津?yàn)硰V場(chǎng)超深基坑開(kāi)挖施工技術(shù)

□文/李錦春 張俊鐸 潘 暢 蘆慶祥

□張俊鐸、潘 暢、蘆慶祥/天津三建建筑工程有限公司。

津?yàn)硰V場(chǎng)超深基坑開(kāi)挖施工技術(shù)

□文/李錦春 張俊鐸 潘 暢 蘆慶祥

津?yàn)硰V場(chǎng)一期工程20.5m深基坑施工，在基坑出土口處下方的各道混凝土環(huán)梁內(nèi)側(cè)設(shè)置了垂直打入的鋼板樁，保留出土口處土臺(tái)不挖除，掏挖土方澆筑出土口下方一段混凝土環(huán)梁，完成整個(gè)環(huán)梁的封閉，減少出土口處土方多次重復(fù)開(kāi)挖和回填，縮短了工期,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

津?yàn)硰V場(chǎng)；深基坑；開(kāi)挖；環(huán)梁

1 工程概況

津?yàn)硰V場(chǎng)一期工程地處天津市和平區(qū)濱江道商業(yè)街區(qū)延長(zhǎng)線(xiàn)。A標(biāo)段工程占地面積4500m2，見(jiàn)圖1。基坑深度-20.5m，為地下4層的存車(chē)場(chǎng)。基坑支護(hù)采用地下連續(xù)墻，水平支撐采用4道混凝土水平支撐。

2 地質(zhì)條件

基坑開(kāi)挖區(qū)域地質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 土質(zhì)情況

場(chǎng)區(qū)地下潛水靜止水位大沽高程1.890～1.620m（地表水1.8～2.0m），變幅0.5～1.0m/a。微承壓水含水層為⑥層粉土、粉砂層，埋深為22.0m；其上⑤層粉質(zhì)粘土為隔水頂板，微承壓水水頭標(biāo)高-1.400m（地表下5.1m），滲透系數(shù)3.7～6.5m/d。場(chǎng)區(qū)地下水滲透性指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 地下水情況

3 基坑支撐體系

地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，靠近合江路及二期工程范圍墻厚1000mm，靠近C、D標(biāo)段處墻厚800mm，地下連續(xù)墻高43m。采用4道鋼筋混凝土支撐系統(tǒng)。首層支撐梁及腰梁高度800mm，寬度800～1200mm不等，其他3層支撐梁及腰梁高度均為1000 mm，寬度同首層。各層混凝土支撐梁下皮標(biāo)高分別為：首層 -5.6m、-2層 -9.6m、-3層 -14m、-4層 -18m。支撐體系設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)：首層C35、其他3層C40。

因?yàn)榛娱_(kāi)挖正值冬季，為保證工期，支撐體系混凝土強(qiáng)度等級(jí)均提高了Ⅱ級(jí)，混凝土內(nèi)摻外加劑且進(jìn)行蓄熱養(yǎng)護(hù)。從實(shí)施結(jié)果看，3d混凝土強(qiáng)度能達(dá)到原設(shè)計(jì)的90%，保證了基坑開(kāi)挖的進(jìn)度要求。混凝土支撐由38根650mm×650mm鋼格構(gòu)柱支撐，格構(gòu)柱在混凝土灌注樁中的錨入深度為2m。

4 基坑降水及防水

在地下連續(xù)墻各幅相銜接處設(shè)計(jì)了2根φ600 mm@300mm高壓旋噴樁，意在阻止地下連續(xù)墻接縫處的滲水。

降水的目的是疏干基坑內(nèi)開(kāi)挖土層中的水，使開(kāi)挖土層含水量降低，滿(mǎn)足開(kāi)挖出土和市政環(huán)境要求，保證開(kāi)挖機(jī)械能夠順利開(kāi)挖。降水井采用21口φ600mm無(wú)砂大孔管井，另設(shè)6口減壓井降水，井點(diǎn)的布設(shè)避開(kāi)支撐柱工程樁及地梁承臺(tái)位置。降水井井深28m，鉆孔直徑φ700mm。減壓井基坑底以下深19.8m，井底以上至場(chǎng)地坪以下2m采用細(xì)石屑做濾水層，地坪以下2m采用粘土球封閉，井底以上3m范圍采用細(xì)石屑做濾水層，基坑底以下全部采用φ400mm鋼制濾水管。因工期較緊，降水井隨施工即進(jìn)入降水階段，但由于該地段土質(zhì)特點(diǎn)，在開(kāi)挖2～3層土?xí)r發(fā)現(xiàn)土體的含水率較高，不能滿(mǎn)足開(kāi)挖要求時(shí)，隨即又增加了12口降水井。

5 基坑開(kāi)挖及支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

由于工期較緊，考慮到當(dāng)時(shí)正處在冬季，地下水位較低，在降水井未全部完成的情況下就開(kāi)始了基坑第1步土開(kāi)挖，開(kāi)挖從基坑四角向槽心退挖。

開(kāi)挖深度至5.1m，施工第1道混凝土支撐，原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，后經(jīng)研究決定提高至C45，采用蓄熱養(yǎng)護(hù)，3d混凝土強(qiáng)度達(dá)到原設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%。

第2步土方開(kāi)挖順序同第1步，開(kāi)挖深度至-9.7 m，施工第2道混凝土支撐，混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高至C50。

開(kāi)挖第一、二層土方后，在混凝土支撐施工完畢，混凝土達(dá)到初凝后即組織對(duì)出土口處的混凝土支撐以下部分進(jìn)行回填，以恢復(fù)出土口的坡道。由于深基坑內(nèi)的土需用多臺(tái)挖掘機(jī)逐級(jí)倒到槽外運(yùn)走，最上面一臺(tái)挖掘機(jī)要坐落在基坑出土口的土臺(tái)上，需要保留出土口處的土臺(tái)，同時(shí)還要澆筑土臺(tái)下面一段混凝土環(huán)梁，以形成各層封閉的圓環(huán)支撐結(jié)構(gòu)，如這樣繼續(xù)挖第三、四步土則需用反復(fù)挖開(kāi)和回填出土口處土方，將造成機(jī)械、人力的浪費(fèi)和工期的拖延。

經(jīng)過(guò)研究論證對(duì)挖土方案進(jìn)行了改進(jìn)，在基坑出土口處混凝土環(huán)梁內(nèi)側(cè)打入鋼板樁，鋼板樁的上端與第1道混凝土環(huán)梁上表面平齊，下端要超過(guò)最下面一道混凝土環(huán)梁下表面一定長(zhǎng)度，樁上鋪鋼梁、鋼板與地連墻連接做成棧橋，開(kāi)挖第3步時(shí)保留出土口處的土臺(tái)不挖除，用于坐落挖掘機(jī)，出土口土臺(tái)下方的一段混凝土環(huán)梁施工，要先在已澆筑的環(huán)梁下面和鋼板樁內(nèi)側(cè)掏挖土方，挖出出土口處下面一段環(huán)梁的位置，澆筑完成第3道混凝土環(huán)梁 ，使混凝土環(huán)梁形成封閉狀態(tài)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，開(kāi)挖下一步土方。以此類(lèi)推，完成以下各道混凝土環(huán)梁的施工，分5步挖土到槽底。見(jiàn)圖2。

鋼板樁及第3～5步挖土的具體施工做法：將出口處混凝土地連墻剔鑿至第1道混凝土支撐上皮標(biāo)高-4.2m；保留部分地連墻豎向鋼筋，甩筋高度320mm；將出土口處的地連墻外側(cè)場(chǎng)地按寬度6m，修成長(zhǎng)度約50m的坡道；使用40b型工字鋼做鋼板樁，鋼板樁分2種，20m長(zhǎng)的樁做為圍護(hù)樁，由12m和8m的樁焊接而成；12m長(zhǎng)的樁做為擋土板。見(jiàn)圖3。

因壓樁機(jī)高度限制，20m樁不能一次壓入，先將12 m樁壓入土內(nèi)，樁頂高于第1道撐上皮，將8m撐吊起與12m樁焊接，焊接采用10mm厚鋼板在兩側(cè)“幫焊”。

每打入一根12m+8m樁，即打入一根12m樁，將出土口處20m長(zhǎng)范圍用鋼板樁做成擋土墻，擋混凝土環(huán)梁內(nèi)側(cè)的土。鋼板樁頂比混凝土支撐上皮高100mm，使用32a槽鋼做成鋼梁（320mm×280mm）。一頭與鋼板樁焊接，另一頭與地連墻豎向甩筋焊接。鋼梁密排，高度一致，上鋪20mm鋼板并與鋼梁焊接牢固。鋼板樁棧橋施工完畢，將出土口處坑內(nèi)側(cè)回填至棧橋高度，至此完成基坑內(nèi)至基坑外土方外運(yùn)的通道。

開(kāi)挖第3步土深度至-14m，第3步土方開(kāi)挖由基坑四個(gè)角同時(shí)進(jìn)行，由于利用鋼板樁做擋土墻，第2道撐下出土口處土方利用小型反斗機(jī)可以進(jìn)行挖掘，這樣3層支撐開(kāi)挖后即可澆筑封閉第3道混凝土支撐。在進(jìn)行基坑中部土方外運(yùn)挖掘過(guò)程中，第3道支撐混凝土強(qiáng)度即達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，隨即進(jìn)行第4步土方開(kāi)挖，而后用相同方法進(jìn)行第5步土方開(kāi)挖。

第5步土方開(kāi)挖隨挖至槽底，隨即將100mm厚強(qiáng)度等級(jí)C20的細(xì)石混凝土墊層澆筑，土方挖至出土口處隨著土方減少，出土口土臺(tái)使用伸縮臂式挖掘機(jī)械挖除，擋土鋼板樁外露，利用吊車(chē)拆除棧橋 ，鋼板樁利用吊車(chē)吊出基坑外分割外運(yùn)。

6 工程監(jiān)測(cè)

1）地下連續(xù)墻測(cè)斜管共設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)20處，測(cè)斜管采用特制硬質(zhì)聚氯乙烯塑料管，在地下連續(xù)墻鋼筋籠埋入時(shí)埋入。在基坑開(kāi)挖前測(cè)初始值，隨基坑開(kāi)挖每日監(jiān)測(cè)2次，每次測(cè)得的數(shù)值與初始值比較，從而計(jì)算出地下連續(xù)墻變形量。基坑開(kāi)挖結(jié)束時(shí)最大變形值30mm，基坑開(kāi)挖中位移發(fā)展速率到2～5mm/d后趨于平穩(wěn)。

2）地下管線(xiàn)沉降、位移，共設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)16處，電力管線(xiàn)、自來(lái)水管線(xiàn)、煤氣管線(xiàn)未出現(xiàn)報(bào)警值。

3）基坑周邊地下水位監(jiān)測(cè)井共布設(shè)5口，未出現(xiàn)報(bào)警值。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明基坑外地面沉降，地下水位、管線(xiàn)、地連墻變形等均未超過(guò)設(shè)計(jì)報(bào)警值，基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)槽底標(biāo)高組織驗(yàn)槽后，及時(shí)澆筑混凝土墊層封閉坑底，避免土體上浮和流砂現(xiàn)象，整個(gè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

7 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)第二步土方開(kāi)挖時(shí)土體的情況，如若在遇到類(lèi)似工程，建議降水完成后開(kāi)挖，如若無(wú)時(shí)間降水，儲(chǔ)備大量生石灰以備改善土體。地下連續(xù)墻接縫處進(jìn)行高壓旋噴樁加固，有效避免了墻縫處的滲漏，避免了墻后土體水流失，從而有效限制了土體變形。出土棧橋有效提高了挖掘進(jìn)度，基坑開(kāi)挖比原計(jì)劃縮短工期28d，降低了施工成本。利用棧橋出土減少二次開(kāi)挖土方超過(guò)15000m3，節(jié)約成本約計(jì)10余萬(wàn)元。

TU473.2

C

1008-3197（2011）02-22-02

2011-03-07

李錦春/男，1970年出生，高級(jí)工程師，天津三建建筑工程有限公司總工程師，從事施工技術(shù)質(zhì)量管理工作。

□張俊鐸、潘 暢、蘆慶祥/天津三建建筑工程有限公司。