京唐港翻車機房基坑開挖技術總結

張 軍

（中交第四公路工程局有限公司， 北京 100000）

1 工程概況

翻車機房工程基坑工程采取地下連續(xù)墻圍護結構，開挖過程中澆筑圈梁豎肋作為支撐，開挖以機械為主人工為輔，施工時配合基坑內外同時降水。

土方開挖標高從－15.5m至＋4.6m,逐段過度。土方開挖總量：80780方，最大挖深20.1米。

2 工程特點分析

2.1 翻車機房土方開挖工程量大、基坑開挖深度大，投入機械設備多，挖土與圈梁及豎肋施工、降水施工同時進行，交叉作業(yè)，同時南側臨近廊道地連墻施工、廊道底板下旋噴樁的施工將對挖土作業(yè)造成一定影響，開挖施工難度大。

2.2 翻車機房地下連續(xù)墻基坑內及四周布有25口降水井。開挖至第四層時，挖掘機及裝載機作業(yè)困難，將會影響挖土作業(yè)效率。

2.3 根據目前現場的施工進度情況，翻車機房圈梁、豎肋施工時間將安排在7月至 8月，處于雨季施工階段，砼增長相對較快，但陰雨天氣可能給開挖進度造成一定影響。

2.4 翻車機房圈梁、豎肋斷面尺寸較大，屬大體積砼結構，夏季施工如何采取有效的養(yǎng)護措施保證混凝土強度的正常增長，加快開挖進度是關鍵。

3 主要施工工藝及施工概述

3.1.基坑圍護結構及其支撐結構

3.1.1 結構形式

為了防止翻車機房周圍發(fā)生斷層滑坡泥石流等災害，也為了常規(guī)情況擋土防水，地下結構的地連墻共由40槽段組成，規(guī)格為：內徑72m，壁厚1.3m，頂標高3.0m，底標高-31.0m； 中心坐標為X=4544089.523，Y＝444989.881。

翻車機房主體地連墻的結構是腰梁與豎肋結合的，上方有一道冠梁，頂標高為+3.0m，底標高+2.0m。下面有四道腰梁，腰梁周圍有12道豎肋，豎肋斷面尺寸為1.0×1.5 m， 腰梁斷面尺寸為1.5×1.5 m及1.5×1.0 m。第一道腰梁底標高-2.5 m，第二道腰梁底標高-7.0 m，第三道腰梁底標高-11.0 m，最后一段豎肋底標高-15.5 m。 基坑開挖深度為20.1m，即從原地面挖至底標高-15.5m。冠梁混凝土強度設計等級為C25，腰梁和豎肋混凝土設計強度等級為C30。

翻車機房地連墻基坑內外共設置26眼降水井，其中基坑內8眼即是降水井又是減壓井，基坑外18眼降水井。

所有井點均為大管完整井，井底標高-38.0m。減壓井與降水井結構相同，且隨挖隨截斷，不得妨礙挖土施工。

3.1.2 圈梁、豎肋施工工藝及概述

本工程的施工從圈梁和豎肋開始，按圈梁的設計尺寸自上而下依次進行施工。為了保證工程的質量，同時在預定期限內完工，實際施工較設計有所變化。首先是為了提高圈梁和豎肋的初始強度，將砼的配制強度由設計強度的 C25提高到了C35。其次，還在砼中摻加了 MRT復合防凍劑以滿足冬季施工要求。最后圈梁是分段進行施工，豎肋也隨圈梁逐段進行施工，每道圈梁最后施工的閉合段中摻加了15%UEA膨脹劑。 帽梁與第一道圈梁之間的豎肋與第一道圈梁一起施工，以此類推，后面相鄰兩道圈梁之間的豎肋與第二道圈梁同時施工。這樣在保證工程質量的同時還能極大的縮短工期，加快施工進度。

進行各道帽圈梁施工時，為便于帽圈梁底部與豎肋結合處的施工，其豎肋施工縫位置留設在圈梁底以下600mm處，并由里向外作出向上20°的斜茬面，按規(guī)范要求甩出接頭鋼筋。其具體施工工藝流程圖如下：

3.2 降水與基坑開挖

翻車機房基坑的前期挖掘是以反鏟為主，人工為輔，后期挖掘是由于深度增加了，挖機不方便直接出土，還配有吊機吊土同時操作。此外，開挖前就布置了深井對其排水，同時結合露地明排水進行施工。

3.2.1 基坑降水

3.2.1.1 降水井布置

為了避免工程廢水和下雨天的積水影響基坑開挖的施工條件，以及控制水位差，基坑內設置了很多眼降水井，內側有8眼，外側有18眼，井底到標線高度為40m。降水井管采用的是無砂混凝土管安裝，管道外徑為40cm，內徑為32cm，井管外安裝了兩層尼龍濾網，管井外側15cm內頂部3.5m左右范圍內填充的是自然黏土，其他部分都填粗砂。

3.2.1.2 降水過程及技術要求

基坑開挖到0.0m標線時，J1～J18井開始降低水位，然后繼續(xù)挖1.0m深的土就降低水位1.15m，以此類推，當挖至-16.0m，降水應保證不高于-18.2m的標線。

J19～J26作為減壓排水和監(jiān)測參考的重要管井，一定不能有堵塞。為了防止雨天大水將雜物帶進井內，井口用水泥袋等物品將其塞住，冬天還用后草袋之類的東西將井口覆蓋。基坑開挖過程中全程安排看護人員陪同看護，為了避免砂土雜物等掉入井中和避免水漫過井口，基坑內地下水位應保持在開挖面下 0.5m～1.0m之間，開挖過程中，周圍要順次進行。

施工過程中對翻車機房基坑外側的塔吊基礎等進行沉降觀測，每周一次，未發(fā)現異常現象。施工期間要隨時監(jiān)測水位的變化。首先要提醒在場的施工人員要有安全意識，發(fā)現異常及時提醒。其次，相關的監(jiān)測人員和管理人員要用合適的檢測儀對水位、流量、含沙量等數據進行監(jiān)測和記錄，如有異常，應及時報告。特別是在降水期間，更應該增加監(jiān)測次數，及時排查安全隱患，做到防患于未然。如果遇到降雨期間，雨水突然增多，或排水有困難，應及時做出相應對策，采取措施，各部門應積極配合，相互協(xié)調，避免意外的發(fā)生[1]。

3.2.1.3 降水效果及降水方法改進

降水初期采用逐個降水井進行降水的方法，降水效果不明顯，而且控制水位容易出現超降水。通過不斷摸索，后續(xù)施工中逐漸改進。

通過一個星期的抽水觀察試驗，基坑維護結構——地下連續(xù)墻起到了止水作用，而 2-1粉質粘土層透水性差，基坑內主要為土層殘留水，受其影響降水井出水量小，回水時間長，井水水位不穩(wěn)定，分層降水困難，以至于在實際檢測中水位控制難度大，容易出現超降水，基坑外部降水井的情況要好些。為了配合基坑土方開挖所進行的分層降水，增加提前降水時間，把抽水時間、降水井回水時間進行適當延長。主要根據各個降水井的具體情況，對抽水時間由原來的 2分鐘調整為 2～5分鐘不等，（一次抽水水位不能滿足要求的，必須進行補抽，然后再進行測量水位），回水時間也相應的調整為 40分鐘左右然后再進行觀測。降水井出水量小井內回水時間長時，井水水位不穩(wěn)定，分層降水困難，把間隔的單個井進行適當的超抽，待抽水的井和未抽水的井的水位達到一個相對平衡。這樣降水效果相對較好，也便于操作。

開挖過程中受粉質粘土層影響，降水效果不理想情況經常發(fā)生，根據實際情況進行明排降水，設置 1-2個臨時集水井，根據井內土方含水量情況及土方開挖順序設置集水坑，由YW型無堵塞排污泵將集水坑中的水排到集水井中，然后由XZW型排污泵將集水井中的水排到圈梁的排水溝中，由排水溝排入污水井中。

3.2.2 基坑開挖

3.2.2.1 基坑開挖概述

基坑開挖是有步驟的，主要分五步進行施工。反鏟開挖依然占主要地位，在確定好帽圈量的基礎位置后，配合人工開挖。在挖掘的后期，根據實際情況，特增加吊機吊土斗垂直運輸的方式施工。 開挖半徑為44.5m。 開挖時分五層施工：第一層開挖范圍為+4.5m～-2.5m； 第二層開挖范圍為-2.5m～-7.0m； 第三層開挖范圍為-7.0m～-11.0m； 第四層開挖范圍為-11.0m～-15.5m。 其基本工藝流程如下：

3.2.2.2 基坑開挖的主要施工過程及施工工藝

①第一層土方開挖

開挖范圍為+4.5m～-2.5m，深度7.0m。土方開挖分四個階段進行，①區(qū)→②區(qū)→③區(qū)→④區(qū)，見第一層土方開挖斷面示意圖。 地質主要為：雜填土、粉細砂和粉質粘土。

第一層土方開挖斷面示意圖

第一階段：該階段主要是配合帽粱砼澆注施工而進行，保證帽梁施工，靠地連墻挖寬不小于 3米。當機械開挖到一定程度時，改為人工開挖，施工人員根據設計的位置及標高線決定挖土的量和度。當挖到豎肋位置的時候，先根據測量控制點挖出預留筋（共三根），工作人員依據中間預留筋的位置重新把握位置和標高并進行放線，并記錄中心點坐標，以便以后施工參考，為防止超挖必須以人工進行開挖。

第二階段：當帽梁進行砼澆注時，可觀察實地情況，然后開挖基坑中部土方②區(qū)。當砼澆注進行到一定時段后，帽梁砼強度達到 75%左右時，施工場地即可增加臨時施工道路，臨時施工道路的鋪設程序為:根據天氣和施工實情，先清理掉泥土和建渣，當看得到沙土層時，將土層壓一遍，浸濕之后，再鋪山皮石。

一層土方開挖平面圖

施工初始階段由兩臺長臂反鏟開挖南半部分，從內至外，挖出的土方由自卸汽車運輸到制定位置，臨時的運輸道路根據實地情況而定，但一定要保證安全和方便。

內導墻合帽梁基槽開挖結束后，再增加兩天反鏟，這部分的施工可以與帽梁處施工同時交叉進行。

第三階段：③區(qū)土方開挖需要帽梁砼達到設計強度的75%時開始，先安排三臺長臂反鏟挖基坑外的土方，也由自卸汽車通過臨時運輸道路運輸到制定位置。從上圖可以看出，在這一階段的施工時，反鏟可以直接將土方裝進自卸汽車，反鏟無法直接裝土的地方，可以在基坑內再安排三臺反鏟施工。

第四階段：隨圈梁、豎肋施工，組織進行④區(qū)土方開挖。基本施工方法為接力挖土法：其中2臺EX220反鏟在基坑內進行挖土作業(yè)，4臺EX220反鏟在基坑內負責倒土并開挖，2臺長臂反鏟在基坑外進行接力挖土，配備8～10臺15t自卸汽車進行運土。

②第二層土方開挖：開挖范圍為-2.5～-7.0m，深度 4.5m。土質主要為①2粉質粘土和①3粉細砂。分三個階段開挖：①區(qū)→②區(qū)→③區(qū)，見第二層土方開挖斷面示意圖。

第一階段土方開挖：在第一層圈梁及豎肋砼未達到設計要求 75%時，開挖①區(qū)土方。

此階段投入12臺反鏟，分成3條作業(yè)線由基坑中心向后退行接力挖土。每條作業(yè)線，基坑內布置2臺EX220負責開挖、1臺DH300中長臂反鏟倒運，基坑外布置1臺長臂反鏟從基坑內挖土，另配1臺裝載機負責裝車，8～10臺自卸汽車進行運土。

第二階段土方開挖：當第一層圈梁及豎肋砼達到設計要求的 75%時，進行②區(qū)土方開挖。開挖方法同第一階段。

第三階段土方開挖： 在進行二層圈梁、豎肋施工的同時，開挖③區(qū)土方。開挖方法同第一階段。

第二層土方開挖斷面示意圖

第一階段：在第二層圈梁、豎肋砼未達到設計要求 75%時，開挖①區(qū)土方。開挖方法同第二層。此階段投入12臺反鏟，3臺裝載機，分成3條作業(yè)線由基坑中心向后退行接力挖土。每條作業(yè)線，基坑內布置2臺EX220、1臺DH300中長臂反鏟，基坑外布置1臺長臂反鏟、1臺裝載機。

第二階段：在二層圈梁、豎肋砼達到設計要求的75%時，進行②區(qū)土方開挖，見三層土方開挖平面圖。分 2個作業(yè)區(qū)由遠及近分別向反鏟接力平臺處開挖，挖土方法同第二層。開挖同時進行圈梁、豎肋施工，將最后長臂反鏟夠不到的土方用基坑內反鏟倒至③區(qū)內，使圈梁豎肋閉合。

第三階段：在圈梁、豎肋施工同時開挖③區(qū)土方。開挖前先回填 3座反鏟接力平臺，平臺頂標高-7.0m，半徑5m，邊坡1：2。開挖方式與第二階段相同。

反鏟接力平臺的布設方法和位置見后面斷面圖及平面圖，為便以施工，可適當調整

第三層反鏟接力平臺斷面圖

第三層、四層反鏟接力平臺平面布置圖

第三層土方開挖斷面示意圖

此層土方開挖分兩次施工，及-14.5m以上部分和-14.5m以下部分。

1）-14.5m以上土方開挖：當第三道圈梁豎肋的砼的強度未達到設計強度的75%時，開挖斷面圖中①部分及豎肋坑位置土方，該部分土方開挖仍采用反鏟接力挖土方式施工，開挖時選用兩個挖土平臺出土，即西北挖土平臺和東南挖土平臺。開挖順序、開挖斷面如下圖：

第四層樁間土開挖順序

四層土方開挖斷面圖

2）-14.5m以下土方開挖：第三道圈梁豎肋的砼的強度達到設計強度的 75%后，即可向下開挖。開挖標高和開挖范圍如下圖。

為了避免機挖過程中出現超挖，開挖施工中需預留20-30cm的備挖區(qū)，以備人工挖掘。同時測量人員要配合挖土人員控制好標高，以及實際的測量線，隨施工的進行在特殊的點做好標記。

施工前期主要是利用反鏟接力去開挖，到一定時期后，剩余土方需由臂長更長的反鏟，且接力平臺中間不設倒土平臺，倒土倒在開挖標高處平臺頂部。基坑頂東南挖土駐車平臺配備EX800進行挖土，由于僅有一臺EX800，當此處不能繼續(xù)挖土時則移至西北挖土駐車平臺，替換下此處挖土設備繼續(xù)挖土施工，應盡量減小挖土接力平臺的體積，減小吊土施工的工程量。

吊土施工：吊土施工是在挖土設備無法操作的時候使用的。吊土施工需采用50噸以上汽車吊，且垂直吊土運輸。汽車吊于基坑頂部挖土駐車平臺駐位，配備現有土斗（尺寸：長3.0m，高1.0m，頂寬1.5m，底寬2.0m），基坑內反鏟裝土后，由汽車吊吊出。為保證施工的安全性，土斗的裝載量一定不能超過限定標準，且不能過滿。施工過程中，基坑內外均需要專業(yè)的工作人員指揮。

土方開挖設備的吊入、吊出，采用250t履帶吊進行。

4 施工評議及常見問題的解決方法和建議

4.1 基坑圍護結構

基坑圍護結構的施工工藝滿足施工要求，進度合理，結構穩(wěn)定，為后續(xù)施工創(chuàng)造了有利的條件。地下連續(xù)墻施工過程中擴孔極少，基本未對基坑開挖及圈梁豎肋施工造成影響[2]。地下連續(xù)墻的止水作用較為理想，在基坑開挖前期、中期，只在外圍降水不及時的情況下有極少滲水點，未對基坑開挖及圈梁豎肋施工造成影響，至開挖后期，翻車機房地下連續(xù)墻與廊道地下連續(xù)墻槽段銜接不理想，滲水情況嚴重，經過封堵和導流，滲水基本得到控制。

4.2 支撐結構

支撐結構的施工結構穩(wěn)定，未影響施工。經總結，由于支撐結構和基坑開挖穿插進行，期間的干擾大，如施工安排不合理會直接影響施工進度，所以，在施工前必須合理的安排施工進度計劃，合理的規(guī)劃，開挖必須以為支撐結構施工創(chuàng)造工作面為主，支撐結構施工為開挖施工創(chuàng)造施工條件。本工程施工中安排合理，未因此而受到影響。

4.3 結構的安全穩(wěn)定

圍護結構和支護結構的變形觀測由一航院負責，施工過程中我單位積極的與其溝通，隨時了解開挖過程中圍護結構和支護結構的變形情況，未發(fā)現異常。由此證明本工程的圍護結構、支撐結構形式和基坑開挖及降水工藝滿足施工要求。

4.4 基坑開挖

基坑開挖工藝合理、施工進度快，滿足后續(xù)施工要求。同煤五期翻車機房基坑開挖相比，煤五期翻車機房基坑開挖的基本方案是于中間位置設置集土平臺，四周開挖倒土至集土平臺，由倒土平臺修筑施工通道引至基坑外側，土方經一條施工通道運輸至基坑外側棄土點。該方案減少了基坑開挖和支護結構施工之間的干擾，但出土點少，施工效率較低。且其后期開挖主要以吊機吊土為主，施工進度緩慢，進而影響后續(xù)施工。本工程施工過程中充分考慮的此問題，分別設置3～4個出土點，將集土平臺設置于基坑的東北、西北、東南和西南四角，通過合理的安排把基坑開挖和支撐結構施工之間的干擾減少到最小，開挖倒土效率高，施工進度快。而后期開挖充分的利用了EX800長臂反鏟，倒土效率遠大于吊機吊土，煤五期后期基坑開挖吊土耗時近半月時間，而本工程后期吊土時間減少到了3天，吊土與長臂反鏟倒土穿插進行，大大的縮短了后期土方開挖的時間。

4.5 降水

本工程中基坑降水基本滿足要求，配合明排，為基坑開挖和支撐結構施工創(chuàng)造了干地施工的條件。但其施工過程中也存在問題。前期由于對降水設備性能不了解和操作人員不熟練的原因，經常出現超降水，但隨著施工摸索，短時間內解決了此問題，未造成影響。在施工中發(fā)現，受土層地質條件的影響，降水過程比設計預想要長，提前基坑開挖 1天進行降水明顯不能滿足要求，后續(xù)施工中基坑分層開挖前，提前降水時間增加為2天，降水情況有明顯轉變。

本工程降水井管材選用外徑400mm，內徑310mm，無砂混凝土管，隨基坑開挖挖深增加，井管逐段去除，開挖過程中井管不易保護經常發(fā)生土方墜落井內，堵塞降水井情況，給施工帶來麻煩。而煤五期翻車機房降水井管材選用的是長12.0m的φ400鋼管，安裝后不再作處理，井管易保護，基本不會發(fā)生堵塞降水井的情況。以后施工中可借鑒。