分塊法與支護監測相結合基坑開挖工藝分析

李東罡

廈門市 新市區工程監理有限公司（361000）

由于沿海地區軟土地基土質較差，深基坑土方開挖過程中往往支護位移過了規定值，甚至發生支護倒塌。在深基坑開挖中，設計規定支護位移和支撐軸力警戒值來控制支護安全。實踐證明，挖土速率與支護檢測數據的變量有著緊密的關系。但往往日出土量總是按照施工組織設計的計劃工期來進行挖土，只要監測數據未超過警戒值，則按原計劃進行，若超過警戒值，就要放慢進度或停止施工，待投入資金采取必要措施后才能施工，這樣不僅導致費用升高，往往還使工期延誤。而其中，數據監測側重于被人為是一項安全檢查，沒有與挖土動態管理的結合起來。

本基坑開挖工藝主要是運用分塊分層法，在挖土的同時，監測基坑的水平位移、深層位移和軸力，利用監測數據來確定單機日最大挖土量，從而進行分塊分層挖土。

1 工藝特點

本工藝特點是深基坑大面積開挖前先進行分層分塊試挖,同時監測其支護結構軸力和位移，確定其最大日出土量，在小于軸力和位移警戒值的前提下,以此出土量進行安全的大面積鋪開階梯式開挖。

與傳統工藝相比，挖土由監測控制，使日出土量過多的可能性大大降低，即使超挖，對基坑的影響也非常小，故本工藝安全性高，且節省工期和費用。本工藝特別適用于軟土地區深基坑開挖施工。

2 工藝原理

深基坑大面積挖土開始前,先把基坑分層分塊，然后對其中一塊進行試挖。試挖時先設定一個日出土量，如初始值l 000 m3，同時監測當日基坑內支撐軸力和基坑位移,并將監測數據與日警戒值相比較，警戒值一般取允許值的70%。若數據小于日位移警戒值[△]和日軸力警戒值[F]，則第二天增加挖土量，如增大到1 200 m3，仍小于日位移允許值和軸力警戒值，第三天繼續增加日出土量，以此類推，若位移或軸力超過日警戒值，則縮小日出土量，即每次監測數值超過日警戒值，就減少日出土量，反之，則增加，直至位移和軸力略小于日警戒值為止，此時的日出土量為安全范圍內最大日出土量，并根據基坑平面大小劃分分塊施工控制圖，并延伸到下道工序(胎模、墊層、底板)的施工布置，如圖1所示。

圖1 工藝原理示意圖

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工流程（見圖2）

圖2 工藝流程

3.2 埋設測點

圍護體系監測點的布置應充分考慮基坑工程監測等級，圍護體系的類型、形狀、位置以及分段開挖的長度、寬度和基坑施工進度等因素。監測點布置應能反映各類圍護結構體受力和變形的變化趨勢。

根據本基坑的圍護形式、基坑分塊的情況、基坑開挖深度以及周邊環境等，支護水平位移和深層位移監測點布置應符合:圍護墻(邊坡)頂部水平位移監測點和垂直位移監測點應為共用點，并布置在冠梁(壓頂)上，監測點間距不宜大于20 m，關鍵部位宜適當加密，且每側邊監測點不少于3個。

3.3 基坑分塊

基坑分塊之前先分層，分層一般按土層的土層種類分，但單層厚度不得大于表中各值，且不小于0.5 m。

表1 分層厚度

分層后再進行分塊，分塊先按施工段進行分塊，然后再將各個施工段進行劃分，其中每塊面積約為400 m2，如圖3所示。

3.4 初始日出土量的確定

Vtotal為單塊總挖土量，n為單塊計劃工期。

3.5 工程實例

從現場進度計劃中了解到，某工程現場東南角試挖土在4月底，5月2號至5月15號大面積挖土，5月份下半月砌筑磚胎膜，挖土期間每天出土量1 500 m2,軸力變化最快和位移變化最快分別是在5月份和4月底(試挖期間)，5月份的位移控制在略小于20～30 mm(挖土及砌磚胎膜期間)，同時軸力也小于警戒值，總共20 d就完成了整個施工段的挖土，挖好后位移仍繼續變大，但未超過警戒值上限。

3.6 挖土操作要點

1）土方開挖前，先做好前期準備工作，將施工場地清理平整，鋪好臨時道路，建筑物位置的軸線、水平控制樁必須經過測量員核實無誤后方能開挖。

2）基坑開挖應自上而下進行，及時支護，嚴禁超挖。機械開挖后，應預留300 mm的土層，用人工修整坡面。為防止在土方開挖過程中將設計地下室底板以下標高的土體擾動,導致地基承載力下降，挖土機開挖至距基底設計標高300 mm(或根據設計要求)，改用人工挖至設計標高。

3）挖土應采用階梯式開挖，每次挖土面積不宜大于200 m2，如圖4所示。

圖4 開挖示意圖

4）為方便施工人員及運輸車輛上下，在出入口處均留置坡道，在基坑邊角按進度留置施工人員上下通道。

4 結語

分塊法與支護監測相結合基坑開挖工藝的關鍵在于挖土量與檢測有效結合起來，實現過程動態分析、動態控制的信息化管理。對于東南沿海地區軟土地基深基坑挖土，采用分塊法與支護監測相結合基坑開挖工藝能有效地控制基坑支護位移，確保支護的穩定和支撐體系的安全，從而保證施工質量和安全。