基坑支護及土方開挖施工方案的分析
——以廣州中遠海運空運白云機場倉儲項目為例

朱勇智

廣州海建工程咨詢有限公司 廣東 廣州 510230

土方開挖是工程初期施工過程中的關鍵工序，制定合理的土方開挖的施工方案，才能保障工程的質量、安全，才能保證合理的造價，能夠有效地降低建設單位、施工單位的成本。而基坑支護同樣是保障工程質量、安全的重要前提，一旦基坑支護出現了問題，將會嚴重影響到工程的質量、安全，甚至會對各參建方造成經濟損失、會對公司的品牌產生不良影響。或是由于選擇偏保守的基坑支護設計，造成基坑支護成本投入增加，失去了經濟效益。所以，工程中的相關的參建方應正確地認識到，建筑工程中基坑支護與土方開挖工作的重要性：應根據項目的實際情況及施工要求，制定出合理的基坑支護與土方開挖方案，確保基坑支護、土方開挖施工的質量、安全及經濟效益。

本文以廣州中遠海運空運白云機場倉儲項目（以下簡稱“本項目”）為例，對其基坑支護與土方開挖施工方案進行分析，以制定出其合理的施工方案，保障項目的質量、安全及經濟效益。

1、工程概況

1.1 地理位置及地貌

本項目位于廣州市花都區機場北進場路以西、花都大道以北，花都空港物流園區一地塊，場地為整體回填場地，地形較平坦，北側為在施工地，與場地之間有40m寬空地，西側及南側有一邊坡，高差8.0m左右。西側部分場地未回填完成。場地北側東北側稍高，南側較低，地勢較平坦。場地標高33m～37m。方案分析主要為1號倉庫、站房2及地下車庫。

1.2 水文地質概況

1.2.1 地質概況

場地普遍為第四系松散層覆蓋，下伏基巖為石炭系（C）砂巖、炭質泥巖、炭質灰巖。第四系松散層主要包括人工填土層（Q4ml）、沖積層（Q4al）（粉細砂、淤泥質土、粉質粘土、中粗砂）及殘積層（粉質粘土）（Qel）。

1.2.2 水文概況

初見水位埋深為1.10m～11.80m，平均6.42m；標高22.52m～33.60m，平均26.29m；終孔后測得穩定水位埋深為1.30m～11.90m，平均6.12m；地下水位隨季節性變化，該地區地下水枯水期水位下降約3.00m，豐水期水位上升約1.20，地下水位變化幅度約1m～4m。

基坑開挖底部標高示意圖

1.3 周邊環境

東：在施道路機場北進場路，相距約20m；南：花都大道，相距150m以上；西：九湖村（最近距離25m左右）；北：京東亞洲一號項目（在施），相距約40m。周邊地下無預埋管線。

1.4 工期概況：計劃開、竣工日期：2020年12月10日至2021年12月4日，總共工期360日歷天。

2、基坑支護的形式及方案比選

在基坑支護及土方開挖施工的過程之中，建設單位、施工單位應提前做好對建筑工程的施工環境、地質環境、施工進度、施工規模等等，進行全面地研究與勘察，以消除各種不良因素對建筑施工工程的影響。據所勘察的各項數據，進行相應合理的基坑支護與土方開挖施工方案設計，有效地保障基坑支護與土方開挖施工方案的可行性，進一步保障本項目的施工進度、施工質量與施工效益，使其能夠被高效地運用到實際生活之中。接下來，本文對廣州白云機場倉儲項目中的基坑支護及土方開挖施工方案作如下分析。

2.1 本項目地質條件下基坑支護的特點

本項目基坑處埋深土層主要為素填土、粉質黏土，局部含有淤泥的軟土，其具有強度低、壓縮性高、天然含水量高、孔隙比大、靈敏度高、擾動性大、地下水位高等特點，給基坑的支護工作帶來了難度。確保基坑安全、減小基坑變形等的安全是基坑支護的主要目的，既確保基坑與周邊環境的安全，又做到經濟可行。

2.2 放坡開挖結合水泥攪拌樁支護

放坡開挖是基坑為了防止坍塌和保證安全，基坑邊修成一定的傾斜坡度。水泥攪拌樁是軟基處理的一種有效形式，是一種將水泥作為固化劑的主劑，利用攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌，使水泥與土發生一系列物理化學反應，使軟土硬結而提高地基強度。

2.2.1 特點

(1) 施工簡單，費用低。

(2) 水泥攪拌樁施工速度快，可有效縮短工期。

(3) 施工時振動小，噪聲小，對環境影響小。

(4) 由于土質天然含水量高、孔隙比大，采用水泥攪拌樁有止水帷幕的效果。

2.2.2 工程概況

1號倉庫位于本項目場內北側，為1層鋼結構自動化立體庫，底板標高為-4.0m，基坑開挖深度6.9m, 最深處為7.8m 。地表以下20m 深度范圍內土層分布情況為：雜填土及素填土、淤泥質粉黏土（層厚為12m～15m) 、粉質黏土。地下水位于地表下7.6m。

2.2.3 基坑支護方案

采用放坡結合水泥攪拌樁支護方案。考慮1號倉庫北側有辦公區、工人生活區，南側離2號倉庫較近，地下水水位較低，基坑周邊采用1：1.75放坡，基坑內周邊設置單軸水泥攪拌樁加固止水（800@600）。

2.3 排樁結合內支撐的基坑支護

排樁支護是指利用通常的各類樁體，如鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔樁、預應力管樁、SMW工法樁等，按一定間距成排、成列布置的地下擋土結構。

2.3.1 特點

(1) 施工簡單，抗彎剛度較大，穩定性好，變形小。

(2) 圍護樁及工程樁均為灌注樁時，兩者可以同步組織施工，縮短工期。

(3) 施工時振動小，噪聲小，對環境影響小。

(4) 在地下水位較多時，一般還應在排樁后側設置止水帷幕。

2.3.2 工程概況

站房2位于本項目場內西側，地下1層，地上1層，底板面標高-7.35m，基坑開挖深度7.9m。地表以下20m 深度范圍內土層分布情況為：雜填土及素填土、淤泥質粉黏土（層厚為12m～15m) 、粉質黏土。地下水位于地表下約3.9m，主要為接受大氣降水和地表水滲入補給的上層滯水和孔隙潛水。

2.3.3 基坑支護方案

基坑31.09m～34.23m（絕對高程）采用復合土釘墻支護。26.95m～31.09m（絕對高程）采用SMW工法樁結合型鋼對撐。復合土釘墻做法：土釘孔徑110mm，采用C14鋼筋間距1000mm。SMW水泥攪拌樁直徑1000mm，間距700內插750×300×13×24H型鋼。設置一道500×16@6000鋼管支撐。

2.4 放坡結合表面素噴砼

地下車庫位于項目北側，地下車庫區域地貌標高25.6m，3號倉庫地貌標高約34.13m形成約8.5m～9m高低差。地下車庫底板面標高為23.4m。考慮支護成本及工期考慮，采用1：1.75二級放坡，表面素噴C20混凝土60mm厚。

3、土方開挖及基坑支護施工方法

3.1 土方開挖思路

針對1號倉和站房2基坑土方具體開挖思路如下（地下車庫不在敘述）：

（1）測量放線：利用全站儀/RTK根據坡頂線、坡底線坐標角點打點，放出坡頂線、坡底線位置。

（2）1號倉范圍分層分段進行大土方開挖（共分成4層）：根據坡底線位置，現場根據從東向西的方向，每層高度不大于1.5m，每段長度不大于15m；過程中測量人員隨時測量控制，防止欠挖或者超挖。

（3）1號倉基坑修坡：隨著每層的土方開挖，按照設計圖紙要求坡率對基坑東西南北四面邊坡進行機械+人工修整。

（4）站房2土方開挖:待1號倉第四層完成，開始站房2的土方開挖。先分兩層開挖約2.94m（至絕對標高約31.29），當前基坑邊坡放坡修坡，西側和南側邊坡坡率1：1.75，東側邊坡坡率1：1.1；待站房2根據圖紙上要求的SMW工法樁、冠梁、工程樁施工完成后，最終進行站房2的大土方分層開挖（第三層開挖完成時進行鋼支撐施工），分三層最終開挖至26.3標高處（底板墊層底標高）。

3.2 基坑支護流程

3.2.1 1號倉庫施工工藝流程

基坑土方分層開挖至30.3m→基坑邊坡開挖修坡→素噴混凝土→單軸水泥攪拌樁施工→基坑土方開挖。

3.2.2 站房2施工工藝流程

基坑土方分層開挖至32m→基坑邊坡開挖修坡→復合土釘墻施工→SMW工法樁施工→土方開挖至31.89m→冠梁施工、鋼對撐安裝→待SMW工法樁強度達標后土方開挖至25.83m。

3.2.3 技術保障措施

為保證本項目質量要求及工期要求，施工單位還需合理地選組織施工，包括施工順序、勞動力投入、機械設備選型、材料投入等。同時，建設單位、監理單位在基坑支護、土方開挖過程之中，應注意分段進行監督、驗收，保障質量符合工程所需的標準，保障本工程基坑支護的施工效果，以正確的實施本項目基坑支護及土方開挖施工方案，進一步保障本項目的順利實施與竣工完成。

4、質量控制及驗收要求

4.1 坡面噴射素混凝土質量控制及驗收要求

（1）噴層與圍巖以及噴層之間應粘結緊密，不得有空鼓現象。

檢驗方法：用小錘輕擊檢查。

（2）噴層厚度有60%以上檢查點不應小于設計厚度，最小厚度不得小于設計厚度的50%，且平均厚度不得小于設計厚度。

檢驗方法：用針探法或鑿孔法檢查。

（3）噴射混凝土應密實、平整，無裂縫、脫落、漏噴、露筋。

檢驗方法：觀察檢查。

（4）噴射混凝土表面平整度D/L不得大于1/6。檢驗方法：尺量檢查。

4.2 土釘墻質量控制及驗收要求

（1）土釘傾角均要求與水平夾角為15°。

（2）成孔鋼筋土釘，土釘鋼筋為HRB400級鋼筋，成孔直徑110mm。

（3）鋼筋土釘孔內注漿材料采用水泥砂漿，其強度等級為M20級。砂漿水灰比為0.5～0.6。

（4）噴射混凝土面層厚度為100mm，采用C30早強混凝土。內置φ8@150×150鋼筋網，鋼筋網間的搭接長度不小于300mm。

（5）鋼筋土釘均應進行抗拔承載力檢測，檢測數量不得少于各自總數的1%，且同一土層中的土釘檢測數量不少于3根。對于二級、三級的土釘墻，抗拔承載力檢測值分別不少于土釘軸向拉力標準值的1.3倍、1.2倍。

（6）土釘施工的允許偏差：土釘位置為100mm，傾角為3°，鋼筋網間距為±30mm，土釘的長度不得小于設計長度。

（7）按規范要求進行面層噴射混凝土的強度試驗，每500m2面積試驗數量不少于一組，每組試塊不少于3個。

（8）按規定進行面層噴射混凝土的厚度檢測，每500m2面積檢測數量不少于一組，每組測點不少于3個；全部檢測點的面層的平均厚度不得小于設計厚度值，并最小厚度不小于設計厚度的80%。混凝土進場后通知試驗人員取樣進行混凝土強度試驗，確保混凝土的強度質量。

4.3 SMW工法樁質量控制及驗收要求

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4.4 鋼支撐質量控制及驗收要求

（1）所有電焊連接必須符合設計和規范要求，焊縫飽滿，焊縫高度為6-8mm,電焊渣敲除。

（2）首先檢查兩端中心線是否一致，端板面是否平整，支撐活洛頭伸縮是否靈活、楔鐵面是否平整、支撐螺栓是否齊全擰緊，有軸力計的支撐是否按要求安裝好。

（3）復核支撐長度是否與圍護結構寬度相一致，檢查驗收鋼支撐試拼裝質量，對不符合要求的一律不準使用。其次檢查支撐安裝標高、位置是否符合設計要求，支撐安裝處地墻面是否鑿平，預埋件的焊接質量是否規范規定符合要求。

（4）鋼支撐安裝后兩端板應與地墻面密貼、平整。如有縫隙督促施工單位采取相應的技術措施進行糾正，確保支撐安裝質量，防止因支撐偏心受力發生安全事故。

（5）支撐安裝完成后，檢查各節點是否連接好，符合要求后方可進行預應力施加。支撐安裝和預應力施加必須符合設計及規范要求。支撐預應力施加和復加現場監理人員均為全過程旁站監督。

（6）支撐安裝完成后，檢查支撐端面是否與圍護墻面平行，各節點是否連接好，符合要求后方可進行預應力施加。

（7）預應力施加檢查法蘭接頭處螺栓是否松動；支撐兩端板與地墻面接觸面是否平整；活絡頭處鋼楔塊是否有防墜落措施；支撐是否變形等。

（8）鋼支撐的安裝允許偏差應符合以下規定:

a、鋼支撐軸線豎向偏差：+30mm;

b、支撐軸線水平向偏差：+30mm;

c、支撐兩端的標高差和水平面偏差：不大于20mm和支撐長度的1/600；

d、支撐的撓曲度：不大于1/1000L；

5、結束語

綜上所述，做好基坑支護及土方開挖工作，是確保整個建筑工程施工安全與施工質量的重要前提。各參建方應樹立正確的施工意識，結合工程要求與實際施工情況，制定出切實可行的基坑支護與土方開挖施工方案，在保障整個建筑工程的安全施工前提下、降低工程成本。在基坑支護與土方開挖施工前，充分考慮各支護形式的特點、結合建筑工程實際情況挖土方案，使建筑施工更環保、更綠色、更科學。