深基坑中土方開挖應對措施

1 工程概況

工程擬建地下3層、地上117層，建筑高約600m。A塔樓基坑面積約15 300m2，周長504m，場地自然地坪標高為-0.95m，基坑底標高為-19.65m，普遍開挖深度為18.7m，塔樓區開挖深度20.25m。圍護結構采用兩墻合一的地下連續墻，墻厚1 000mm，支撐體系采用2道鋼筋混凝土環撐＋2道對撐的形式。

2 地質概況

擬建場地位于華北平原東部濱海平原地區，屬海相與陸相交互沉積地層。整體地形基本平坦，局部有小型沖溝及堆土。原分布有魚塘，深度一般3～4m，勘察期間已回填完成；填土以建筑垃圾、混凝土塊為主。根據現場勘探、原位測試及室內土工試驗成果，按地層沉積年代、成因類型，將最大勘探深度為120m范圍內的土層劃分為人工堆積層和第四紀沉積層兩大類。

工程場區地表下約40m深度范圍內主要分布2個相對含水層。第1相對含水層：底板埋深約20m，巖性以粉砂和粉土為主。第2相對含水層：賦存于埋深32～38m的粉砂（局部粉土）層中。地下水為承壓水，補給方式以地下水側向徑流和越流為主，排泄方式以側向徑流和越流為主。

3 支撐設計

基坑豎向設置2道鋼筋混凝土水平支撐與棧橋結合，支撐形式為環撐＋對撐的形式。鋼筋混凝土水平支撐在后續施工過程中需進行拆除。

支撐體系在前期施工中非常重要，相關數據需要仔細計算論證，見表1和表2。

表1 第1道支撐參數

表2 第2道支撐參數

4 土方開挖重點與難點分析及主要應對措施

1）土方開挖深度大，最深達20.25m，需要降低地下水位的幅度較大。場區內第一承壓含水層埋深較淺，承壓水層隔水頂板底標高約為-23.95m，第一承壓含水層距離坑底2.75m，同時地下連續墻未將第二承壓含水層完全隔斷，基底隆起、突涌的風險較大。

2）填土以建筑垃圾、混凝土塊為主，根據前期地下連續墻、樁基施工經驗，破舊樁頭、臨近基坑的護坡、三軸攪拌樁均在場地內出現，給后續的土方開挖造成很大的難度。

3）必須最大程度降低基坑開挖過程對周邊環境的影響。

5 土方開挖

5.1 施工步驟

基坑開挖具體施工步驟見圖1。

圖1 開挖施工步驟

5.2 施工方法

1）壓頂圈梁施工。先將內側導墻挖除并沿基坑周邊開挖至-3.35m.。壓頂圈梁模板支設完成后，進行壓頂圈梁混凝土澆筑。

2）第1步土方開挖與第1道水平支撐施工。第1道對撐養護期間，開挖第1道環撐上土方并施作第1道環撐。

由于土方開挖時，棧橋及第1道支撐可能尚未達到設計強度，因此需在棧橋邊預留臨時出土坡道，此時以棧橋為分隔，形成2個半圓形中心島，直徑約45m，中心周邊按照1∶1.5進行放坡，坡腳與環梁內皮之間留出1.5～2.0m的作業空間，然后從基坑周邊向中心島退挖第1道支撐以上的土體。

3）第2步土方開挖與第2道水平支撐施工。開挖環撐內側3m寬的水平作業面，開挖足夠深度時，側向掏挖第1道環撐下的土體。在土坡上-7.85m標高處修一停機平臺，負責將第1道撐下的土方通過-3.35m停機平臺裝車運走。

在完成第2道環撐位置下的土方后，即開始環撐梁的施工。完成第2道環撐梁施工后，對中心島土方開挖，同時掏挖第1道對撐下的土方，通過棧橋兩側的2個堆土點進行外運。

4）第3步土方開挖。基坑內的挖掘機將土方倒運到棧橋兩側的堆土點，每個堆土點設置1臺長臂挖掘機裝車運土。

5.3 土方開挖質量控制要點

1）基坑開挖以履帶式液壓挖掘機挖土為主，人工修挖為輔，開挖順序、方法必須與設計工況一致并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。

2）土方開挖前應將分層層厚、位置、分段長度、作業面開挖順序向施工人員做書面技術交底，現場做出明顯標記，以控制挖土深度、長度，嚴禁超挖。

3）基坑土方開挖施工必須遵循分區、分層開挖。挖每一層土，土層底面保持大致平整，以利于流水施工展開。

4）機械開挖禁止碰撞工程樁、已施工好的深井管等設施，在上述設施附近的土方采用人工翻挖，配合挖掘機。

5）基坑隨深度的加深，應密切注意觀察所有降水設備的運行情況，及時排除故障，確?；映尸F無水狀態下作業，若有局部濕土或地面水及排出水局部影響，采用設置400mm×300mm排水明溝及集水坑并應迅速用泵排除積水，使基坑始終處于無水狀態。

6）在最后一層開挖中應特別注意，當機械挖土離坑底標高30 cm左右時，一律改用人工修整坑底，確保混凝土墊層能鋪在原狀土層上。

7）土方開挖的同時，應加強對基坑支撐體系水平位移、坑底回彈和隆起量、支撐體系裂縫變形、工程樁移位的監測，確保基坑及周邊環境的穩定與安全。

8）盡量縮短圍護結構暴露時間，采取措施加快地下結構部分施工速度。土方開挖滿足混凝土結構施作條件后，即展開混凝土工程的施工，盡量縮短基坑晾槽時間。

9）合理安排開挖時間及順序，確保按照分段分層一個作業面要么不開挖，一旦開挖確保一個工作面完整，不影響下道工序的施工。

10）應注意施工前需要做好地面排水和降低地下水位的工作。人工開挖時，操作間距應保持2～3m并應從上而下逐層挖掘。

6 結語

當下建筑主張集約化與功能化，大型建筑物正日趨頻繁地出現于建筑施工中，基坑土方開挖為大型建筑工程中極其關鍵的組成部分之一，土方開挖對建筑物的施工質量及速度直接起著制約影響。故此，建筑基坑土方開挖問題是施工各方務必深入思考的問題。