復(fù)雜環(huán)境下深基坑土方開挖施工方法

曾金聰 （福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，福建 福州 350000）

0 引言

近幾年，盡管在復(fù)雜環(huán)境下深基坑的施工技術(shù)得到了一定程度的發(fā)展，積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)，但是在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施過程中仍然存在著一些問題，本文具體地探討了在復(fù)雜環(huán)境下深基坑土方開挖施工特點(diǎn)、施工方法和保障措施。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

本工程位于某市區(qū)中心繁華地段的院區(qū)內(nèi)，地上22層，地下2層，地下室基坑面積約 5730.1m，周長(zhǎng)約 332.5m。土方約78000m，石方6000m。地下室基坑開挖深度按筏板墊層底標(biāo)高-13.20～-14.40 控制，基坑周邊場(chǎng)地標(biāo)高 為 19.00～21.00，基 坑 開 挖 深 度12.20～15.40m，其 坑 中 坑 開 挖 深 度18.10m。基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用排樁+2道內(nèi)支撐支護(hù)。在±0.000、-3.0m標(biāo)高處圍護(hù)樁頂設(shè)一冠梁，-3.0m、-8.0m標(biāo)高處各設(shè)一道腰梁及內(nèi)支撐，冠梁以上坡面及基坑開挖面(圍護(hù)樁表面)做掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)，水平內(nèi)支撐設(shè)有26根型鋼格構(gòu)柱(600×600mm)。

1.2 降水措施設(shè)計(jì)概況

為防止透水層中地下水位對(duì)基坑開挖產(chǎn)生影響，本設(shè)計(jì)于基坑周邊設(shè)置止水帷幕，基坑底設(shè)置19口降水井（疏干井），降水井與回灌井（12口）。

2 施工難點(diǎn)

2.1 場(chǎng)地狹小

場(chǎng)地南側(cè)及東側(cè)紅線（即現(xiàn)有的醫(yī)院圍墻）均與城市主干道相鄰，西側(cè)紅線與居民樓（2～3F）相距約3m，場(chǎng)地南臨鶴山西路，東臨世紀(jì)大道及第一住院樓（22F，樁基礎(chǔ)），世紀(jì)大道東側(cè)為秦溪，距離本工程場(chǎng)地最近約60m，溪寬約25m～30m，兩側(cè)采用條石砌筑擋墻，高約5m～8m，目前溪水深約20～30cm，溪水自北東向南西流向。其中地下室外墻線東面距離第一住院樓最近約38m，北面距3#門診急診樓（8F）最近約4m，北面距離6#第二住院樓最近約10m，西側(cè)距離居民樓約17.5m。

2.2 周邊環(huán)境復(fù)雜

工程地處市中心，緊對(duì)十字交叉路口，周邊環(huán)境極其復(fù)雜，示意圖詳見圖1。

圖1 基坑與周邊相對(duì)位置示意圖

場(chǎng)地大致呈北高南低之勢(shì)，地下室基坑北側(cè)圍護(hù)樁距3號(hào)樓（8層，局部10層，±0.00=22.6m,筏 板 基 礎(chǔ)，埋 深 約1.7m，該建筑將在本門急診病房綜合樓驗(yàn)收后拆除）約4.15m～ 10.40；距6號(hào)樓（7層，局部8層，±0.00=20.6m，筏板基礎(chǔ)，埋深約2.0m）約6.29m；地下室基坑西側(cè)圍護(hù)樁約15.0m外為1～3層民房；地下室基坑南側(cè)圍護(hù)樁約5.0～12.8m外為鶴山西路（該側(cè)車道部分圍護(hù)樁需占用紅線）；地下室基坑?xùn)|南側(cè)圍護(hù)樁約11.7m外為世紀(jì)大道人行道，東側(cè)為第一住院樓（22層、樁基礎(chǔ)）。場(chǎng)地除道路一側(cè)分布有少量地下管網(wǎng)外，其余地段均未發(fā)現(xiàn)。即周邊建筑及道路距離地下室開挖邊線相對(duì)較近。基坑邊坡總體穩(wěn)定性差，基坑開挖會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來一定的不利影響，需進(jìn)行專門基坑支護(hù)施工設(shè)計(jì)。

3 土方開挖

3.1 選擇比較施工便道方案

由于該項(xiàng)目為公開招投標(biāo)公建項(xiàng)目，標(biāo)書中包含了深基坑施工支護(hù)設(shè)計(jì)圖紙的造價(jià)，但是圖紙中沒有設(shè)計(jì)棧橋，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況我司提出要求甲方增設(shè)施工棧橋，甲方不同意。我司相對(duì)設(shè)計(jì)棧橋的位置需加設(shè)格構(gòu)柱樁基、加板等費(fèi)用預(yù)算要100萬元左右，對(duì)施工成本控制提出挑戰(zhàn)，并且施工后拆除也需要一定的時(shí)間和費(fèi)用，故對(duì)此施工方案組織項(xiàng)目部相關(guān)人員進(jìn)行深入的研究和探討，一致認(rèn)為該方案費(fèi)工費(fèi)時(shí)不采用。

相對(duì)本工程的實(shí)際情況，結(jié)合大型深基坑工程常用的土方開挖形式，本著方案科學(xué)、技術(shù)先進(jìn)可行、工藝簡(jiǎn)單適用、措施保障得力、組織管理嚴(yán)密、計(jì)劃詳細(xì)實(shí)用的原則下，為了確保工程質(zhì)量、進(jìn)度、安全及投資節(jié)省率，經(jīng)過討論施工可行性和成本計(jì)算，決定采用留設(shè)坡道加鋼板焊接棍肋防滑，在兩側(cè)安裝防護(hù)欄桿彩布條加壓砂袋防雨、防撞等措施，其施工方便、成本低、拆除簡(jiǎn)單比設(shè)計(jì)棧橋投資節(jié)約成本70%，工期確保。

3.2 挖土方案的選擇

基坑設(shè)置二道內(nèi)支撐，土方開挖分三層進(jìn)行。開挖順序整體上由兩端向中間，無支撐梁的區(qū)段內(nèi)由中部往四周，如圖2所示，圖中A、B、C、D、E、F六個(gè)區(qū)域同時(shí)開挖，并逐步向四周擴(kuò)大開挖，開挖過程注意分層、分段和相鄰高差的關(guān)系。

根據(jù)基坑的特點(diǎn)、周邊環(huán)境情況、考慮到臨時(shí)坡道放坡的角度控制和車輛的爬坡性能，基坑的前二層土方挖掘，由出土車通冠梁及內(nèi)支撐梁拆模后，與基坑預(yù)留坡道位置相遇的內(nèi)支撐梁，其上方500mm范圍及兩側(cè)應(yīng)回填土方，并夯實(shí)，滿鋪鋼板以避免車輛行走對(duì)內(nèi)支撐梁造成損傷。

3.2.1 第一層土方開挖

根據(jù)設(shè)計(jì)要求開挖壓頂梁及第一道混凝土支撐墊層以上土方（±0.0～-4.0m）。該層土厚4.0m.按二層開挖，此層土方開挖約18000m。在坑內(nèi)外排水達(dá)到設(shè)計(jì)要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，即可進(jìn)行大面積開挖。按照?qǐng)D2所示布置挖土。圖中A、B、C、D、E、F分六個(gè)區(qū)域，退土方向整體由西向東，由北向南。

圖2 ±0.0～-4.0m基坑退土路線圖

3.2.2 第二層土方開挖

當(dāng)壓頂梁及第一道混凝土支撐強(qiáng)度達(dá)到80%后，土方開挖至第二道混凝土支撐墊層底（-4.0～-9.0m），該層土厚5.0m，按每層2.5m、2.5m分兩層挖土，此層土方開挖約31000m。順序整體上由兩端向中間，無支撐梁的區(qū)段內(nèi)由中部往四周，如圖3所示退土方向整體由西向東，由北向南并逐步向四周擴(kuò)大開挖。

圖3 -4.0～-9.0m基坑退土路線圖

3.2.3 第三層土方開挖

因基坑深度較深，無法滿足放坡要求，第三、四層土方開挖只能采用在第一層支撐上填土修坡鋪設(shè)鋼板便道采用盆式、逆式、中心島（墩）式挖土，且挖土方式一致，通過PC120、PC60小挖機(jī)在基坑下將土翻駁至便道周邊，再用PC360挖機(jī)挖除基坑內(nèi)土方。

第三層土方開挖至第二道混凝土支撐下方開挖至底板墊層底（-9.0～-14.6m），該 層 土 厚 5.6m，按 2.0m、2.0m、1.6m分三層挖土，此層土方開挖約 35000m（其中石方 6000m）。如圖3所示退土方向整體由西向東，由北向南，并逐步向東頭擴(kuò)大開挖。

第三層土方收挖到東邊時(shí)利用墩臺(tái)和PC360長(zhǎng)臂鉤機(jī)挖運(yùn)。如圖4、圖5所示。土方機(jī)械開挖至地下室底板底標(biāo)高后，剩余300mm土方用人工開挖，保證基底土質(zhì)不被擾動(dòng)。

圖4 -9.0～-14.6m基坑西部退土路線圖

圖5 -9.0～-14.6m基坑?xùn)|部退土路線圖

3.2.4 坑中坑開挖

進(jìn)行坑中坑（電梯井、集水井等標(biāo)高在-18.1m）及基礎(chǔ)梁土方開挖至墊層底標(biāo)高，砌筑磚模及封底，注意承臺(tái)土方應(yīng)采取跳挖方式。內(nèi)支撐梁下與底板底的凈距約5.4m，可以修施工鋼板便道到坑底供運(yùn)輸車輛下至內(nèi)支撐梁下方直接運(yùn)土，提高開挖出土效率。

4 基坑監(jiān)測(cè)

為保證施工的安全和開挖的順利進(jìn)行，減少基坑開挖過程中對(duì)周邊環(huán)境的影響，在整個(gè)施工過程中委托第三方“廈門地質(zhì)工程勘測(cè)院”進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理和信息化施工。土方開挖至坑底過程中，周邊建筑物、道路等沉降量均在設(shè)計(jì)報(bào)警值范圍以內(nèi)，證明土方開挖方法是行之有效的，能有效控制基坑的變形。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)上面實(shí)例進(jìn)行分析，復(fù)雜環(huán)境下的基坑施工需要全面考慮可能影響的要素，本項(xiàng)目土方已經(jīng)開挖完成，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)已通過驗(yàn)收、底板混凝土已經(jīng)澆倒完成，施工過程基坑未出現(xiàn)滲水、管涌、流沙、隆起等現(xiàn)象，本項(xiàng)目在復(fù)雜情況下深基坑土方開挖方法以及過程控制的成功經(jīng)驗(yàn)可以為以后類似工程提供借鑒。