復雜地址環境下高層建筑深基坑開挖施工技術研究

張立平（北京建工集團有限責任公司，北京 100000）

近年來，隨著國家綜合實力的不斷提升和經濟發展的加速，城市的擴張和建設改造速度也在不斷加快，而城市地下空間的發展帶來了越來越多規模不同、深度各異的基坑[1]。

由于基坑建設項目數量和施工難度的增加，施工現場基坑工程事故頻發，尤其是深基坑區域位于繁華區，周圍環境復雜，施工場地相對狹窄且臨近軌道交通等情況時有發生[2]。因此，如何確保深基坑的建設質量，防止出現大范圍的變形和安全問題，成為建設者亟須考慮的問題。為此，需要采取全面的施工管理措施，包括嚴格監測基坑變形、合理設計支護結構、加強施工人員培訓等，以確保基坑工程的安全可靠。

1 復雜地址環境下高層建筑深基坑開挖的影響因素

不同工程地質與水文狀況的勘察結果，直接關系到施工資源的分配與生產要素的分配，其在施工要點和技術難度上有明顯的不同。例如，根據地層的沉積年代、沉積環境、巖石特征結構等特性，將基礎地層分為不同類型，從而確定特定的技術方法和設計方案[3]。

2 工程概況及周圍施工環境

本項目地處繁華的國際商業區，東邊緊鄰中新路，而西、南、北三個方向都是新的企業發展用地。該工程建筑的總高度273.6m，總占地面積為211663.2m2，共分為地上68 層和地下3 層。開挖面積廣闊，約為1.05 萬m2。基坑開挖線與地下室距離約6m，而距離基坑邊緣18m處有一棟40層的高層住宅樓。周圍是密集的高樓大廈，場地施工面積非常有限。

3 地質條件

在該工程開挖施工過程中，總共包括四種不同的土層：第一層是厚度為2m～3m的雜填土；第二層和第三層含粉性土顆粒較重（這兩層土壤厚度大致在2m～4m左右）；第四層中含有粉土透鏡體結構，容易發生滲漏和流沙，第四層是一種飽和流塑的粉泥質軟土，在基底之上，該層的平均厚度在3m～4m之間，是該深基坑開挖的主體。該施工項目整體較深，坑壁以第四層土質為主，施工時在水、土壓力、施工震動及堆積物等因素的共同影響下，極容易發生一定程度變形甚至剪切破壞。因為挖掘深度比較大，所以坑底土有可能會出現很大的卸荷回彈，進而造成基坑周邊地面下沉及坑底凸起等現象，進一步造成基坑和支護結構的變形。

4 深基坑開挖與施工過程

4.1 開挖原則

基坑施工要按照工程設計需要，在滿足以下幾點的前提下，對施工的先后次序、開挖長度進行合理的控制[4]。

第一，必須在圍護體系完全封閉、地下連續墻等滿足要求的情況下，才能繼續下一道工序[5]。同時，連接墻后的地基荷載不得超過20kPa。

第二，在基坑施工時，應根據地質條件、土壤含水量和周邊環境等因素，制定出相應的放坡要求。根據分塊、分層、平衡、對稱放坡的原理來挖掘，確保不超過規定的范圍，并保證在開挖過程中設置一個安全的坡度。每個樓層的挖掘深度應控制在3m以內，禁止一次挖至底部。

第三，根據工程地質和環境條件，在基坑開挖時，需要根據實際情況確定縱向和橫向的放坡要求，并進行相應的計算。如果施工周期較長，特別是在雨季或有較長施工休息時間時，應及時采取措施保護坡面，如使用鋼筋網噴射混凝土或毛氈覆蓋等。

對照組應用常規治療措施，給予患者吸氧、溶栓、預防感染及預防心臟損傷、糾正患者水電解質紊亂、預防腦水腫等有針對性的治療措施。觀察組在常規治療同時配合阿托伐他汀、抗血小板藥治療，常規治療方案與對照組相同，阿托伐他汀（國藥準字：H20051408，生產企業：輝瑞制藥有限公司）選擇每日口服1次，每次用藥劑量控制在20 mg，選擇晚餐后口服。抗血小板藥物選擇阿司匹林腸溶片（國藥準字：H20153035，生產企業：石藥集團歐意藥業有限公司），每日口服1次，空腹服用劑量控制在100 mg。連續治療3個月后，對比兩組治療效果。

第四，土方開挖順序和方法應遵循“先撐后挖”“分層開挖”“不準超挖”的原則，并符合設計要求[6]。在進行第一層土體挖掘時，每次挖掘深度應滿足第一段施工要求。

第五，在基坑挖掘過程中，禁止進行大面積的開挖。當挖掘深度達到基底以上300mm 時，應核對底板設計標高，并立即利用排水溝將積水排出，然后進行基底驗收。隨后，手工挖掘至基底，并進行整平。最后，施作混凝土墊層封底。

第六，土方挖掘過程中，被吊裝出來的土方應立即用汽車運輸出去。如果不得不在現場暫時堆積，丟棄的土方應堆積在距離基坑邊緣30m以外的地方。

4.2 深基坑開挖施工

4.2.1 確定開挖方案

基于上述深基坑開挖的基本原理，按照整體工程計劃，擬采用流水式作業的方法，從北部到南部進行施工。

頂層土方明挖施工：使用挖掘機在水平方向上進行多個工作面的開挖，根據頂板結構施工的先后次序進行，開挖到頂梁底面下1.5m的高度，開挖深度大約在6m～7m 之間。在基坑施工過程中，應在附近設立一個臨時存渣場。開挖出來的土石要立即裝上卡車運走，剩余的土暫存放在廢棄場地，從外運來的土壤采用裝載機或挖土機裝載的自卸車進行運輸；為了防止雨水的侵蝕，在暫存的土地上建有三面圍墻，墻頂高度大約6m，并對地面進行硬化處理；存土場地開挖深度1.5m左右，高于地表1m的堆積高度，并在四周設置排水槽，保證雨水不會流灌到坑中。在基坑土方開挖的基礎上，在周圍使用欄桿圍護，并且基坑周圍的圍欄內側要有一個環狀的排水溝，用來阻擋雨水。

表1 施工監測表

（1）采用結構柱作為中部支撐，在頂層土方挖掘完成后進行頂層樓板和梁體的施工。在混凝土強度滿足設計要求時，可將下部土方挖出[7]。當頂板、負一層土方和建筑物之間的距離達到60m 時，可以實現流水式作業施工，從而加快工程施工進度。

（2）地下一層的挖掘分為上下兩層，挖掘至地下一層中板的主梁底部1m 后進行平整作業，然后鋪設200mm厚的混凝土墊層，并在地下一層的中板、中梁和側壁上進行鋪設[8]，如圖1 所示。在地下一層的60m 施工距離后，進行地下二層的挖掘和建筑施工，形成一條連續的生產線。

圖1 負一層挖土示意圖

（3）開始地下二層的挖掘施工，基于地下一層的基礎進行挖掘和施工，如圖2所示。

圖2 負二層挖土示意圖

（4）在地下三層的施工中，需要將其分為三個層次進行挖掘。挖至底板后，按照順序進行承臺、綜合接地、墊層、鑿樁頭、防水層、底板、橫梁的施工，如圖3所示。

圖3 負三層挖土示意圖

4.3 土方開挖技術

（1）通過測繪和標定，確定基坑挖土邊線和放坡間距。挖土過程應采用分階段的方法，并根據基坑支護條件確定挖土順序、長度和深度。

（2）在機械挖掘時，需要對基坑支護面和施工樁身進行防護。挖掘出的土石方應及時使用自卸車進行運輸。以每日4～5 臺挖掘機為例，在機械挖掘過程中，每天的出土量約為7000m3左右。在內部支撐下方，采用小鏟斗和塔式起重機進行開挖。在淤泥地層中，挖掘的深度一般不超過1m。

（3）在基坑挖掘至最后一層時，主要采用手工作業，并輔以小型挖掘機和塔吊來輸送土料。挖掘完成后，應立即進行墊層施工。若無法進行下一步工作，則需要保留500mm～600mm 的土層不進行挖掘。基坑挖掘工程大范圍結束后，鏟運機撤離，剩余工程由挖掘人員手工挖掘。為確保工程進度，大約需要20 名挖掘人員。

（4）在基坑挖掘至基底部時，需要使用300mm厚的C15 片石混凝土對地基進行封閉。對于局部泥沙較厚的地區，可適當增加水泥墊層的厚度。基坑底部或側墻完工后，必須立即在底部或側墻上設置混凝土支撐層。

5 換撐與拆撐施工

在地下工程中，涉及內部支撐的換撐和拆撐。為確保建筑工程的順利進行，在拆除撐桿之前，需要進行換撐工作。

本項目的換撐施工按照以下步驟進行：首先，地下底板施工時，需將其澆筑到基坑圍護邊緣，并養護達到設計要求的強度。隨后進行第三道支撐拆除施工，即移除第三個支撐物并清除所有建筑廢物。接著，對負三層的墻柱、頂板、傳力帶、二層的地基和底板進行施工。在此類建筑物中，在其混凝土強度達到設計強度后，即可拆卸下一根支撐。拆除完第二道支撐后，清理建筑垃圾后，進行二層地下墻體、頂板和傳力支架的搭設。在移除第一個支撐點并清理干凈后，開始地下一層墻柱和地下室頂板的施工。為了確保拆卸后的支撐體安全，需要在更換支撐體之前，將已更換的支撐體的強度調整到設計水平，并使用相同環境下的養護試塊進行檢驗[9]。

6 基坑監測與應急預案

6.1 監測點的布置與內容構成

通過有效監控基坑開挖的時間和空間效應規律，可以更好地發揮土體本身對土體變形的控制能力，從而保護環境并最大限度地保護相關利益方。在施工前，必須對周圍的道路、管道、已有建筑等情況進行勘察，并對其進行拍照、錄像。基坑圍護監測的主要內容有：圍護頂部垂直位移和水平位移、圍護結構橫向位移、坑外土體橫向位移等。

該工程的基礎設施監控和建設是同時進行的。從基礎設施的變形變化曲線可以看出，在基礎設施圍護建設中，周圍環境并沒有發生顯著改變。然而，隨著基礎設施建設的進行，基礎設施受到的影響會逐漸增加。研究結果表明，基坑開挖過程中的安全性是可以得到控制的。施工監測頻率見表1。

6.2 應急措施

針對該工程的特點，結合工程實際情況，對工程中存在的各種風險因素進行細致分析，并提出了相應的防治措施。預案明確了應急組織的架構和應急小組成員的具體職責，并針對可能出現的各種安全隱患制定了全面的應急措施。此外，預案還充分準備了必要的應急物資和設備，并確立了與醫院的緊密聯系及救援路線，以便在發生傷情時能夠立即聯系醫療機構并迅速展開救援行動。應急救援路線的設置也經過精心規劃，以確保在緊急情況下能夠快速、安全地開展應急救援。

7 結語

深基坑開挖是一項復雜多學科交叉、具有較大不確定性的工程項目。尤其在復雜地質環境以及地質條件較差的情況下，對基坑圍護設計、降水設計與施工組織、土方開挖施工組織、地下室結構回填以及基坑監測與應急方案等進行深入研究。該項目的成功實施不僅保證了工程的順利進行，同時也具有較高的社會和經濟價值。此外，這一項目為我國當前面臨的深基坑建設問題提供了有價值的范例和寶貴經驗。