将软土挖出，采用级配砂石、粉煤灰、二灰土、水泥拌合土等进行分 层碾压回填，也有强夯置换、动力挤淤等方法。本法适用于厚度不大、下部有较好地基持力 层的浅层软土地基处理，同时也可用于开挖后局部的软弱地基处理，尤其是工程体量不大时，该法简单方便、高效快捷。②表层加固法.对于软土地基之上覆盖有一定厚度的较好地层时，可通过各种常规地基处理方法进一步加固上部土层，使其形成硬壳层；也可对表层的软土进 行在一定深度的换填、挤淤、灰土拌合等方法进行表层加固。表层加固通过大幅提高表层土 体的整体强度和承载力，减小荷载影响的深度，以满足使用要求，对沉降变形没有严格要求 的简单建筑物比较适用。③预压排水固结处理方法。通常有真空预压、堆载预压、真空-堆 载联合预压等方法，通过在软土地基上施加荷载，使软土地基逐渐排水固结，预先完成变形 沉降，并提高土体强度。本法适用于深厚的淤泥、淤泥质土等软土地基，能对软土地基工程 特性进行整体性的改良，但承载力提升有限，在工后沉降变形控制方面比较有利。④置换加 强-复合地基处理方法。通常采用的地基处理方法有水泥搅拌桩、旋喷桩、夯扩碎石桩等，通 过在软弱地基中植入强度、承载力远高于软土的加强桩体，形成复合地基以达到改善地基强 度的目的。该法适用于软土厚度较大的浅层软土地基处理，但随着软土厚度的增加，处理效 果也越来越不理想，而且造价也比较高昂，不太经济。该法能大幅提高地基承载力，对于对 变形沉降控制不太严格的简单工程，比较适用。 4软土地基的处理措施