大基坑開挖施工技術(shù)探討

李偉常（廣州建筑工程監(jiān)理有限公司）

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大基坑開挖施工技術(shù)探討

李偉常
（廣州建筑工程監(jiān)理有限公司）

【摘要】由于大基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結(jié)構(gòu)施工的區(qū)域，甚至有時(shí)大基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)還是地下永久結(jié)構(gòu)的一部分，而地下結(jié)構(gòu)的好壞又將直接影響到上部結(jié)構(gòu)，所以，必須保證大基坑工程的質(zhì)量，才能保證地下結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量，創(chuàng)造一個(gè)良好的前提條件，進(jìn)而保證建筑物的工程質(zhì)量。另一方面，由于大基坑工程中的挖方量大，土體中原有天然應(yīng)力的釋放也大，這就使基坑周圍環(huán)境的不均勻沉降加大，使基坑周圍的建筑物出現(xiàn)不利的拉應(yīng)力，地下管線的某些部位出現(xiàn)應(yīng)力集中等，故大基坑工程的質(zhì)量要求高。

【關(guān)鍵詞】大基坑；深基坑；施工技術(shù)

1　引言

隧道及地下車庫工程施工場所由于具備了地下施工場所陰暗、部分環(huán)境潮濕、運(yùn)行后震動(dòng)大等特點(diǎn)，有別于一般地上施工項(xiàng)目，并且由于專業(yè)配合接口多、施工場所密集、系統(tǒng)交叉多等特點(diǎn)，所以在施工前依據(jù)不同情況，應(yīng)充分考慮各種因素，做好施工分析與對(duì)應(yīng)解決方案的工作，可以減少在施工過程中的協(xié)調(diào)量，降低因碰頭打架而造成的重復(fù)施工概率，節(jié)省工期，避免浪費(fèi)。

圖1　本工程地理位置示意圖

2　工程概況

佛山市南海區(qū)某隧道工程位于千燈湖橋東側(cè)，終于佛山一環(huán)跨線橋西側(cè)引道，路線總長2080m，紅線寬90m。主線雙向八車道，部分拓寬至十車道以上，輔道雙向六車道，兩側(cè)設(shè)非機(jī)動(dòng)車道和人行道。其中主線隧道長1.5km，連續(xù)下穿錦園路北延線、桂瀾路、寶翠北路、華翠北路后與佛山一環(huán)跨線橋引道相接。在隧道中段兩側(cè)，設(shè)置兩座地下車庫，車輛可通過隧道直接進(jìn)入車庫，兩座車庫間設(shè)置橫向聯(lián)絡(luò)通道互通。

本項(xiàng)目標(biāo)段，全長715m。地下車庫兩層，其中南區(qū)車庫約23316m2，北區(qū)車庫約23753m2，聯(lián)絡(luò)通道約1519m2，合共48588m2(含下沉廣場)。包括有隧道工程、地下車庫、道路工程、排水工程、預(yù)埋管道、人行通道工程等。

3　總體施工步驟

施工總體步驟：本工程包括地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土方開挖、結(jié)構(gòu)施工、排水工程、道路工程等，涉及多個(gè)專業(yè)。但工期相對(duì)比較緊張，施工前必須抓住關(guān)鍵工作，控制關(guān)鍵路徑的施工時(shí)間，以確保工期的順利完成。

根據(jù)施工總體安排，本工程基坑施工可以分為圍護(hù)及樁基施工階段、降水及基坑開挖施工階段、主體結(jié)構(gòu)施工階段、覆土回填及裝飾裝修等收尾階段等四個(gè)階段。

3.1施工區(qū)域劃分

本工程包括地下車庫工程、隧道工程等，根據(jù)基坑圍護(hù)形式及施工安排，擬劃分為隧道工程、地下車庫工程、泵房工程。

本工程基坑可分為車庫基坑、隧道基坑，其中車庫基坑包括南北兩側(cè)地下車庫基坑、車庫中間隧道部分以及靠近車庫段隧道部分。

3.2施工總體步驟

本工程的地下結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工是關(guān)鍵工作之一，尤其是地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)段。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程隧道采用地下連續(xù)墻圍護(hù)+外圍攪拌樁止水結(jié)構(gòu)形式，外圍攪拌樁除止水外，還起到穩(wěn)定連續(xù)墻槽壁的功能，故攪拌樁施工應(yīng)先于連續(xù)墻施工。該部分圍護(hù)形式復(fù)雜多樣，且需圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方能開挖基坑，故應(yīng)盡量多投入設(shè)備，盡早完成該段圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。

地下車庫位于隧道兩側(cè)，該段隧道與車庫同坑施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用放坡大開挖+三軸攪拌樁止水，基坑南側(cè)利用已建成地下金融廣場結(jié)構(gòu)作圍護(hù)。該部位圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，但受攪拌樁養(yǎng)護(hù)齡期和基坑降水的制約，應(yīng)盡早完成止水?dāng)嚢铇兜氖┕ぁ?/p>

基坑內(nèi)地基加固采用單軸攪拌樁機(jī)施工，單軸樁機(jī)樁架較小，且作業(yè)面與圍護(hù)結(jié)構(gòu)作業(yè)面可有效錯(cuò)開，考慮同時(shí)進(jìn)行施工。

隧道抗拔樁(格構(gòu)柱)、車庫樁基數(shù)量較多，為節(jié)約工期，計(jì)劃采用旋挖鉆機(jī)成孔，降水井管同樣采用旋挖鉆機(jī)施工，該部分施工可與圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工同期進(jìn)行，并注意與坑底加固施工錯(cuò)開作業(yè)面。

基坑應(yīng)持續(xù)降水20天后進(jìn)行土方開挖，連續(xù)墻內(nèi)的基坑開挖應(yīng)考慮到Ⅰ標(biāo)段、地鐵先行段的基坑開挖時(shí)間，盡量保持相鄰段基坑土方同步開挖。為確保工期，西側(cè)連續(xù)墻內(nèi)基坑考慮自東往西按結(jié)構(gòu)縱向施工段分段開挖，東側(cè)連續(xù)墻內(nèi)基坑考慮自兩端往中間按結(jié)構(gòu)縱向施工段分段開挖。車庫范圍內(nèi)的基坑面積較大，且根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際安排，要求自西往東開挖。開挖時(shí)，放坡開挖的坡面及坑內(nèi)便道應(yīng)及時(shí)噴射面層混凝土護(hù)坡。基坑開挖范圍內(nèi)，有幾處廢棄管涵，開挖前應(yīng)對(duì)廢棄管涵進(jìn)行排查，抽干管涵內(nèi)的殘流水，避免土方開挖后造成管道殘留水浸泡基坑。

基坑開挖按結(jié)構(gòu)施工段分段開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行墊層及底板的施工，避免坑底長時(shí)間暴露。結(jié)構(gòu)施工是本工程施工的控制關(guān)鍵工作之一，此階段施工時(shí)間最長，且施工風(fēng)險(xiǎn)最大。本階段的機(jī)械、勞動(dòng)力投入最大，投入工種最多，包括木工、架子工、鋼筋工、混凝土工、防水工、大型機(jī)械操作等，為縮短工期，各施工段之間應(yīng)進(jìn)行合理的流水作業(yè)，各班組之間分工協(xié)調(diào)施工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，2#雨水泵站施工應(yīng)在隧道結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行開挖施工，所以泵站結(jié)構(gòu)施工應(yīng)在隧道結(jié)構(gòu)之后施工。

結(jié)構(gòu)施工完成后，基坑回填需分層回填夯實(shí)，對(duì)于車庫與隧道之間較小間隔段之間的回填應(yīng)采用人工夯實(shí)，或采用素土與中粗砂間隔回填。確?；靥钔恋膲簩?shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。具備壓路機(jī)壓實(shí)條件的，應(yīng)采用機(jī)械分層壓實(shí)，回填土控制其最佳含水量，對(duì)于含水量過大的土應(yīng)進(jìn)行翻曬后回填，避免造成彈簧土現(xiàn)象，若受工期影響或現(xiàn)場不具備翻曬條件，可采用摻入適量生石灰的方法，改善土的含水量。若回填土含水量過小，應(yīng)在回填時(shí)進(jìn)行適量灑水，灑水量應(yīng)按壓實(shí)試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。

4　總體施工方案與措施

本工程施工總體遵循“先施工深基坑，后施工淺基坑、先地下后地上、先圍護(hù)后結(jié)構(gòu)、先重要節(jié)點(diǎn)部位后常規(guī)部位”的施工順序，即先施工有指令性工期的分部工程，后施工無指令性的分部工程，先施工對(duì)周邊基坑施工、工期有影響關(guān)鍵部位，后施工對(duì)周邊基坑、對(duì)總工期無影響部位。

4.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)及樁基施工

施工進(jìn)場后，首先需進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)、抗拔裝及車庫樁基的施工。

隧道及車庫均采用三軸攪拌樁做止水帷幕，其中隧道部分的止水?dāng)嚢铇都孀鲞B續(xù)墻槽壁穩(wěn)定作用，故總體施工程序先施工攪拌樁，后施工連續(xù)墻，保證攪拌樁施工28天后開始連續(xù)墻的施工，三軸攪拌樁施工速度稍快于連續(xù)墻施工，為兼顧效益及保證流水作業(yè)，三軸攪拌樁樁機(jī)與連續(xù)墻成槽設(shè)備的配置比例控制在2:5，錯(cuò)開28～30天連續(xù)作業(yè)。

隧道止水?dāng)嚢铇?三軸機(jī))施工的同時(shí)，開始進(jìn)行車庫范圍內(nèi)的坑底攪拌樁(單軸機(jī))加固，坑底攪拌樁工作量較大，且單軸機(jī)施工速度偏慢，考慮投入12臺(tái)單軸攪拌樁機(jī)同時(shí)展開作業(yè)，即三軸和單軸攪拌樁施工基本可同期完成且合理錯(cuò)開了作業(yè)面。

隧道止水?dāng)嚢铇逗瓦B續(xù)墻施工的主要工作面分布在基坑邊緣，只要連續(xù)墻鋼筋籠加工平臺(tái)設(shè)置在基坑范圍外，基坑內(nèi)滿足抗拔樁(鉆孔樁)的施工條件，所以止水?dāng)嚢铇逗瓦B續(xù)墻施工的同時(shí)可以同時(shí)投入4套鉆孔樁機(jī)開始抗拔樁的施工，且作業(yè)面無沖突。

車庫鉆孔樁數(shù)量較多，為保證工期，需總共投入10～15臺(tái)的鉆機(jī)投入施工，施工進(jìn)場后投入10臺(tái)，隧道抗拔樁施工完成后，施工機(jī)械轉(zhuǎn)移至車庫鉆孔樁工作面內(nèi)施工。

降水井管的施工單獨(dú)配備一臺(tái)鉆機(jī)施工，由于數(shù)量相對(duì)較少，可與鉆孔樁(工程樁)施工錯(cuò)開同時(shí)進(jìn)行。

2#泵站的連續(xù)墻施工與隧道連續(xù)墻施工同時(shí)完成，但主體結(jié)構(gòu)施工不在關(guān)鍵路徑上，其旋噴樁止水帷幕和基底加固安排在主體圍護(hù)、樁基和降水井管等工作量完成之后后續(xù)施工。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)、工程樁、坑底加固、降水井管等施工完畢后，開始進(jìn)行預(yù)降水，同時(shí)對(duì)早期施工完成的連續(xù)墻開始冠梁及首道混凝土支撐的施工(冠梁及首道混凝土支撐采用早強(qiáng)混凝土)，預(yù)降水時(shí)間控制在20天以上。

4.2基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工

降水施工20天以上后，對(duì)地下水位進(jìn)行觀測，達(dá)到降水設(shè)計(jì)要求(基坑底1m),且混凝土支撐強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。開始基坑土方開挖施工，土方開挖配合結(jié)構(gòu)施工分區(qū)、分段、分層開挖，為保證工期的按期實(shí)現(xiàn)，本工程土方開挖作業(yè)面分為2個(gè)，分別由各土方作業(yè)隊(duì)分工完成。其中土方開挖1隊(duì)負(fù)責(zé)西側(cè)隧道基坑開挖及自西往東開挖車庫基坑；土方施工2隊(duì)分區(qū)開挖隧道東側(cè)基坑。當(dāng)基坑分段開挖至設(shè)計(jì)坑底時(shí)，配備結(jié)構(gòu)施工隊(duì)伍及時(shí)進(jìn)行墊層、承臺(tái)及底板的施工。隧道結(jié)構(gòu)施工水平分段先施工底板、后施工側(cè)墻及頂板，車庫施工按結(jié)構(gòu)層分層施工。結(jié)構(gòu)施工隊(duì)配置與土方施工隊(duì)相同，各小分隊(duì)獨(dú)立配置相應(yīng)的專業(yè)工種勞動(dòng)力，滿足結(jié)構(gòu)施工的要求。其中車庫部分結(jié)構(gòu)施工分隊(duì)的勞動(dòng)力配置是隧道施工分隊(duì)的2倍，以滿足進(jìn)度要求。

4.3基坑回填及裝飾施工

結(jié)構(gòu)施工完成后，分段進(jìn)行回填，回填時(shí)注意分層壓實(shí)，具備壓路機(jī)碾壓條件的，使用壓路機(jī)碾壓，無法使用壓路機(jī)施工時(shí)，應(yīng)采用蛙式夯機(jī)或羊角夯夯實(shí)。

車庫結(jié)構(gòu)施工完成后，進(jìn)行車庫內(nèi)部裝飾及門窗安裝施工，隧道結(jié)構(gòu)施工完成后，進(jìn)行內(nèi)部鋪裝層施工，該部分工作量不在關(guān)鍵路徑上，安排專業(yè)施工隊(duì)伍單獨(dú)后續(xù)完成。

5　結(jié)束語

綜上所述，對(duì)大基坑工程施工首先應(yīng)根據(jù)工程的具體地點(diǎn)、交通、氣候、材料運(yùn)輸與供應(yīng)以及工程的具體情況，進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和論證，確定工程具體施工步驟及施工方案，并制定相應(yīng)的技術(shù)和管理措施。同時(shí)對(duì)施工中可能存在的缺陷和有可能無法完全避免的質(zhì)量問題，也應(yīng)準(zhǔn)備相應(yīng)的對(duì)策，從而保證工程的正常施工，也給業(yè)主提交一個(gè)合格的產(chǎn)品。當(dāng)然，在工期、安全、環(huán)保、文明施工等諸多方面也應(yīng)制定相應(yīng)的措施和方案。

【參考文獻(xiàn)】

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