深基坑土方开挖的施工控制

2010-04-03孙忠超

中国新技术新产品 2010年13期

王洁孙忠超

（1、嘉兴市秀洲区人防办，浙江嘉兴314000 2、浙江中天建设集团，浙江嘉兴314041）

1 工程概况

本工程由多层、高层建筑组成的集商业、酒店式公寓、住宅为一体的综合体。设两层地下室，地下部分总建筑面积约为58443.22平方米。地上部分由若干框架结构裙房和三栋剪力墙结构主楼组成，地上部分总建筑面积约为140975平方米。基坑设计安全等级为一级。基坑维护采用“整体维护，分块开挖”，维护结构一次围合，土方开挖和支撑施工分块进行。基坑平面形状近似长方形，基坑支护采用三轴重力式挡墙兼止水以及钻孔灌注桩结合一道内环形支撑体系围护（局部为二道）和上部土钉墙支护；支撑体系为桁架式，中间设有钢格构立柱，局部在基坑东北角增设了一道角撑。支撑梁顶标高为-3.50m。

基坑平面形状为近似长方形，自然地坪标高-0.2m，土方份两次开挖，第一次开挖至-4.4m（支撑梁底面），待支撑梁全部完成并达到设计强度的85%以后开始第二次开挖，开挖至-10.4m(底板底面)，整个开挖面积约为30000m2，开挖土方量约为300000m3。

2 施工难点特点分析

2.1 基坑开挖深度深（近11m），基坑面积大（约30000m2）、土方开挖量大（约350000m3）。

2.2 工程桩为预应力管桩，开挖范围内部分土层为淤泥质土，地下水位高。

2.3 周边环境复杂，北侧距市区主干道中山路约10m，南侧紧邻宿舍楼，东、西两侧距现有建筑物均在5m以内，另外，场地东侧留有1万伏和11万伏高压线。因此对周边的建筑物、场地内的管线保护是本工程重点。

2.4 现场施工场地狭小，场内无回车、回车位置。施工车辆（土方运输），混凝土罐车进出只能倒进顺出。

2.5 工程位处繁华地段，上下班期间道路交通管制，严禁货运车辆进出。

2.6 基坑工程施工将经历雨季、台风季节，对基坑土方开挖及底板施工有较大的影响。

3 土方开挖施工

3.1 开挖施工的原则

“分层、分块、对称、快挖快撑、保持基坑围护体受力均衡”是基坑开挖施工的原则。土方开挖分支撑梁以上和支撑梁以下两次进行，支撑梁以上土方开挖时，圆环支撑内部分土方暂不开挖。此处土方在开挖支撑梁以下土方前回填至支撑梁空档并超过梁300mm位置作为第二次土方开挖的路基土，且在道路上铺路基板。

3.2 支撑梁上方土方开挖

根据维护设计要求，为控制和减少环形支撑混凝土收缩的影响及施工方便，将整个内支撑分为10段浇筑，五个区块。采用中心岛开挖方式，先开挖环形支撑四周土方再开挖中心部分土方：即Ⅰ区块为5、6段；Ⅱ区块为2段（第一道支撑）；Ⅲ区块为7、9段；Ⅳ区块为8、10段；Ⅴ区块为3、4段、2段（第二道支撑）。支撑梁上施工流向为Ⅰ区块—Ⅱ区块—Ⅲ区块—Ⅳ区块—Ⅴ区块。

支撑梁及其以上土方（第一次）开挖顺序：根据桩基及围护桩施工的实际情况，采用局部大开挖的方法：其中预留圆环支撑内无支撑空档内的土方不开挖其他部位大开挖的方法施工。先行施工⑤、⑥段的土方和支撑梁，先以②、⑩段位置出土，然后开挖②段位置土方，施工第②段内第一道支撑梁，等②段的第一道支撑梁达到设计要求的强度，②段出土坡道回填后，再作为土方开挖的基坑出土口。其余各段保留圆环外按由南往北，由西往东施工。③段、④段、②段的第二道支撑为最后施工，由于圆环内土方量较大，本层挖土时暂不开挖，作为开挖支撑下土方时回填至支撑内部空间运土道路的路基土和两个出土口运土坡道的回填路基土。多余土方在开挖支撑梁以下土方前外运。

土方开挖与支撑梁上土方基坑边坡复合土钉墙施工（业主外包桩基单位施工）的配合顺序：以一个施工段为例，首先沿着该施工段的基坑边水泥搅拌桩的内边开挖沟槽（宽×高=3米×8米），以方便此部位第一道复合土钉墙的施工，待第一层复合土钉墙施工完成，并养护时间不少于36小时后，再大开挖本施工段的支撑梁上土方，第二道复合土钉墙边开挖边施工，随土方开挖进度随时跟进，第二道土钉墙施工完成并养护36小时后再开挖土方至支撑梁底设计标高，然后施工第三道土钉墙，再施工支撑梁模板及钢筋工程。

支撑梁完成后的效果图

3.3 支撑梁下方土方开挖

第二次土方在支撑梁完全形成并达到设计强度85%后才能开挖，并根据工程上部结构及后浇带布置情况，第二次土方开挖及地下室结构施工分四个施工区块10个施工段进行流水施工。即Ⅰ区块为1、2段；Ⅱ区块为3、4、5段；Ⅲ区块为8、9段；Ⅳ区块为6、7、10段。（具体详见附下图：支撑梁下土方开挖分段图）根据环形内支撑的施工要求和工程挤密效应的应力释放，东西方向采取对称平衡开挖，由两侧向中间推进。支撑梁下施工流向为Ⅰ区块、Ⅲ区块—Ⅱ区块—Ⅳ区块。

第二次土方开挖深度为7.2m（从坑底算至支撑梁上300mm），圆环内无支撑梁部分土分三层开挖，每层开挖深度为2.4m，2.4m，2.4m。采用大挖机开挖，每台挖机的工作面不少于10m，土方由停放标高位置最低的挖机依次向上传递至路面（-3.2m）大挖机装车外运。支撑梁下方的土方先由大挖机开挖，在有小挖机的工作面时，可从支撑梁空档部位下放小挖机，用小挖机在支撑梁下开挖，为便于小挖机在支撑梁下行走和开挖方便，确定小挖机停机的土体标高为-7.4m，将-7.4m至-10.4m土方分二层两台小挖机开挖至基坑底设计标高，挖出土方放至停放在支撑梁顶300mm处大挖机附近的-5.3标高挖土范围，再由大挖机装土至运土车辆内，挖机边挖边。整个区块四个工作面同时作业，每个工作面配备一台大挖机，两台小挖机，八台土方运输车。土方最后挖至西北角，小挖机用汽50T车吊调离基坑，大挖机改用长臂挖机挖出最后的土方。

3.4 基坑监测

3.4.1 基坑围护设计监测。为确保施工的安全和开挖的顺利进行，在整个施工过程中进行全过程监测，实施信息化施工。基坑围护监测委托具有专业资质的原设计的单位对基坑围护设计实施监测。

3.4.2 基坑围边特征点监测。墙体测斜、墙顶沉降与位移、土体测斜、支撑轴力、立柱隆沉、坑外水位、坑顶地表沉降与位移、地下管线水平位移、地下管线沉降等监测项目委托另一家专业单位实施监测。围边特征点监测为和谐社会创造条件，也为顺利施工提供依据。

3.4.3 项目部监测、观察。①配合专业监测单位在施工过程中的各项监测工作；②监测施工过程中周边建筑物、构筑物的沉降情况；特别是基坑西部、西南角的居民宿舍楼墙体裂缝、室外地面裂缝情况。③宏观观察坑壁土体发生位移、裂缝及其发展情况。④监测地下水位变化及坑壁渗漏水情况情况。⑤观察周边原有旧围墙的位移、裂缝情况。⑥监测基坑开挖至坑底标高后土体稳定和上浮情况。⑦观测土方开挖过程中，形成的土体内部应力释放对塔吊的垂直度、水平沉降影响情况。⑧对周边地下管线及地面的宏观观测。