大基坑開挖施工技術探討

李偉常（廣州建筑工程監理有限公司）

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大基坑開挖施工技術探討

李偉常
（廣州建筑工程監理有限公司）

【摘要】由于大基坑開挖的區域也就是將來地下結構施工的區域，甚至有時大基坑的支護結構還是地下永久結構的一部分，而地下結構的好壞又將直接影響到上部結構，所以，必須保證大基坑工程的質量，才能保證地下結構和上部結構的工程質量，創造一個良好的前提條件，進而保證建筑物的工程質量。另一方面，由于大基坑工程中的挖方量大，土體中原有天然應力的釋放也大，這就使基坑周圍環境的不均勻沉降加大，使基坑周圍的建筑物出現不利的拉應力，地下管線的某些部位出現應力集中等，故大基坑工程的質量要求高。

【關鍵詞】大基坑；深基坑；施工技術

1　引言

隧道及地下車庫工程施工場所由于具備了地下施工場所陰暗、部分環境潮濕、運行后震動大等特點，有別于一般地上施工項目，并且由于專業配合接口多、施工場所密集、系統交叉多等特點，所以在施工前依據不同情況，應充分考慮各種因素，做好施工分析與對應解決方案的工作，可以減少在施工過程中的協調量，降低因碰頭打架而造成的重復施工概率，節省工期，避免浪費。

圖1　本工程地理位置示意圖

2　工程概況

佛山市南海區某隧道工程位于千燈湖橋東側，終于佛山一環跨線橋西側引道，路線總長2080m，紅線寬90m。主線雙向八車道，部分拓寬至十車道以上，輔道雙向六車道，兩側設非機動車道和人行道。其中主線隧道長1.5km，連續下穿錦園路北延線、桂瀾路、寶翠北路、華翠北路后與佛山一環跨線橋引道相接。在隧道中段兩側，設置兩座地下車庫，車輛可通過隧道直接進入車庫，兩座車庫間設置橫向聯絡通道互通。

本項目標段，全長715m。地下車庫兩層，其中南區車庫約23316m2，北區車庫約23753m2，聯絡通道約1519m2，合共48588m2(含下沉廣場)。包括有隧道工程、地下車庫、道路工程、排水工程、預埋管道、人行通道工程等。

3　總體施工步驟

施工總體步驟：本工程包括地下圍護結構、土方開挖、結構施工、排水工程、道路工程等，涉及多個專業。但工期相對比較緊張，施工前必須抓住關鍵工作，控制關鍵路徑的施工時間，以確保工期的順利完成。

根據施工總體安排，本工程基坑施工可以分為圍護及樁基施工階段、降水及基坑開挖施工階段、主體結構施工階段、覆土回填及裝飾裝修等收尾階段等四個階段。

3.1施工區域劃分

本工程包括地下車庫工程、隧道工程等，根據基坑圍護形式及施工安排，擬劃分為隧道工程、地下車庫工程、泵房工程。

本工程基坑可分為車庫基坑、隧道基坑，其中車庫基坑包括南北兩側地下車庫基坑、車庫中間隧道部分以及靠近車庫段隧道部分。

3.2施工總體步驟

本工程的地下結構圍護結構施工是關鍵工作之一，尤其是地下連續墻圍護結構段。根據設計要求，本工程隧道采用地下連續墻圍護+外圍攪拌樁止水結構形式，外圍攪拌樁除止水外，還起到穩定連續墻槽壁的功能，故攪拌樁施工應先于連續墻施工。該部分圍護形式復雜多樣，且需圍護結構施工完成達到設計強度后方能開挖基坑，故應盡量多投入設備，盡早完成該段圍護結構的施工。

地下車庫位于隧道兩側，該段隧道與車庫同坑施工，圍護結構采用放坡大開挖+三軸攪拌樁止水，基坑南側利用已建成地下金融廣場結構作圍護。該部位圍護結構相對簡單，但受攪拌樁養護齡期和基坑降水的制約，應盡早完成止水攪拌樁的施工。

基坑內地基加固采用單軸攪拌樁機施工，單軸樁機樁架較小，且作業面與圍護結構作業面可有效錯開，考慮同時進行施工。

隧道抗拔樁(格構柱)、車庫樁基數量較多，為節約工期，計劃采用旋挖鉆機成孔，降水井管同樣采用旋挖鉆機施工，該部分施工可與圍護結構施工同期進行，并注意與坑底加固施工錯開作業面。

基坑應持續降水20天后進行土方開挖，連續墻內的基坑開挖應考慮到Ⅰ標段、地鐵先行段的基坑開挖時間，盡量保持相鄰段基坑土方同步開挖。為確保工期，西側連續墻內基坑考慮自東往西按結構縱向施工段分段開挖，東側連續墻內基坑考慮自兩端往中間按結構縱向施工段分段開挖。車庫范圍內的基坑面積較大，且根據現場實際安排，要求自西往東開挖。開挖時，放坡開挖的坡面及坑內便道應及時噴射面層混凝土護坡。基坑開挖范圍內，有幾處廢棄管涵，開挖前應對廢棄管涵進行排查，抽干管涵內的殘流水，避免土方開挖后造成管道殘留水浸泡基坑。

基坑開挖按結構施工段分段開挖到設計標高后，應及時進行墊層及底板的施工，避免坑底長時間暴露。結構施工是本工程施工的控制關鍵工作之一，此階段施工時間最長，且施工風險最大。本階段的機械、勞動力投入最大，投入工種最多，包括木工、架子工、鋼筋工、混凝土工、防水工、大型機械操作等，為縮短工期，各施工段之間應進行合理的流水作業，各班組之間分工協調施工。根據設計要求，2#雨水泵站施工應在隧道結構完成并達到強度后進行開挖施工，所以泵站結構施工應在隧道結構之后施工。

結構施工完成后，基坑回填需分層回填夯實，對于車庫與隧道之間較小間隔段之間的回填應采用人工夯實，或采用素土與中粗砂間隔回填。確保回填土的壓實度滿足設計要求。具備壓路機壓實條件的，應采用機械分層壓實，回填土控制其最佳含水量，對于含水量過大的土應進行翻曬后回填，避免造成彈簧土現象，若受工期影響或現場不具備翻曬條件，可采用摻入適量生石灰的方法，改善土的含水量。若回填土含水量過小，應在回填時進行適量灑水，灑水量應按壓實試驗得出的數據進行控制。

4　總體施工方案與措施

本工程施工總體遵循“先施工深基坑，后施工淺基坑、先地下后地上、先圍護后結構、先重要節點部位后常規部位”的施工順序，即先施工有指令性工期的分部工程，后施工無指令性的分部工程，先施工對周邊基坑施工、工期有影響關鍵部位，后施工對周邊基坑、對總工期無影響部位。

4.1圍護結構及樁基施工

施工進場后，首先需進行圍護結構、抗拔裝及車庫樁基的施工。

隧道及車庫均采用三軸攪拌樁做止水帷幕，其中隧道部分的止水攪拌樁兼做連續墻槽壁穩定作用，故總體施工程序先施工攪拌樁，后施工連續墻，保證攪拌樁施工28天后開始連續墻的施工，三軸攪拌樁施工速度稍快于連續墻施工，為兼顧效益及保證流水作業，三軸攪拌樁樁機與連續墻成槽設備的配置比例控制在2:5，錯開28～30天連續作業。

隧道止水攪拌樁(三軸機)施工的同時，開始進行車庫范圍內的坑底攪拌樁(單軸機)加固，坑底攪拌樁工作量較大，且單軸機施工速度偏慢，考慮投入12臺單軸攪拌樁機同時展開作業，即三軸和單軸攪拌樁施工基本可同期完成且合理錯開了作業面。

隧道止水攪拌樁和連續墻施工的主要工作面分布在基坑邊緣，只要連續墻鋼筋籠加工平臺設置在基坑范圍外，基坑內滿足抗拔樁(鉆孔樁)的施工條件，所以止水攪拌樁和連續墻施工的同時可以同時投入4套鉆孔樁機開始抗拔樁的施工，且作業面無沖突。

車庫鉆孔樁數量較多，為保證工期，需總共投入10～15臺的鉆機投入施工，施工進場后投入10臺，隧道抗拔樁施工完成后，施工機械轉移至車庫鉆孔樁工作面內施工。

降水井管的施工單獨配備一臺鉆機施工，由于數量相對較少，可與鉆孔樁(工程樁)施工錯開同時進行。

2#泵站的連續墻施工與隧道連續墻施工同時完成，但主體結構施工不在關鍵路徑上，其旋噴樁止水帷幕和基底加固安排在主體圍護、樁基和降水井管等工作量完成之后后續施工。

圍護結構、工程樁、坑底加固、降水井管等施工完畢后，開始進行預降水，同時對早期施工完成的連續墻開始冠梁及首道混凝土支撐的施工(冠梁及首道混凝土支撐采用早強混凝土)，預降水時間控制在20天以上。

4.2基坑開挖及結構施工

降水施工20天以上后，對地下水位進行觀測，達到降水設計要求(基坑底1m),且混凝土支撐強度達到設計要求。開始基坑土方開挖施工，土方開挖配合結構施工分區、分段、分層開挖，為保證工期的按期實現，本工程土方開挖作業面分為2個，分別由各土方作業隊分工完成。其中土方開挖1隊負責西側隧道基坑開挖及自西往東開挖車庫基坑；土方施工2隊分區開挖隧道東側基坑。當基坑分段開挖至設計坑底時，配備結構施工隊伍及時進行墊層、承臺及底板的施工。隧道結構施工水平分段先施工底板、后施工側墻及頂板，車庫施工按結構層分層施工。結構施工隊配置與土方施工隊相同，各小分隊獨立配置相應的專業工種勞動力，滿足結構施工的要求。其中車庫部分結構施工分隊的勞動力配置是隧道施工分隊的2倍，以滿足進度要求。

4.3基坑回填及裝飾施工

結構施工完成后，分段進行回填，回填時注意分層壓實，具備壓路機碾壓條件的，使用壓路機碾壓，無法使用壓路機施工時，應采用蛙式夯機或羊角夯夯實。

車庫結構施工完成后，進行車庫內部裝飾及門窗安裝施工，隧道結構施工完成后，進行內部鋪裝層施工，該部分工作量不在關鍵路徑上，安排專業施工隊伍單獨后續完成。

5　結束語

綜上所述，對大基坑工程施工首先應根據工程的具體地點、交通、氣候、材料運輸與供應以及工程的具體情況，進行詳細的調查和論證，確定工程具體施工步驟及施工方案，并制定相應的技術和管理措施。同時對施工中可能存在的缺陷和有可能無法完全避免的質量問題，也應準備相應的對策，從而保證工程的正常施工，也給業主提交一個合格的產品。當然，在工期、安全、環保、文明施工等諸多方面也應制定相應的措施和方案。

【參考文獻】

[1]JGJ 120-2012建筑基坑支護技術規程［S］.北京：中國建筑科學研究院，2012.

[2]建筑工程基礎設計與深基坑支護技術要點實用手冊［M］.中國科技文化出版社，2009.