星沙大道站深基坑開挖方法的選擇

楊小灰 李洪舟 徐 滔 曹 超 高 棣

(中建五局土木工程有限公司，湖南 長沙 410004)

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星沙大道站深基坑開挖方法的選擇

楊小灰 李洪舟 徐 滔 曹 超 高 棣

(中建五局土木工程有限公司，湖南 長沙 410004)

結合星沙大道車站的工程地質情況，提出了放坡開挖法與基坑臺階式后退開挖法兩種基坑開挖方案，考慮施工現場條件、所需機械設備及工期三方面因素，選取了放坡開挖方案，并針對施工中遇到的問題，提出了具體的解決方法。

車站，基坑，放坡開挖法，施工現場

土方開挖根據施工情況，滿足開挖條件后分段分層開挖，針對本工程工期緊土方量大，結合現有情況及施工要求，對放坡開挖法及基坑臺階式后退開挖法進行設備、工期、施工難度的綜合對比，結合現場實際施工情況，對土方開挖方式進行合理的調整。土方施工往往具有工程量大、勞動繁重和施工條件復雜等特點，受氣候、水文、地質、地下障礙等因素影響較大，不可確定的因素也較多，施工條件極為復雜。

1 工程概況

星沙大道站為地下2層島式車站，車站為地下2層單柱雙跨與雙柱三跨交替結構，車站外包總尺寸471.0 m×20.7 m，總建筑面積26 948 m2。地下1層為站廳層，地下2層為站臺層。車站主體采用明挖法及局部蓋挖法施工，圍護結構采用直徑1 000 mm鉆孔樁+旋噴樁止水支護。

車站標準段基坑寬20.7 m，深約16.8 m～20.3 m，西端盾構井段基坑寬24.6 m，深約17.7 m～18.2 m，東端盾構井段基坑寬24.8 m，深約22.1 m～22.2 m，車站基坑開挖面積約為9 905 m2，開挖土石方量約為190 000 m3?；影踩燃墳橐患?，變形控制保護等級為一級，基坑圍護結構水平位移應控制在30 mm以內，地面沉降控制在30 mm以內，基坑邊地面超載等效均布荷載按30 kPa控制(盾構井段30 kPa)。

標準段基坑豎向設置3道支撐，第1道支撐采用混凝土支撐，間距約9 m；其他支撐采用Q235鋼的直徑609 mm、壁厚t=16 mm的鋼管支撐，支撐水平間距按3 m考慮，部分地段地質條件差，采用雙拼，雙拼間距分別為3 m和4 m，局部同時增加一道換撐。西端盾構井采用3道支撐，第1道支撐采用混凝土支撐，間距約4.5 m，第2，3道支撐為鋼管支撐，間距為2.6 m，東端盾構井采用4道支撐，第1道支撐采用混凝土支撐，間距約4.5 m，第2道～4道支撐為鋼管支撐，間距為2.6 m。

2 地質情況

根據詳勘報告，各巖土層地層巖性按工程地質分區分述如下。

2.1 人工填土層

該層在本場地內所有鉆孔均有揭露。人工填土層主要為素填土，顏色為褐黃、褐紅色等，揭露層厚1.00 m～2.80 m，平均厚度1.86 m，層底埋深1.00 m～2.80 m。

2.2 巖石強風化帶

該層在本場地所有鉆孔均有揭露。揭露層厚0.70 m～18.00 m，平均9.19 m，層頂埋深1.00 m～23.00 m(標高29.99 m～52.76 m)，層底埋深3.00 m～25.50 m。

2.3 巖石中風化帶

該層在本場地內廣泛分布，揭露鉆孔層頂埋深3.00 m～25.50 m。

3 方案對比

3.1 放坡開挖法

放坡開挖采用機械開挖為主，人工清理坡面和基底為輔的方式進行基坑土方開挖。基坑下部石方巖石強度，采用機械破碎開挖、機械切割開挖相結合的開挖方式。

3.2 基坑臺階式后退開挖法

開挖的基本方法為以機械挖土為主，縱向形成階梯狀臺階，接力轉土，挖至基坑底剩余0.3 m時，由人工清底，以保證原狀土體不受擾動。車站主體基坑采用分層、分段、分塊的方式開挖，由車站兩端向中間同時施工。

根據基坑豎向支撐的道數確定基坑開挖層數，基坑豎向共設3道支撐分4大層開挖，若干小層，每小層層高不超過2 m。分層原則為混凝土支撐底面和鋼支撐底部以下50 cm，每層放坡坡比控制在1∶1～1∶1.5范圍。

第1層土方挖至第1層混凝土支撐底部，開挖分段按20 m/塊段～30 m/塊段，開挖后立即進行冠梁及混凝土支撐施工，待混凝土支撐強度達到設計強度后，進行后續的土方開挖及支撐架設。第2層～第4層開挖分段按6 m/塊段～10 m/塊段，每塊段深度根據相鄰兩道支撐的高差確定，開挖總高度與縱向長度之比約1∶2。

第1層～第2層土方開挖主要使用PC200，第3層開始使用18 m長臂挖機，同時使用PC120,PC60翻土轉運，第4層土方開挖時在基坑中部拉槽，基坑兩側預留反壓土體寬度不少于2.5 m，拉槽部位的邊坡坡度控制在1∶1以內。為避免鋼支撐架設后影響挖掘機接力翻土，拉槽部位的鋼支撐暫不架設。在最后挖除基坑兩側反壓土體以前，及時進行鋼支撐架設。

開挖至最后合龍段時僅安排PC120，PC60在基坑內作業，利用16 t門吊出土，開挖完畢后挖掘機由16 t門吊吊出。基坑臺階式后退開挖法工藝示意圖見圖2。

4 方案評選

4.1 施工現場條件分析

星沙大道站外包總尺寸471.0 m×20.7 m，車站基坑開挖面積約為9 905 m2，開挖深度在16.8 m～22.2 m之間，開挖施工面積大，開挖深度大，足夠現場采用放坡開挖法進行施工。此外，星沙大道站大部分基坑地表以下4 m為素填土，地表以下4 m至基坑底為強風化礫巖及中風化礫巖，地質結構較為穩定，具有一定的放坡開挖條件。

4.2 施工機械分析

表1 所需機械設備對比 臺

從表1可以看出：放坡開挖法所需機械設備明顯比基坑臺階式后退開挖法所需機械設備少。主要原因是放坡開挖法可以直接將破除好的土石方用挖機甩至土方自卸汽車內運出，而基坑臺階式后退開挖法則需將破除好的土石方經過一次或兩次的轉運，才能將土石方甩至自卸汽車內運出。

4.3 工期對比分析

表2 工程工期對比 d

從表2可以看出：放坡開挖法能夠大大的縮短工程工期。

5 施工過程所遇到的問題及解決辦法

星沙大道站采用放坡開挖的方法，放坡比為1∶5，當開挖至第2層～第4層時，為確保施工機械的正常運行，需保證人字坡處豎向高度4.5 m內無障礙物阻擋，故不能及時架設內支撐。

解決辦法：

1)加強監測，確?；犹幱诎踩煽貭顟B。

2)在基坑馬道兩邊進行土方回填，減少周邊土體對樁基的側壓力?；臃牌麻_挖施工見圖3。

3)待人字坡距離混凝土支撐的豎向高度達到4.5 m后及時架設混凝土支撐，混凝土支撐下方采用鋼管扣件式腳手架支撐，在人字坡中心預留門洞，腳手架分為加密區(門洞兩側)和非加密區(靠近圍護樁)，非加密區主楞間距600 mm，設參數為縱600 mm×橫600 mm×步1 000 mm，加密區主楞間距300 mm，設參數為縱300 mm×橫300 mm×步1 000 mm。門洞凈寬4 m，采用200型工字鋼，單根長7 m，橫向(沿混凝土支撐方向)間距25 cm每根?；炷林问┕ひ妶D4。

6 結語

對于施工開挖面積比較空曠、開挖深度超過8 m、帶有內撐但地質條件較好的基坑工程來說，可以考慮采用豎向分層放坡開挖法來進行施工。實踐表明，采用放坡開挖的方法技術可行、安全可靠、經濟合理。但在施工過程中應注意以下技術要點：

1)土方開挖分層分段均勻對稱進行，在開挖過程中做到“分層、分塊、對稱、平衡、限時”，并遵循“豎向分層、縱向分段、限時作業”的施工原則。

2)基坑開挖應從上到下、從中間到兩邊依次進行，在基坑豎向平面內嚴格遵守“分層開挖”的原則，按規范要求進行，嚴禁掏挖，應嚴格控制分段開挖時兩頭縱向土坡的坡度，土方暴露面不能過長，確保土體穩定。

3)基坑開挖后及時設置基坑內排水溝和集水井。

4)及時支護，減少基坑暴露的時間。

5)機械開挖的同時要輔以人工配合，特別是基底以上30 cm的土層采用人工開挖，以保證原狀土體不受擾動。

6)采用放坡法進行土方開挖過程中，要加強對基坑穩定性的觀察和監控，密切注意對周邊環境的保護，切實減小圍護結構的變形位移及土體的不均勻沉降。

[1] 夏明耀，曾進倫.地下工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.

[2] 楊南方.建筑工程施工技術措施[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

On selection for deep foundation pit excavation methods at Xingsha avenue station

Yang Xiaohui Li Hongzhou Xu Tao Cao Chao Gao Di

(CivilEngineeringCo.,Ltd,ChinaConstructionFifthEngineeringDivisionCorp.,Ltd,Changsha410004,China)

Combining with the engineering geological status at Xingsha avenue station, the paper points out the slope excavation method and foundation pit step backward excavation method, considers the construction site conditions, mechanical equipment and construction period, and selects the slope excavation scheme, and points out the solutions to problems in the construction.

station, foundation pit, slope excavation method, construction site

2016-11-16

楊小灰(1992- )，男，助理工程師

1009-6825(2017)04-0094-03

TU463

A