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复杂环境下深基坑土方开挖施工方法探析

2021-08-19 79 上传者：管理员

摘要：文章以某医院综合楼项目在周边环境非常复杂的情况下深基坑土方开挖工程为实例,介绍了土方开挖施工方法和方案对比优化,保证了施工过程质量、安全、成本和工期目标的实现。

关键词：
土方开挖
复杂环境
成本控制
深基坑
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近几年，尽管在复杂环境下深基坑的施工技术得到了一定程度的发展，积累了一些宝贵的经验，但是在实际项目实施过程中仍然存在着一些问题，本文具体地探讨了在复杂环境下深基坑土方开挖施工特点、施工方法和保障措施。

1、工程概况

1.1设计概况

本工程位于某市区中心繁华地段的院区内，地上22层，地下2层，地下室基坑面积约5730.1m2，周长约332.5m。土方约78000m3，石方6000m3。地下室基坑开挖深度按筏板垫层底标高-13.20～-14.40控制，基坑周边场地标高为19.00～21.00，基坑开挖深度12.20～15.40m，其坑中坑开挖深度18.10m。基坑结构设计采用排桩+2道内支撑支护。在±0.000、-3.0m标高处围护桩顶设一冠梁，-3.0m、-8.0m标高处各设一道腰梁及内支撑，冠梁以上坡面及基坑开挖面(围护桩表面)做挂网喷射混凝土防护，水平内支撑设有26根型钢格构柱(600×600mm)。

1.2降水措施设计概况

为防止透水层中地下水位对基坑开挖产生影响，本设计于基坑周边设置止水帷幕，基坑底设置19口降水井（疏干井），降水井与回灌井（12口）。

2、施工难点

2.1场地狭小

场地南侧及东侧红线（即现有的医院围墙）均与城市主干道相邻，西侧红线与居民楼（2～3F）相距约3m，场地南临鹤山西路，东临世纪大道及第一住院楼（22F，桩基础），世纪大道东侧为秦溪，距离本工程场地最近约60m，溪宽约25m～30m，两侧采用条石砌筑挡墙，高约5m～8m，目前溪水深约20～30cm，溪水自北东向南西流向。其中地下室外墙线东面距离第一住院楼最近约38m，北面距3#门诊急诊楼（8F）最近约4m，北面距离6#第二住院楼最近约10m，西侧距离居民楼约17.5m。

2.2周边环境复杂

工程地处市中心，紧对十字交叉路口，周边环境极其复杂，示意图详见图1。

场地大致呈北高南低之势，地下室基坑北侧围护桩距3号楼（8层，局部10层，±0.00=22.6m,筏板基础，埋深约1.7m，该建筑将在本门急诊病房综合楼验收后拆除）约4.15m～10.40；距6号楼（7层，局部8层，±0.00=20.6m，筏板基础，埋深约2.0m）约6.29m；地下室基坑西侧围护桩约15.0m外为1～3层民房；地下室基坑南侧围护桩约5.0～12.8m外为鹤山西路（该侧车道部分围护桩需占用红线）；地下室基坑东南侧围护桩约11.7m外为世纪大道人行道，东侧为第一住院楼（22层、桩基础）。场地除道路一侧分布有少量地下管网外，其余地段均未发现。即周边建筑及道路距离地下室开挖边线相对较近。基坑边坡总体稳定性差，基坑开挖会对周边环境带来一定的不利影响，需进行专门基坑支护施工设计。

3、土方开挖

3.1选择比较施工便道方案

由于该项目为公开招投标公建项目，标书中包含了深基坑施工支护设计图纸的造价，但是图纸中没有设计栈桥，根据项目的实际情况我司提出要求甲方增设施工栈桥，甲方不同意。我司相对设计栈桥的位置需加设格构柱桩基、加板等费用预算要100万元左右，对施工成本控制提出挑战，并且施工后拆除也需要一定的时间和费用，故对此施工方案组织项目部相关人员进行深入的研究和探讨，一致认为该方案费工费时不采用。

图1基坑与周边相对位置示意图

相对本工程的实际情况，结合大型深基坑工程常用的土方开挖形式，本着方案科学、技术先进可行、工艺简单适用、措施保障得力、组织管理严密、计划详细实用的原则下，为了确保工程质量、进度、安全及投资节省率，经过讨论施工可行性和成本计算，决定采用留设坡道加钢板焊接棍肋防滑，在两侧安装防护栏杆彩布条加压砂袋防雨、防撞等措施，其施工方便、成本低、拆除简单比设计栈桥投资节约成本70%，工期确保。

3.2挖土方案的选择

基坑设置二道内支撑，土方开挖分三层进行。开挖顺序整体上由两端向中间，无支撑梁的区段内由中部往四周，如图2所示，图中A、B、C、D、E、F六个区域同时开挖，并逐步向四周扩大开挖，开挖过程注意分层、分段和相邻高差的关系。

根据基坑的特点、周边环境情况、考虑到临时坡道放坡的角度控制和车辆的爬坡性能，基坑的前二层土方挖掘，由出土车通冠梁及内支撑梁拆模后，与基坑预留坡道位置相遇的内支撑梁，其上方500mm范围及两侧应回填土方，并夯实，满铺钢板以避免车辆行走对内支撑梁造成损伤。

3.2.1第一层土方开挖

根据设计要求开挖压顶梁及第一道混凝土支撑垫层以上土方（±0.0～-4.0m）。该层土厚4.0m.按二层开挖，此层土方开挖约18000m3。在坑内外排水达到设计要求，围护结构达到设计强度的80%后，即可进行大面积开挖。按照图2所示布置挖土。图中A、B、C、D、E、F分六个区域，退土方向整体由西向东，由北向南。

3.2.2第二层土方开挖

当压顶梁及第一道混凝土支撑强度达到80%后，土方开挖至第二道混凝土支撑垫层底（-4.0～-9.0m），该层土厚5.0m，按每层2.5m、2.5m分两层挖土，此层土方开挖约31000m3。顺序整体上由两端向中间，无支撑梁的区段内由中部往四周，如图3所示退土方向整体由西向东，由北向南并逐步向四周扩大开挖。

图2±0.0～-4.0m基坑退土路线图

图4-9.0～-14.6m基坑西部退土路线图

3.2.3第三层土方开挖

因基坑深度较深，无法满足放坡要求，第三、四层土方开挖只能采用在第一层支撑上填土修坡铺设钢板便道采用盆式、逆式、中心岛（墩）式挖土，且挖土方式一致，通过PC120、PC60小挖机在基坑下将土翻驳至便道周边，再用PC360挖机挖除基坑内土方。

第三层土方开挖至第二道混凝土支撑下方开挖至底板垫层底（-9.0～-14.6m），该层土厚5.6m，按2.0m、2.0m、1.6m分三层挖土，此层土方开挖约35000m3（其中石方6000m3）。如图3所示退土方向整体由西向东，由北向南，并逐步向东头扩大开挖。

第三层土方收挖到东边时利用墩台和PC360长臂钩机挖运。如图4、图5所示。土方机械开挖至地下室底板底标高后，剩余300mm土方用人工开挖，保证基底土质不被扰动。

3.2.4坑中坑开挖

进行坑中坑（电梯井、集水井等标高在-18.1m）及基础梁土方开挖至垫层底标高，砌筑砖模及封底，注意承台土方应采取跳挖方式。内支撑梁下与底板底的净距约5.4m，可以修施工钢板便道到坑底供运输车辆下至内支撑梁下方直接运土，提高开挖出土效率。

4、基坑监测

为保证施工的安全和开挖的顺利进行，减少基坑开挖过程中对周边环境的影响，在整个施工过程中委托第三方“厦门地质工程勘测院”进行全方位的监测，实行动态管理和信息化施工。土方开挖至坑底过程中，周边建筑物、道路等沉降量均在设计报警值范围以内，证明土方开挖方法是行之有效的，能有效控制基坑的变形。

图3-4.0～-9.0m基坑退土路线图

图5-9.0～-14.6m基坑东部退土路线图