某狹小場區(qū)超深基坑土方開挖技術(shù)

程 亮

（北京市地質(zhì)工程公司，北京100143）

某狹小場區(qū)超深基坑土方開挖技術(shù)

程 亮

（北京市地質(zhì)工程公司，北京100143）

以某狹小場區(qū)超深基坑為例，詳細的介紹了該項目的土方施工方案和各施工階段相應(yīng)的施工措施。探討了利用常規(guī)運土車輛和挖掘機聯(lián)合作業(yè)，通過多方面的施工措施完成了狹小場區(qū)基坑開挖的技術(shù)難題。通過妥善處理與支護施工交叉作業(yè)場地占用問題，分步分段進行開挖作業(yè)，優(yōu)化布置場區(qū)內(nèi)走向和坡度，合理安排好單步開挖深度及范圍，采用分區(qū)塊循環(huán)開挖的方法順次推進，合理選擇土方出運坡道的構(gòu)筑材料，合理安排土方坡道改移作業(yè)時間，及時對坡道進行恢復(fù)，在最大限度的減少土方出運停歇時間的基礎(chǔ)上，使場地內(nèi)無坡道土方間歇期與支護施工各工序必要等待時間能夠盡量協(xié)調(diào)一致。很好的保證了在狹小場地條件下按期完成既定土方施工計劃，對今后同類項目的實施提供一定的幫助。

深基坑；開挖技術(shù)；土方工程

0 前言

項目場地位于北京市西城區(qū)月壇北小街2號，北側(cè)與海運國際酒店相鄰，與項目地下室外墻最近距離約11.6m，東側(cè)緊鄰中國社會科學(xué)院經(jīng)濟研究所，地下室與項目東側(cè)地下室外墻最近距離約為3.0m，東南角有一條在用的高壓輸電線路，端部防護架投影與項目東南角外墻最近距離約1.5m，距阜成門外大街約110m。

場地周邊施工用地極為緊張，場地內(nèi)原有建筑基礎(chǔ)未破除，且周邊管線修筑年代較為久遠，無詳細管線相關(guān)資料，構(gòu)筑物情況復(fù)雜。

擬建建筑物由地上4～15層綜合科研辦公樓及局部純地下車庫組成，均設(shè)5層地下室，建筑高度19.05～60.00m，擬采用框架現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深為室內(nèi)地坪標高（±0.000=48.900m）下22.100m，地下車庫基礎(chǔ)埋深與辦公樓相同且位于同一底板上。場地四周平均標高為48.83m，基坑深度22.2m（含170mm厚度的混凝土墊層和防水及保護層）。局部集水井挖土深度達25.70m，±0.000相當于絕對標高48.90m（程亮，2014；劉汾濤，2012）。

整個基坑均采用鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索的支護形式。由于場地開挖面積僅為84.2m×43.6m，且基坑深度較大，優(yōu)化土方開挖施工方案是基坑階段施工考慮的重點（蘇娜，2006）。

1 工程與水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報告，擬建場區(qū)內(nèi)土層按照成因類型、沉積年代劃分為人工堆積層和第四紀沉積層兩大類，根據(jù)巖性及工程性質(zhì)進一步劃分為8個大層。土層自上而下分別描述如下。

人工堆積層：表層為1.60～3.10m的粘質(zhì)粉土填土①層及房渣土①1層。

第四紀沉積層：標高43.81～47.22m以下為粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土②層，粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土②1層，重粉質(zhì)粘土②2層，粉砂、細砂②3層；標高38.42～39.84m以下為卵石、圓礫③層，粉砂、細砂③1層，砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土③2層；標高31.58～33.72m以下為卵石④層，粉砂、細砂④1層；標高21.37～22.55m以下為重粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土⑤層；底板底標高為26.80m，處在卵石④層中。

勘察期間地下水靜止水位標高為24.46～25.12m，埋深23.70～24.10m，地下水類型為潛水。

擬建場地1959年最高地下水位標高為45.00m左右；近3—5年最高地下水位標高為26.00左右（不包括上層滯水）。

根據(jù)周邊已施工完成的觀測井水位實測數(shù)據(jù)，目前場地靜止水位位于基礎(chǔ)底板下700mm，高于塔吊基礎(chǔ)及集水坑井、電梯坑井和塔吊基礎(chǔ)1～3.5m。

2 土方開挖方案

土方開挖面積3980m2，總土方量約9.5萬m3，但基坑開挖深度最深處達25.70m，具有明顯的小場區(qū)超深基坑特點，土方開挖難度較大。按照“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則，兼顧土方出運坡道分步推進，將基坑分成1—7#區(qū)（土方開挖區(qū)）和A—G區(qū)（支護作業(yè)面區(qū)）（圖1）。待支護達到設(shè)計齡期與強度要求后方可開挖（傅淼成等，2007；成軍等，2012）。

圖1 土方開挖分區(qū)Fig.1 Earth excavation division

土方開挖方案：①根據(jù)現(xiàn)場情況，擬配備2～3部挖掘機、50輛左右斯泰爾和太脫拉自卸運土車，坡道設(shè)置在西北側(cè)，在出口設(shè)置沖洗設(shè)施，在基坑四周及主坡道布置3～4個太陽燈。②首先開挖并破碎場地內(nèi)上層雜填土及原有房屋基礎(chǔ)，做好基坑周邊路面硬化及場內(nèi)支護施工用臨時道路鋪墊。③破除工作面處障礙物后，等待圍護樁施工，圍護樁全部施工完成后開挖樁頂連梁標高處土體，施工樁頂連梁。挖土須按設(shè)計要求進行，嚴禁超挖，以保證護坡的強度，在挖土中司機必須與放線員、支護人工修坡人員配合好，槽土立面垂直，切勿挖虧立面，否則難以補救，影響質(zhì)量。在挖土過程中，每班必須有工程質(zhì)量監(jiān)督員在場，負責挖土的質(zhì)量標準。④待樁頂連梁達到設(shè)計強度的80%時，下挖2m至第一步錨索工作面進行錨索施工，錨索漿體強度達到設(shè)計要求后進行錨索張拉鎖定，再分層、分區(qū)施工下一步錨索至基坑底。⑤挖至槽底時，應(yīng)留30cm人工清理槽底。司機必須防止深挖擾動原土，配合人工清理槽底時一定與放線人員，清理槽底工人配合，隨退隨清，工程監(jiān)督人員必須現(xiàn)場指揮。槽底地溝、集水坑、電梯井等局部需加深的部位，土方量較大處可用挖土機直接挖走，人工細部清理，人工清理的土運至挖土機旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，由挖土機挖走。

3 土方施工技術(shù)措施

3.1 坡道填筑（第一階段）

此階段坡道填筑主要采用場地內(nèi)原有樓房基礎(chǔ)及管溝破碎渣土。破碎后的雜填土直接作為坡道填筑基料，面層鋪填素土。土方出運坡道設(shè)計寬度6～8m，高長比為1：6，坡道兩側(cè)采用自然放坡方式。

第一步，利用場內(nèi)破碎形成的建筑垃圾填筑第一階段坡道，坡道延展至約1/4基坑長度，約至1區(qū)、6區(qū)的中部,坡道底挖深-3m。主要用做工作面土方出運（圖2）。分區(qū)開挖順序：A—G—3—4—F—B—C—E。

第二步，第一階段坡道延展至約1/2基坑長度，約2區(qū)、5區(qū)西側(cè)的頂部,坡道底挖深-6m。

主要用做1區(qū)、6區(qū)、2區(qū)、5區(qū)土方出運（圖3）。分區(qū)開挖順序：2—5—1—6—7。

第三步，將頂部的部分坡道挖除，給出錨索工作面，進行坡道下第一步錨索施工。主要用做坡道下錨索施工。土方出運暫停直至坡道下及其影響范圍內(nèi)錨索施工完畢（圖4）。分區(qū)開挖順序：C—D。

第四步，第一步坡道延展至約4/5基坑長度，約3區(qū)、4區(qū)的中部,坡道底挖深-9m,初見卵石及中粗砂層。主要用做第一步3區(qū)、4區(qū)、土方出運和A、G、B、F區(qū)第二步工作面開挖（圖5）。分區(qū)開挖順序：3—4—A—G。

圖2 土方開挖示意圖（第一階段第一步）Fig.2 Earth excavation Stage 1 Step 1

圖3 土方開挖示意圖（第一階段第二步）Fig.3 Earth excavation Stage 1 Step 2

圖4 土方開挖示意圖（第一階段第三步）Fig.4 Earth excavation Stage 1 Step 3

圖5 土方開挖示意圖（第一階段第四步）Fig.5 Earth excavation Stage 1 Step 4

3.2 坡道一次回收（第二階段）

將第一階段土方出運坡道逐步回收，全部運出場地。

第一步，將第一階段坡道回收至約1/4基坑長度，至1區(qū)、6區(qū)的中部,坡道底挖深-9m。隨土方出運開挖B、F、C、E區(qū)工作面（圖6）。分區(qū)開挖順序：B—F—2—5—C—E—1—6。

第二步，將第一步用雜填土堆砌的坡道采用多臺挖掘機接力的方式全部挖除，至第一道錨索工作面后立即進行張拉鎖定，隨土方坡道完全挖除至砂卵石層面的同時具備D區(qū)（坡道下第二道錨索）工作面，進行錨索施工（圖7）。分區(qū)開挖順序：7—D。

第三步，開挖A、G區(qū)工作面（第三道）后逐步開挖3區(qū)、4區(qū)，開挖出的砂卵石分層回填坡道，形成第二步坡道（圖8）。分區(qū)開挖順序：A—G—3—4。

3.3 坡道原位土填筑（第三階段）

按照第一階段第一步至第三步的循環(huán)方式，分步延展坡道至2區(qū)、5區(qū)端部（坡底至-12.0m），3區(qū)、4區(qū)頂部（坡底至-16.0m），3區(qū)、4區(qū)端部（坡底至-19.0m），并完成第三至四步錨索工作面（圖9）。

3.4 坡道二次回收（第四階段）

利用場地內(nèi)開挖的砂石土鋪墊的坡道頂端已接近東側(cè)工作面，最下層土方開挖到達人工清運工作面，開始逐步收槽。

第一步，將3區(qū)、4區(qū)內(nèi)的坡道挖除，并給出A、G、F、B區(qū)第五步錨索工作面，兩臺挖掘機接力導(dǎo)運區(qū)內(nèi)土方至人工清槽標高，人工清底挖土插入，隨清運范圍擴展逐步展開，清運土方向坡道端部運移，及時清理（圖10）。分區(qū)開挖順序：A—G—F—B—E—3—4。

第二步，將2區(qū)、5區(qū)內(nèi)的坡道挖除，兩臺挖掘機接力導(dǎo)運區(qū)內(nèi)土方至人工清槽標高（圖11）。分區(qū)開挖順序：2—5。

第三步，將頂部的部分坡道挖除，給出錨索工作面，進行坡道下第四步錨索施工。主要用做坡道下錨索施工。土方出運暫停直至坡道下及其影響范圍內(nèi)錨索施工完畢（圖12）。分區(qū)開挖順序：C—D。

第四步，挖土至第五步錨索工作面，錨索施工及張拉工序完成后利用加長臂挖掘機聯(lián)合槽底挖掘機挖除剩余土方、清槽底，施工過程中還可聯(lián)合場內(nèi)塔式起重機完成部分人工清運土方外運（圖13）。分區(qū)開挖順序：C—D—1—6—7。至此，基坑內(nèi)土方全部挖運完畢。

圖6 土方開挖示意圖（第二階段第一步）Fig.6 Earth excavation Stage 2 Step 1

圖7 土方開挖示意圖（第二階段第二步）Fig.7 Earth excavation Stage 2 Step 2

圖8 土方開挖示意圖（第二階段第三步）Fig.8 Earth excavation Stage 2 Step 3

4 結(jié)語

（1）針對狹小場區(qū)超深基坑項目，采用常規(guī)運土車輛和挖掘機聯(lián)合作業(yè)，通過現(xiàn)場合理規(guī)劃、出運方案的優(yōu)化選擇，最大限度地利用現(xiàn)有場地，順利的完成了施工任務(wù)，凸顯了良好的工期和成本優(yōu)勢。采用這種土方挖運組織形式，完全能滿足施工和規(guī)范要求。

圖9 土方開挖示意圖（第三階段第一至四步）Fig.9 Earth excavation Stage 2

圖10 土方開挖示意圖（第四階段第一步）Fig.10 Earth excavation Stage 4 Step 1

圖11 土方開挖示意圖（第四階段第二步）Fig.11 Earth excavation Stage 4 Step 2

圖12 土方開挖示意圖（第四階段第三步）Fig.12 Earth excavation Stage 4 Step 3

圖13 土方開挖示意圖（第四階段第四步）Fig.13 Earth excavation Stage 4 Step 4

（2）根據(jù)已有的工程地質(zhì)勘察報告，分析場地內(nèi)土層情況，針對不同層位，不同土質(zhì)情況，有針對性地制定土方施工方案和技術(shù)措施，能夠收到令人滿意的效果。結(jié)合機械施工能力和施工范圍的大小，合理選擇土方出運坡道的構(gòu)筑材料，優(yōu)化布置場區(qū)內(nèi)走向和坡度，即能有效利用現(xiàn)有物料，又能滿足大型施工載重車輛通行的條件，達到雙贏的目標。

（3）狹小場區(qū)土方開挖作業(yè)時應(yīng)特別注意現(xiàn)場施工作業(yè)的統(tǒng)一規(guī)劃，尤其應(yīng)注意與支護施工交叉作業(yè)場地占用問題。該項目支護施工作業(yè)所需固定材料存放區(qū)域、小型機械施工區(qū)域均布置在基坑西南角圍擋外側(cè)，即不擠占場內(nèi)土方施工區(qū)域，又減少了常規(guī)的場內(nèi)支護材料、設(shè)備多次搬運，兼顧了材料、機械方便進出場的需要，也為土方大型機械、車輛的場內(nèi)運轉(zhuǎn)，土方出運提供了極大的便利。

（4）狹小場區(qū)超深基坑開挖，嚴格貫徹支護先行，分步分段開挖的基本原則，采用土方合理分區(qū)，優(yōu)化施工順序，利用工作面開挖和土方區(qū)塊分別進行施工，流水作業(yè)，減少土方及支護的施工交叉影響，較好地保證了總體施工工期。該工程的順利實施，為同類狹小場區(qū)超深基坑施工提供了良好的借鑒。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑基支護技術(shù)規(guī)程(JGJ120-2012)[S]. 2012.

[2]北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會. 建筑基支護技術(shù)規(guī)程(DB11/489-2007)[S]. 2007.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50202-2002)[S]. 2002.

[4]程亮. 某狹小場區(qū)超深基坑土方開挖與支護技術(shù)[J]. 城市地質(zhì)，2014，9(S1)：165～168.

[5]劉汾濤. 土方與地基基礎(chǔ)工程施工[M]. 北京：水利水電出版社，2012.

[6]蘇娜. 土方工程施工安全技術(shù)[M]. 北京：中國勞動社會保障出版社，2006.

[7]傅淼成，高建平. 狹窄場地超長深基坑支護與土方開挖施工技術(shù)[J]. 建筑技術(shù)，2007，38(12)：886～892.

[8]成軍，劉加華，徐琳. 某高層建筑超大深基坑土方開挖與支護技術(shù)[J]. 施工技術(shù)，2012，41(19)：62～64.

Deep Foundation Excavation Technology in a Narrow Site

CHENG Liang
(Beijing Geo-engineering Company, Beijing 100143)

The paper studies the deep foundation excavation technology in narrow site, and introduces the earthwork construction plan and the corresponding construction methods in each stage. Only using normal truck and hydraulic excavator can solve the diffcult problems by many construction methods. In order to proper solve site occupancy problems during crossing operation of construction and supporting, we try to adopt such measurements as step by step excavating and optimizing the feld area direction and gradient in site, arranging single step excavation depth and scope, promoting the partition block cyclic excavation method sequentially, reasonable choosing of earthwork construction slope materials, reasonable arranging the earthwork slope converting in real time, promptly recovering the slope in order to reduce earthwork transportation-stopping time, reducing non-slope earthwork intermission and retaining and supporting structure processes to make this condition consistently. It is a good example to complete the project in narrow site. The paper can provide actual useful help on similar project.

Deep foundation; Excavation technology; Earthwork construction

U445.551

A

1007-1903（2016）04-0106-06

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.020

程亮（1983- ），男，研究方向：基坑工程設(shè)計與施工。E-mail：914667699@qq.com。