大型基坑开挖施工技术

［2］ 《建筑地基处理技术规范》［s］.JGJ79-2002，J220-2002； ［3］ 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》［s］.GB50202-2002；

大型基坑开挖施工技术

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作者：陈国庆 时间：2009-4-13 11:26:25 来源：城市建设2月第20期 访问量：69

［摘要］：本工程基坑土方采用分区分块，即时对称的方法，先开挖部分基坑后再向东西两侧推进，钢支撑的安装施工穿插于开挖过程中，以及时平衡基坑外侧土压力，同时采用管井井点降水，改善了土体的抗剪强度，达到基坑安全的目的。

［关键词］：基坑；钢支撑；土方开挖

1、工程概况:

本工程为隧道基坑工程，新建隧道全长572.08m，其中地下隧洞长260m，西引道长156.607m，东引道长155.473m；隧道主体为现浇钢筋混凝土结构，结构净宽10m，最小净高为4.8m，总建筑面积约6600m2，采用明挖法施工，最大开挖深度约8m。隧道起点里程桩号为K0+563.047，终点为K1+135.127。隧道结构底板底面最低标高为4.400m，位于桩号K0+770处。

2、工程地质环境：

2.1周边环境情况：

由于施工场地狭小，施工过程中需要在基坑南侧围挡开设临时施工通道，以便场地内土方、材料运输及钢支撑架设和主体结构施工。

2.2工程岩土层：

根据隧道线路的纵端面设计，新建隧道主体穿越的地层为②-1层亚砂土夹亚粘土、②-2层粉砂夹亚砂土、绝大部分路段的基底下卧层为②-3层淤泥质亚粘土。②-1层及②-2层层均为液化土层，在基坑开挖中易产生管涌、流砂现象；②-3层高压缩性软弱粘性土，强度底，采用双轴搅拌桩加固，提高其容许承载力，控制隧道主体的沉降。

主要工程地质特征如下：②-1层亚砂土夹亚粘土：欠匀质、底强度、液化；②-2层粉砂夹亚砂土：欠匀质、底强度、液化；②-3层淤泥质亚粘土：较匀质、土层含水量高、低强度、高压缩性、中等灵敏度。

3、基坑围护设计情况：

K0+0~K1+060段采用钻孔咬合桩作为支护结构，其余部分采用锚喷支护。在隧道基坑南侧与基坑东西两个端头设三重管高压旋喷桩止水帷幕，并与原隧道地连墙连接，高压旋喷桩进入②-3层不少于3000mm。基坑内采用Φ700双轴深搅桩加固，桩长为4000mm。

支撑体系采用Φ609×12钢支撑对撑，支撑水平间距除支护Ⅲ桩号K0+781.763~K0+970.600范围内第一道支撑水平间距为7.200m外，其余水平间距为4.800m，支撑作用于钢筋混凝土桩对应位置。支护Ⅲ(K0+781.763~K0+970.600)段设置两道支撑，第二道支撑必须在底板（含500mm侧墙）浇筑完成，混凝土强度达到设计值80%后，方可拆除；第一道支撑在进行隧道主体结构顶板施工前应先换撑。

4、水文地质条件：

地下水主要为孔隙水，主要赋存于①-1层杂填土和②-1层亚砂土夹亚粘土、②-2层粉砂夹亚砂土，其渗透性一般为弱透水层；下伏基岩为闪长岩，④-1层风化呈土状，不赋水，也不透水。地下水主要接受临近湖泊及临近污水管道水的补给，水位受临近湖泊水位的影响，年最高水位10.5m。

5、土方开挖施工方案：

5.1总体挖土施工部署：

根据咬合桩施工情况及总体工期安排，在K0+800.922和K0+887.2处沿基坑横向设置两道止水帷幕。降水三周后，进行K0+800.922~K0+887.200段的基坑开挖。待基坑全部咬合桩及止水帷幕施工完成后，封闭整个基坑进行降水达到预期效果后，先前开挖的基坑分别向东西推进。西端施工至K0+760，剩余部分根据过地铁盾构隧道段施工情况，在过地铁盾构隧道段施工完成后组织施工。东西两个敞开段施工情况根据施工桩基、暗埋段施工、运输通道情况组织施工，在条件允许情况下可与暗埋段平行作业。

5.2挖土施工方案：

基坑土方开挖分段、分层开挖，并结合支撑位置，对撑进行。开挖本着“快速挖土，快速垫层施工”的原则，控制基坑底部土体暴露时间，确保基坑底部土体的稳定。

开挖土方留300mm原土由人工清除，不得超挖。开挖至坑底标高时及时施作垫层、浇筑底板，严禁长时间暴露。开挖时坑边严禁超载（K0+747.635~K0+835段地面荷载控制在35kPa以内，其余段不大于20kPa）。

支护Ⅲ段开挖：第一层土方开挖至第一道支撑底面+10.7m，然后安装第一道钢支撑，开挖

出一段安装一段支撑。第一道钢支撑安装完成后，开始进行第二层土方开挖。第二层土方开挖深度从+10.7m挖至第二道钢支撑中心标高，并在支撑安装位置进行抽槽施工，挖出围檩及钢支撑安装位置。第二层土方开挖过程中分两个亚层，保证每一层土方开挖深度小于3.0m。采用臂长19m的长臂挖机站在基坑北侧挖土，装车，由15吨自卸汽车运至指定弃土场，基底挖不到的边角采用人工配合进行开挖。挖土过程中加强施工监测，各项监测资料为挖土控制依据。

在土方开挖的同时，合理安排钢支撑安装到位，做到先撑后挖，在两者存在矛盾过程中，决不违反原则，宁可挖土暂停，也要确保基坑土体开挖后16小时内支撑安装完成（包括施加预应力）。所有钢支撑均在支撑安装前准备及拼装好，放置在基坑边上。

钢围檩由预先用16mm厚钢板焊接在咬合桩上的三角托架作承托，钢支撑端部焊接承托板，钢支撑直接放置于钢围檩上，然后对其端部进行预应力的施加，复加（所有监测数据均由计算机进行分析处理后，绘制成有关曲线，及时指导施工）。第二道支撑安装完毕后，进行第三层土方开挖，第三层土方开挖深度从第二道钢支撑中心标高开挖至基坑底部素混凝土垫层底面以上40cm，然后进行人工修整，进行垫层混凝土浇筑。

其它段开挖：其它段仅设置一道支撑，土方开挖及支撑施工同支护Ⅲ段土方开挖。第二层土方开挖至设计标高后及时施工碎石垫层及混凝土垫层，封闭基底。第二层土方开挖过程中同样分两个亚层进行开挖，保证每一层土方开挖深度小于3.0m。垫层施工完成后，进行主体结构底板施工，支护Ⅲ中第二道支撑必须在底板（含500mm侧墙）浇筑完成，混凝土强度达到设计值80%后，方可拆除；第一道支撑在进行隧道主体结构顶板施工前应先换撑。

6、基坑降排水：

基坑降水采用管井降水（外径800mm，内径300mm），沿基坑纵向间距18000mm，降水井要求进入弱透水层不少于5000mm，在砂性土中管井开眼密度加大。坑内、外设18口观察井。基坑降水在基坑开挖前三周进行，水位降至开挖面以下0.5～1.0m。

7、基坑监测：

基坑开挖过程中，施工监测紧跟每层开挖支撑的进展，对围护结构变形和地层移动进行监测。根据基坑每个开挖段、每层开挖中的围护结构变形等监测反馈资料，及时根据各项监测项目在各工序的变形量及变形速率的警戒指标，及时采取措施改进施工，控制变形。在土方开挖过程中，标明监测装置的位置，严禁机械破坏监测设施，同时监测设施周围的土采用人工进行开挖。

8、环境保护措施：

1、施工场地内设置排水沟，所有生产生活污水及雨水、泥浆统一排至沉淀池处理符合环保标准后排放，防止施工场地内积水及泥泞。

2、废水、废物、噪声都应符合当地环境保护部门的有关规定，并申报排污许可证。夜间施工必须减少环境噪音，汽车不得按高音喇叭和突加油门。旱天设置专人洒水及保持场地内干

净清洁，防止扬尘。

3、特种作业人员应具备相应的资格证书，并严格按照操作规程施工，做好安全技术交底工作。现场做好三级配电三级保护措施，并有专职的机电负责人。

4、及时对基坑进行监测，发现异常情况立即启动基坑坍塌应急救援预案。

9、结论：

根据基础各部位开挖深度及长度的不同，采取了即时、对称、分层分块等方法，同时采用挖土卸载、管井降水等技术措施，达到了预期的目的。从本基坑工程及周边建筑、道路的变形监测结果表明，本工程所采用的基坑开挖方案是有效的。