軟弱土地基深基坑土方開挖施工技術案例

[摘要] 深基坑土方開挖階段，是基坑安全受影響最大的施工階段，尤其是對軟弱土的開挖。湛江地區軟土地基的深基坑，由于土質差，含水飽和，淤泥質流塑狀，施工難度大，施工安全隱患大。

本文以廣東省廉江市某高層建筑深基坑工程為例，介紹了軟弱土開挖技術，并論述了由于開挖對基坑支護結構帶來的安全影響，及開挖過程中各工況的安全技術保證措施。

[關鍵詞]深基坑 軟弱土 開挖

一、前言

基坑土方開挖在基坑施工中是一個很重要的工序。為了加快基坑土方施工進度，保護施工區域周圍環境，編制施工組織設計與開挖技術設計時，應充分掌握支護結構工作性能，考慮有效的挖土方法。基坑開挖中的一般規定如下：

（1）基坑開挖應根據支護結構設計、降排水要求，確定開挖方案。必要時須經專家論證通過。

（2）基坑邊界周圍面應設排水溝，應避免漏水、滲水進行坑內；放坡開挖時，應對坡頂、坡面、坡腳采取降排水措施。

（3）基坑周邊嚴禁超堆荷載。

（4）軟土基坑必須分層均衡開挖，層高不宜超過1m。

（5）基坑開挖過程中，應采取措施防止開挖機械等碰撞劫掠結構、工程樁或擾動基底原狀土。

（6）當監測數據顯示發生異常情況時，應立即停止挖土，查清原因和采取措施，方能繼續挖土。

（7）開挖至坑底后坑底應及時封閉并進行基礎工程施工。

（8）地下結構工程施工過程中應及時進行夯實回填土施工。

（9）基坑開挖時應急措施及應急預案。

①當基坑變形過大，或環境條件不允許等危險情況出現時，可采取措施，底板分塊施工，增設斜支撐等等。

②基坑周邊環境允許時，可采用基坑外側墻后卸土。

③基坑周邊環境不允許時，可在坑底被動區基坑內側用草袋土、填砂或填土壓重。

二、工程案例

1、背景資料

某軟土地基深基坑工程劃分為東、西二區，西區地下2層，平均挖深為8.40m，開挖最大深度達10.30m，屬I類基坑標準；東區地下1層，平均挖深4.65m；基坑開挖面積29700㎡，其中東區約1.25萬㎡，西區約1.72萬㎡。該工程基坑圍護西區北側、西側均采用長17m的Φ800mm鉆孔灌注樁，南側及西北角采用長18.5m的Φ900mm鉆孔灌注樁，圍護樁內側與圓環支撐結合部位的基坑底部布設寬1.2m、Φ1200@1000mm、長3.5m的格柵形密排高壓旋噴樁加固基底土體，圍護樁外側采用單重管Φ500mm的高壓旋噴嵌縫樁作止水；東區主要采用長15m的Φ600mm鉆孔灌注樁。±0.00m相當于黃海高程3.65m，現有自然地坪相對標高-0.8m。

2、支護結構、周邊環境及地基土特征

（1）地下室支護結構 西區采用排樁+單道鋼筋混凝土水平內支撐，支撐體系主要采用圓環結合桁架，整體剛度較大；東區除東北角相同的結構形式外，其余區域采用排樁+鉆孔式錨桿的支護結構，局部結合雙排樁門架式結構，支撐體系采用角撐的形式。

（2）周邊環境特點

1）基坑東側地下室側壁距離規劃道路最近距離約8m，為本工程的主要施工道路。

2）基坑南側為尚未施工的規劃道路，目前場地較為空曠，20m范圍內均為空地，已經在此東南側建有現場辦公等臨時設施。

3）基坑西側為廠房，地下室外壁距離該廠房約12m。

（3）工程場地地基土特征 根據工程勘察報告（詳勘），本工程主要土層自上而下分布均：①0素填土，場內全址分布，層厚0.4-1.3m，主要由塊石、碎石、黏土組成，濕；①1黏土，場內全址分布，層厚0.5-1.3m，土質具有高壓縮性，韌度較好，干強度高，含水量35.1%；②1淤泥質黏土，場內全址分布，層厚1.7-3.8m，土體含較多有機質，流塑狀，高壓縮性，韌度中等，干強度中等，含水量44.5%；②2淤泥，場內全址分布，層厚5.8-11.3m，土體內含有貝殼碎屑，流塑狀，具有高壓縮性，韌度中等，干強度中等，含水量53.5%。

3、工程重點與難點

1）土質差，淤泥層分布廣而厚，含水量高。開挖過程中，土體極易產生坍塌、基底隆起等事故。

2）基坑占地面積大，深度深，土方施工周期長，施工過程容易產生圍護結構位移、變形，坑外地基沉陷直至工程樁破壞等質量安全事故。

4、土方開挖原則及工序

按照“分步、分區、分層”的原則安排土方開挖。

（1）挖土分區 根據本基坑圍護設計要求，先施工西區到地下1層頂板并爆破支撐后再開挖東區，按先西區后東區來劃分本基坑挖土作業區域與挖土標高、層次。根據本工程基坑的特點，擬將西區按后澆帶劃分為A、B、C、D4個區，東區劃分為E、F、G、H4個區。具體劃分位置及估算面積如圖一所示。

（2）開挖土分層 根據冠梁及支撐位置情況，在本基坑立面上劃分為：

①西區三個層次，第1層為冠梁底標高以上，稱A1層或B1、C1、D1層；第2層為支撐梁底以上到冠梁底以下，稱A2層或B2、C2、D2層；第3層為支撐梁底到基礎底板墊層底以上部分，稱A3層或B3、C3、D3層。

②東區分兩個層次，第1層為圍梁底以上，稱1層；第2層為圍梁底至基礎底板墊層底以上，稱2層。坑中坑部位按分區位置稱之為某區坑中坑，坑中坑涵蓋本基坑墊層底以下所有各不相同的承臺、集水井、電梯井、地梁等。具體分層安排如圖二所示。

（3）挖土順序 由西向東、由南往北逐步退挖，即：B→C→A→D區和E→F→G→H區，西區在開挖第3層時，圓環四周土體應均勻開挖，先挖去角部土體，再開挖圍梁與圓環結合部位土體，應逐步留出平臺做搭接。

5、施工要點及注意事項

（1）施工順序 現場準備→同時挖冠梁處內、外側土體→外側修平臺及放坡→內側從冠梁內邊線墊層底向內開挖→冠梁施工→挖冠梁下至單道支撐梁墊層底土方→設圍梁及支撐梁→人工邊修坡邊設基坑外側坡面及地表混凝土面→設集水井與排水溝→分層放坡開挖土體至各區域地下室底板底設計標高→人工邊修土邊澆筑混凝土墊層→設集水井及排水溝→挖承臺及地梁土體并設墊層及磚模→挖坑中坑土體至設計底標高并設墊層及磚模→做防水、扎筋、包模、澆筑混凝土大底板→設底板處換撐帶混凝土→地下2層主體結構施工至地下1層→設地下1層樓板處換撐帶支撐梁→拆除內支撐→地下主體結構向上施工→外壁墻板防水處理→土方分層回填夯實→結構同時向上施工。

（2）土方開挖原則 按“大基坑小開挖”和“先支撐后開挖，分步、分區段、分層進行”的原則實施。本次挖土中，西區第2層土方按兩層分臺階放坡開挖，第3層土方按3層分臺階放坡開挖，平均每層厚約1.66～1.88m；東區第2層土方按兩層分臺階開挖，第1層1.4m，第2層0.8m，其他均為一次性挖到計劃標高。

（3）挖土方法（僅以西區為例）

1）第一層土方（-2.56～-0.9m）深約1.76m，采用敞開式挖土，一次性挖到底標高，直接裝車外運。挖此層土方時留出中心島，中心島外邊線距圓環內側約3.1m。

2）第2層土方（-4.48～-2.56m）需要等到冠梁混凝土強度達到設計要求后才能開挖。在西區與東區交界處，由于此時東（-0.9m）、西區（-4.46m）土方高差達3.85m，為保證交界處東區土方邊坡穩定及安全施工，需要對交界處以東進行卸載。第2層土方需要將中心島及道路標高一同降到-4.45m，在挖去中心島道路的同時，應將原有環島通道（-0.9m）上的塘渣瓦礫等硬殼層盡最大可能下翻到位-4.46m標高上做環島道路面層，不足部分外購補填壓實，以此為第3層土方開挖做好道路準備，環島道路外邊線離圓環支撐梁外側約21m。

在挖完此層土方并完成支撐梁混凝土澆搗后，必須立即修復好東、西區交界處的出土通道，-4.46m標高處的中心島環路在軸處與出土通道平臺按1：10放坡。如圖四所示中，YL-1設計標高為-3.6m，而支撐梁和此處出土口頂標高均為-3.7m，兩者高差近200mm，此處載重車經過時必須使兩者均為架空狀態，故采用如圖四所示的處理辦法，以確保支撐系統的安全。

3）第3層挖土必須等到單層支撐梁全部施工完畢且混凝土達到設計要求強度標準值的80%后方可開挖。

（4）對支撐梁的保護措施

1）嚴禁挖土機械直接站在支撐梁上作業，嚴禁挖土機、運土車輛直接在支撐梁上碾壓和行走。

2）在支撐梁處開挖土方時，必須先在梁上方采取對稱開挖、先外圍后中心的方法，使支撐梁緩緩對稱受力，然后用小挖土機進行梁下挖土，逐漸使整個支撐梁全部受力。

3）所有支撐系統嚴禁堆載并由計算確定。

（5）降水排水措施

1）根據地質勘察報告，地下淺層有地面徑流水，為此必須重視地表排水系統的修筑。

2）由于本工程圍護設計已考慮了旋噴嵌縫止水樁，故圍護壁周邊的滲水可能性很小，但若有滲水時可采用封堵措施或引流措施，并在圍護壁周邊的圍梁沿周邊砌筑擋墻以形成積水明溝，以蓄積坑壁滲水、引流水和大氣降水；然后抽排至地面排水系統，阻止該部分水流入坑內。

3）當土方挖至基坑底時，可在沿坑底周邊一跨的基梁槽內設轉通的排水溝，在基坑內部可根據實際情況在每數個柱網范圍內設排水盲溝，可利用坑中坑做集水井或另設集水井，通過水泵將水集中再抽排至排水系統，該類溝應隨底板的施工而調整位置。

4）對于基坑周邊需要從集水井內排入內河或市政管網的，在其邊上增設濾水池，經濾水池后再排入內河或市政雨水管網。

三、結束語

本工程表明，只要精心施工，合理安排，在軟土等特殊地基的深基坑開挖中仍然能取得預期的滿意效果。但在施工中除采用上述技術措施外，尚應著重注意以下幾點組織措施：

1）建立專門的應急救援組織機構。

2）建立信息化施工監測體系。

3）建立嚴格的技術交底和專家論證制度。

【參考文獻】

1、《建筑基坑支護技術規程》JGJ 120-2012

2、《建筑柱基技術規范》JGJ 94-2008

[作者簡介]溫趣敏，女，1981年生，廣東省湛江市人，建筑施工工程師，研究方向為建筑工程施工及管理。