岩石深基坑开挖施工关键技术研究

赵 冬， 汤 坚， 赵 俊， 王志华， 陈庆飞， 郭玉珠， 马 龙， 陈春超

(江苏省送变电有限公司，江苏 南京 210028)

镇海—舟山500千伏线路工程是舟山500千伏联网输变电工程重要组成部分，路径全长52.25 km，副跨线路包括沥港、桃夭门和响礁门等三个大跨越工程，共8基塔。其中响礁门1#锚塔1#腿基坑开挖尺寸最大、深度最深、岩石最硬，因此，需要对该深基坑开挖施工中的关键性技术进行分析，从而确保项目的顺利进行和施工质量。

1 工程概况

响礁门大跨越1#锚塔采用承台式岩石锚杆基础，1#腿基础型式为MZ65140+1.0，基础坑深7.5 m，坑底断面尺寸为14 m×14 m。响礁门1#锚塔1#腿基础地基地质情况如表1所示。

2 岩石深基坑开挖施工关键技术

施工前要完成技术准备、人员组织、设备和工器具组织等工作，并制定切实可行的施工流程。

2.1 坑口放坡

根据降基后的场地，重新校核杆塔中心桩进行分坑，用白色石灰粉标明坑口开挖线，坑口尺寸要考虑坑壁放坡、坑底操作的裕度等因素，其中填土边坡系数1∶ 0.75，粉质黏土混碎石和全风化凝灰土边坡系数1∶ 0.75，强风化凝灰岩1∶ 0.58，中风化凝灰岩1∶ 0.26。

根据基础地质条件，计算基坑坑口尺寸如表2所示。

表2 基坑坑口尺寸表

2.2 基坑开挖

(1)深基坑采用挖机开挖，必须严格按照开挖顺序，从上而下分层分段进行。锚杆基础主要分为三个阶段，第一阶段开挖2 m左右，第二阶段开挖至承台斜坡底部，第三阶段为坑底1.5 m范围的掏挖成型。

(2)开挖时严格按照坡度线向下开挖，并且在第一阶段完成后及时留好挖机推出路线及入坑坡道，坡道坡度设置30°左右，禁止将坡道底设置在坑底掏挖层。

(3)基坑开挖至挖机无法破坏岩石完成开挖作业时，需采用锚杆钻机密集打孔等措施对岩石进行破碎处理，然后再用挖机清理。

(4)对于基坑内挖机挖不到的区域，需进入坑内开挖，坑内开挖按从远离坡道侧到近坡道侧的顺序开挖，挖出的碎石通过装载机运输到坑外临时堆土区。基坑的废土、岩石等向基础外侧方向堆弃，临时堆土距基坑边缘不小于5 m，且应及时外运。

(5)为了预防在基坑开挖过程中小石块等坠落或坑壁局部坍塌，应在坑壁上悬挂尼龙密目网防护，个别基坑岩质较差的，可以改为钢丝网防护。网的上口用间隔为1 m的锚桩固定，网的下口通过铆钉钉入岩石内固定。

(6)基坑开挖过程中需在坑底设置集水坑及排水沟，集水坑设置在靠近入坑坡道侧，大小为50 cm见方，基坑底四周设置10 cm深的排水沟，连通集水坑。坑底产生积水时，及时使用水泵进行抽排，防止雨水漫出，浸泡基坑和边坡，影响基坑和边坡的稳定。

(7)基坑开挖前按照要求设置边坡，基坑开挖必须一次性完成。开挖过程中，要加强坑深监测，提前在周边坑壁用红漆喷好标高线(可作为后期支模用)，防止超挖。

2.3 边坡稳定性验算

(1)根据地质报告，基坑基面均位于强风化凝灰岩层和中风化凝灰岩层。本次主要验算位于强风化凝灰岩和中风化凝灰岩的边坡的稳定性。

(2)岩土地质力学参数如表3所示。

表3 岩土地质力学参数

(3)边坡稳定性验算。①采用圆弧滑动法计算边坡稳定性，边坡稳定安全系数K的计算公式为：

(1)

式(1)中：γi为重力密度，kN/m3；bi为第i条土宽，一般取(0.1～0.2)R；i为计算条块号，从后方起编；n为条块数量；φ为内摩擦角；hi为第i条土条平均高度，m；ci为黏聚力，kPa；αi为第i条中线处法线与铅垂线的夹角；li为第i条滑弧长度。

② 验算原则：1∶ 0.58及1∶ 0.26放坡均验证h=7.5 m基坑。

③ 1∶ 0.58放坡时，坡脚β≈60°，查表可得，坡底角α1=29°，坡顶角α2=40°；

求出第一次试算的滑动圆心，在CAD上画出坡脚圆，可得滑动半径R=12.4 m。

将边坡分为若干条，条取宽b=0.1，R=1.24 m，各条的编号如图1所示，编号为负数的条，表示其产生的切应力反向。

在图中测出中线处法线与铅垂线的夹角α1、各条中心高度hi和弧长li，编号为-1和8的两个分条，其宽度并不正好等于1.24 m，其中心高度hi要换算成宽度等于1.24 m宽分条的宽度。经过计算，将以上数据代入公式(1)内，可计算处滑动圆心O1时的稳定安全系数。

图1 测量示意图

O1不一定为最危险滑动圆心，因此K1不一定为最小的稳定安全系数，故应假定其他滑动圆心，一般滑动圆心选择方法如下：在A点下H高度位置定为D点，D点往右4.5H长度定为E点，连接EO1，以0.3H在EO线上移动，如图2所示。

图2 测量示意图

再按上述方法求出K2=1.82。Kmin=1.82>1.5，因此边坡稳定。

④ 1∶ 0.26放坡时，坡脚β≈75°，查表可得，坡底角α1=32°，坡顶角α2=40°。

同样按照上述方法，可得Kmin=1.71>1.5，因此边坡稳定。

(4)挖方允许的最大边坡计算。当土体处于极限平衡状态时，挖方边坡的允许最大高度可按下式计算：

(3)

由公式(3)可得，强风化凝灰岩基坑坡度为1∶ 0.58时，β=59°53′11″，边坡稳定时最大允许高度为：

基坑坡度为1∶ 0.26时，β=75°25′33″，边坡稳定时最大允许高度为：

响礁门1#塔1#腿基坑最大坑深为7.5 m，小于14.3 m，满足要求。

2.4 坑底清理

(1)基坑开挖完成后，测量坑底标高，尽可能将坑底整平，将凸出最高的岩石按坑底标高来控制。

(2)对基坑底部松动的岩石快、浮渣等进行清理，待清除撬挖岩渣等堆积物后，采用淡水冲洗基坑，将废水通过集水坑排除坑外。

3 结语

镇舟线副跨工程深基坑基础开挖的顺利进行，为以后岩石深基坑开挖施工提供了可靠的经验数据支撑，对于以后大跨越及特高压输电线路施工有一定的参考和借鉴意义。