深基坑中土方開挖應(yīng)對(duì)措施

1 工程概況

工程擬建地下3層、地上117層，建筑高約600m。A塔樓基坑面積約15 300m2，周長(zhǎng)504m，場(chǎng)地自然地坪標(biāo)高為-0.95m，基坑底標(biāo)高為-19.65m，普遍開挖深度為18.7m，塔樓區(qū)開挖深度20.25m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用兩墻合一的地下連續(xù)墻，墻厚1 000mm，支撐體系采用2道鋼筋混凝土環(huán)撐＋2道對(duì)撐的形式。

2 地質(zhì)概況

擬建場(chǎng)地位于華北平原東部濱海平原地區(qū)，屬海相與陸相交互沉積地層。整體地形基本平坦，局部有小型沖溝及堆土。原分布有魚塘，深度一般3～4m，勘察期間已回填完成；填土以建筑垃圾、混凝土塊為主。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探、原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，按地層沉積年代、成因類型，將最大勘探深度為120m范圍內(nèi)的土層劃分為人工堆積層和第四紀(jì)沉積層兩大類。

工程場(chǎng)區(qū)地表下約40m深度范圍內(nèi)主要分布2個(gè)相對(duì)含水層。第1相對(duì)含水層：底板埋深約20m，巖性以粉砂和粉土為主。第2相對(duì)含水層：賦存于埋深32～38m的粉砂（局部粉土）層中。地下水為承壓水，補(bǔ)給方式以地下水側(cè)向徑流和越流為主，排泄方式以側(cè)向徑流和越流為主。

3 支撐設(shè)計(jì)

基坑豎向設(shè)置2道鋼筋混凝土水平支撐與棧橋結(jié)合，支撐形式為環(huán)撐＋對(duì)撐的形式。鋼筋混凝土水平支撐在后續(xù)施工過程中需進(jìn)行拆除。

支撐體系在前期施工中非常重要，相關(guān)數(shù)據(jù)需要仔細(xì)計(jì)算論證，見表1和表2。

表1 第1道支撐參數(shù)

表2 第2道支撐參數(shù)

4 土方開挖重點(diǎn)與難點(diǎn)分析及主要應(yīng)對(duì)措施

1）土方開挖深度大，最深達(dá)20.25m，需要降低地下水位的幅度較大。場(chǎng)區(qū)內(nèi)第一承壓含水層埋深較淺，承壓水層隔水頂板底標(biāo)高約為-23.95m，第一承壓含水層距離坑底2.75m，同時(shí)地下連續(xù)墻未將第二承壓含水層完全隔斷，基底隆起、突涌的風(fēng)險(xiǎn)較大。

2）填土以建筑垃圾、混凝土塊為主，根據(jù)前期地下連續(xù)墻、樁基施工經(jīng)驗(yàn)，破舊樁頭、臨近基坑的護(hù)坡、三軸攪拌樁均在場(chǎng)地內(nèi)出現(xiàn)，給后續(xù)的土方開挖造成很大的難度。

3）必須最大程度降低基坑開挖過程對(duì)周邊環(huán)境的影響。

5 土方開挖

5.1 施工步驟

基坑開挖具體施工步驟見圖1。

圖1 開挖施工步驟

5.2 施工方法

1）壓頂圈梁施工。先將內(nèi)側(cè)導(dǎo)墻挖除并沿基坑周邊開挖至-3.35m.。壓頂圈梁模板支設(shè)完成后，進(jìn)行壓頂圈梁混凝土澆筑。

2）第1步土方開挖與第1道水平支撐施工。第1道對(duì)撐養(yǎng)護(hù)期間，開挖第1道環(huán)撐上土方并施作第1道環(huán)撐。

由于土方開挖時(shí)，棧橋及第1道支撐可能尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此需在棧橋邊預(yù)留臨時(shí)出土坡道，此時(shí)以棧橋?yàn)榉指?，形?個(gè)半圓形中心島，直徑約45m，中心周邊按照1∶1.5進(jìn)行放坡，坡腳與環(huán)梁內(nèi)皮之間留出1.5～2.0m的作業(yè)空間，然后從基坑周邊向中心島退挖第1道支撐以上的土體。

3）第2步土方開挖與第2道水平支撐施工。開挖環(huán)撐內(nèi)側(cè)3m寬的水平作業(yè)面，開挖足夠深度時(shí)，側(cè)向掏挖第1道環(huán)撐下的土體。在土坡上-7.85m標(biāo)高處修一停機(jī)平臺(tái)，負(fù)責(zé)將第1道撐下的土方通過-3.35m停機(jī)平臺(tái)裝車運(yùn)走。

在完成第2道環(huán)撐位置下的土方后，即開始環(huán)撐梁的施工。完成第2道環(huán)撐梁施工后，對(duì)中心島土方開挖，同時(shí)掏挖第1道對(duì)撐下的土方，通過棧橋兩側(cè)的2個(gè)堆土點(diǎn)進(jìn)行外運(yùn)。

4）第3步土方開挖。基坑內(nèi)的挖掘機(jī)將土方倒運(yùn)到棧橋兩側(cè)的堆土點(diǎn)，每個(gè)堆土點(diǎn)設(shè)置1臺(tái)長(zhǎng)臂挖掘機(jī)裝車運(yùn)土。

5.3 土方開挖質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）基坑開挖以履帶式液壓挖掘機(jī)挖土為主，人工修挖為輔，開挖順序、方法必須與設(shè)計(jì)工況一致并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。

2）土方開挖前應(yīng)將分層層厚、位置、分段長(zhǎng)度、作業(yè)面開挖順序向施工人員做書面技術(shù)交底，現(xiàn)場(chǎng)做出明顯標(biāo)記，以控制挖土深度、長(zhǎng)度，嚴(yán)禁超挖。

3）基坑土方開挖施工必須遵循分區(qū)、分層開挖。挖每一層土，土層底面保持大致平整，以利于流水施工展開。

4）機(jī)械開挖禁止碰撞工程樁、已施工好的深井管等設(shè)施，在上述設(shè)施附近的土方采用人工翻挖，配合挖掘機(jī)。

5）基坑隨深度的加深，應(yīng)密切注意觀察所有降水設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)排除故障，確?；映尸F(xiàn)無水狀態(tài)下作業(yè)，若有局部濕土或地面水及排出水局部影響，采用設(shè)置400mm×300mm排水明溝及集水坑并應(yīng)迅速用泵排除積水，使基坑始終處于無水狀態(tài)。

6）在最后一層開挖中應(yīng)特別注意，當(dāng)機(jī)械挖土離坑底標(biāo)高30 cm左右時(shí)，一律改用人工修整坑底，確?；炷翂|層能鋪在原狀土層上。

7）土方開挖的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基坑支撐體系水平位移、坑底回彈和隆起量、支撐體系裂縫變形、工程樁移位的監(jiān)測(cè)，確保基坑及周邊環(huán)境的穩(wěn)定與安全。

8）盡量縮短圍護(hù)結(jié)構(gòu)暴露時(shí)間，采取措施加快地下結(jié)構(gòu)部分施工速度。土方開挖滿足混凝土結(jié)構(gòu)施作條件后，即展開混凝土工程的施工，盡量縮短基坑晾槽時(shí)間。

9）合理安排開挖時(shí)間及順序，確保按照分段分層一個(gè)作業(yè)面要么不開挖，一旦開挖確保一個(gè)工作面完整，不影響下道工序的施工。

10）應(yīng)注意施工前需要做好地面排水和降低地下水位的工作。人工開挖時(shí)，操作間距應(yīng)保持2～3m并應(yīng)從上而下逐層挖掘。

6 結(jié)語

當(dāng)下建筑主張集約化與功能化，大型建筑物正日趨頻繁地出現(xiàn)于建筑施工中，基坑土方開挖為大型建筑工程中極其關(guān)鍵的組成部分之一，土方開挖對(duì)建筑物的施工質(zhì)量及速度直接起著制約影響。故此，建筑基坑土方開挖問題是施工各方務(wù)必深入思考的問題。