水利灌區隧洞深基坑的土方開挖及質量控制

王泓智，楊尚誠

（江西精諾檢測有限公司，南昌 330201）

0 引 言

水利灌區隧洞深基坑的土方開挖工程量比較大，影響施工安全和質量的因素比較多，采用”先深后淺”的開挖方式即先開挖深基坑，再開挖淺基坑，邊開挖邊支護的方法，可保證每道工序，都能順利開展。同時為了盡快安排動土開工，加快施工進度，采用機械挖土，人工配合修整的方法，有助于加快施工速度，盡快完成施工任務。

1 工程概述

源頭隧洞改建工程建設樁號為13+900-14+600段，全長700m，經現場實測，天然渠道渠底覆蓋層頂面至設計隧洞底板開挖面（原覆蓋層厚約3m，原隧洞拆除最大高差約2.5m，原隧洞底板至設計隧洞開挖底板最大高差約0.5m）,高差約6m；且天然渠道渠底覆蓋層頂面至原渠道坡頂最大高差約5m。該工程基坑開挖深度超過了5m。根據地勘資料及現場實際看，各部位土質分布情況如下：天然渠道3m 厚覆蓋層為常年沖積粉砂性土；原渠道邊坡上部2.5 ～3 厚為粉質砂性土，下部紅褐色砂巖；原隧洞邊墻及底部均為紅褐色砂巖。改建隧洞為矩形C25 鋼筋混凝土箱涵結構，箱涵內空為2.2m×2.2m，壁厚為0.3m。

2 基坑的土方開挖

2.1 土方開挖方法的選擇

本工程水利灌區隧洞深基坑的土方開挖工程量比較大，為加快施工速度，在合同固定的工期內完成施工任務，本工程水利灌區隧洞深基坑土方開挖采用了濕法作業，在開挖之前提前進行灑水潤濕處理，并結合天氣情況，不定期的重復灑水。通過現場地質勘察，本工程深基坑開挖范圍內土石層包括砂性土層、強風化土層、中風化巖層，適宜采用分層開挖的方式，開挖范圍嚴格按照施工圖紙來確定。

先開挖原渠道邊坡土方，開挖到-4.0m 深的位置，嚴格按照1∶1.5 的比例進行放坡，然后再進行下部巖石開挖，按照1∶1 的比例進行放坡。每層開挖前，都需要提前設置好排水溝，并保證場地內排水通暢。在進行土方外運時，需要計算好基礎回填所需要的土方量，用于回填的土方需要堆放在指定位置， 其余土方全部外運倒棄。若在土方開挖中遇到了下雨天，已經開挖完成的邊坡尚未進行支護，需要采用彩布條對邊坡進行覆蓋，從基坑頂覆蓋到基坑底部，以防止雨水直接沖刷邊坡土方，引起邊坡失穩和其他安全問題。

2.2 監控量測

在案例工程施工中，為有效把控水利灌區隧洞深基坑土方開挖的范圍，避免發生超挖和欠挖問題，需要對整個施工過程進行全方位的監控量測。通過平面控制、高程控制相互結合的方法，為水利灌區隧洞深基坑土方開挖提供有效的參考和指導[1]。

平面控制：通過經緯儀按照平面控制網的要求，測放出土方開挖的軸線，同時在場地上做好軸線控制點，同時不定期的進行復測，特別是在正式測放前，需要進行復核，確認全部達標后，才能進行細部側放。確定好的平面控制點打設上木樁，木樁打入地下的深度控制在100～200mm 之間，并于控制點外砌筑上2～3 塊磚，中間澆筑上素混凝土，以免受到外界因素的影響發生誤差過大問題。

高程控制網：按照地下工程和地上結構工作分段施工的特點，本工程高程控制網采用了分段測設的方法，為保證高程測量的一致性，要及時進行復測，最好每周監測一次。本工程高程控制網的精度等級和測量方法如表1 所示。

表1 高程控制網的精度等級和測量方法表

2.3 清基

當水利灌區隧洞深基坑每個施工段機械開挖的基底標高達到30cm 以上后，邀請建設方、設計方、勘察方、監理方、質量監督方等對地基進行釬探檢測[2]。保證地基的各項標準和質量全部達到設計要求后，才能進行清基操作。本工程清基操作時，采用機械清基為主，人工輔助的方法，清基形成的土方通過手推車推送到基坑頂部的指定位置，再通過裝載機進行外運處理。人工清基操作時，現場測量人員要隨時跟蹤測量抄平，嚴禁發生超挖和欠挖問題，要保證能夠一次開挖到位，避免反復清基。

2.4 基坑臨邊防護

在水利灌區隧洞深基坑施工現場的每個入口，在醒目的位置設置上警示標志，以免無關人員誤入，引起安全問題。在本工程的基坑中，要設置欄桿的保護，欄桿應該由上、下兩道橫桿及立桿共同構成，橫桿和立桿均使用外徑φ48.3 mm、壁厚3.6 mm 厚的鋼管，通過扣件連接。上端的手柄距地面1.2m，中間的手柄距地面0.6m；兩根柱子之間的距離是2m，柱子的底部是500mm 的深度，并用200mm高紅白色的護墻，護欄上用2 000 目的密眼網圍起來[3]。在防護欄桿上，要以10 m 的間隔安裝夜間警示燈，并在外面掛上“臨邊危險，注意安全”的警示牌，在里面掛上“一定要當心，土方坍塌”的警示牌。護欄鋼筋用紅色和白色油漆，每一種油漆之間的間距為40cm。

2.5 基坑坍塌的預防措施

1）在基坑開挖之前，根據基坑圍護結構的安全等級、基坑周圍環境、基坑開挖深度等因素，對基坑圍護結構進行合理的設計。在基坑頂面沒有重大建筑物、場地有一定的下坡情況下，可考慮將斜坡率方法應用于基坑開挖。根據工程經驗，并對現有的穩定邊坡進行坡率分析，以此做為一般的坑壁坡度。在開挖面不能達到設計斜坡率的情況下，必須對開挖面進行支護。在進行支護施工時，應根據基坑圍巖的安全級別來進行。第一等級和第二等級的坑壁宜采用鉆孔灌注樁支護，第二等級和第三等級坑壁宜采用土釘支護。

2）要強化對工程建設的質量監管，對工程建設中的原材料和半成品要按照相關的工程建設驗收規范對工程建設中的各個環節進行檢測。對支護體系自身的檢查，要按照支護體系的型式來進行，在澆筑混凝土時，要檢查樁的完整性等。

3）要強化地面排水管理，在基坑開挖之前，要對周圍的地下管道進行全面排查，防止地下管道因開挖而損壞，引起管道破裂、漏水等現象。與此同時，為了降低地表水滲入到坑壁的土體，基坑的頂部周圍應該使用混凝土將其封閉起來。在施工現場中，應該設置地表排水系統，對雨水、施工用水、從降水井中抽取的地下水等展開有組織的排放。對坑邊的積水坑、降水沉砂池應該進行防水，以避免產生滲漏。在采用支護結構的坑壁上，應該設立一個排水孔，排水孔傾斜角度控制在5%以下，排水口的距離控制在2～3m 范圍內，其位置應呈“梅花型”，以降低土體含水率，及方便觀察基坑周邊土體內地表水的狀況，并及時采取相應的措施。

4）對支護結構進行了現場監測，既對基坑頂部的水底位移及豎向位移、基坑頂部的建（構）筑物的變形等進行了監測，以避免其垮塌事故的發生。

3 基坑施工質量控制措施

3.1 物資材料方面

項目部物資部負責物資的統一采購、供應和管理，并按照 ISO—9001∶2000 的質量標準，對需要采購的物資和由分供方提供的物資，展開了一系列的質量檢查和管理工作，具體的做法是：

1）在采購物資之前，從三個符合條件的分供方中挑選出一個，并將其樣品和樣件提交到技術部、商務部，由負責人對其技術資料和價格審核后，再提交給業主方，如果沒有得到業主方的批準，就不能訂購[4]。

2）在所簽訂的合同中，對所購買的材料在技術、質量和質量保證等方面需做出明確的規定。

3.2 工序控制方面

在工程建設過程中，嚴格實行自檢、互檢和交檢的“三檢制”。對所發現的問題，要有檢查的記載，要有改進的對策，要有復查的結果[5]。在每一個分項工程中，都要實行樣板的引導，并經過項目部和監理的驗收，從而達到對做法的認可，質量的認可，在建設的時候，要把樣板作為一個出發點，組織好一周一次的品質會議，以保證整個過程的質量。與此同時，還應構建起一套質量咨詢制度，對所發現的產品質量問題，進行現場診斷，進行現場分析，并在現場提出解決方案。

3.3 優化措施方面

設立施工品質咨詢系統，避免同樣的問題發生兩次，達到不斷改善的目的。在處理溝、坑的時候，可以把坡腳處的塌方進行清理，并采取臨時支護（例如，堆裝土編織袋或草袋、設支撐、砌磚石護坡墻等）措施。該降雨系統，除了上部滯留水無法完全排出，在井下降雨后，在井下的井下水位降至基底以下，進行集中排水。降低到基礎高度50cm，以確保干底作業的安全。

在沙土地層中挖掘時，若長期暴露于空氣中，很容易導致土壤中的水流失，一旦受到干擾，就可能造成沙土的片狀剝離。為了降低對砂層的干擾，縮短從清坡到支護的時間，將開挖分段長度減至3～5m 一段，并對施工工藝進行了調整，在清坡結束后，馬上編網并進行噴射。在地下污水管非常接近邊坡的地方，由于土壤質量比較差，不能按原來的方案進行，可以在挖掘到污水管頂標高時，打入垂直鋼筋，避免部分土體坍塌，隨后持續下挖，進行支護。

在工程建設和挖掘的全過程中，對鄰近地面和地物的裂縫和變形進行持續觀測。在通常的條件下，地面上的微小裂紋以及臨近基坑的普通建筑裝飾層的微小裂紋都屬于正常現象，但是需要對其進行跟蹤，并及時進行針對性的處理。在裂縫發生、發展、擴展的同時，應暫停原計劃的施工工藝，調整支護參數，并對其進行加固。在基坑頂面水平位移占當時開挖深度的比例＞5‰的時候，要注意加強監測，并及時進行支護加固，在需要的時候還要增加其他支護方式[6]。在對雨后產生的地表裂縫進行觀測后，若未再擴大，則應立即進行混凝土凈漿的灌注，盡可能地將地下及近地表處的裂縫封閉起來，并可阻止地表水向坡體滲透。

4 施工效果分析

在案例工程水利灌區隧洞深基坑的土方開挖施工中，對施工全過程的每個細節和施工質量進行嚴格控制，保證了各道工序的順利開展。尤其是通過水平和高程的監控量測，為深基坑土方開挖提供了真實有效的數據支持，避免了超挖和欠挖問題的發生。同時通過對深基坑的臨邊支護，保證了施工的安全性，避免了安全事故的發生，取得了良好的質量效果、安全效果。

5 結 語

綜上所述，結合實際案例，分析了水利灌區隧洞深基坑的土方開挖及質量控制，結果表明，水利灌區隧洞深基坑的土方開挖范圍大，影響施工質量和安全的因素比較多，任何一個細節把控不當，都會影響到最終的施工質量和安全性。因此，在具體施工中，必須充分結合地質條件、水文條件、氣候條件等制定科學的施工方案，選擇有效的施工技術，并加強監控量測，清基，基坑臨邊防護，同時加強對物資材料、工序控制、糾正措施等進行嚴格控制，有效保證臨時施工質量和安全性，可為類似工程施工提供參考。