大基坑开挖施工技术探讨

李伟常（广州建筑工程监理有限公司）



大基坑开挖施工技术探讨

李伟常
（广州建筑工程监理有限公司）

【摘要】由于大基坑开挖的区域也就是将来地下结构施工的区域，甚至有时大基坑的支护结构还是地下永久结构的一部分，而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构，所以，必须保证大基坑工程的质量，才能保证地下结构和上部结构的工程质量，创造一个良好的前提条件，进而保证建筑物的工程质量。另一方面，由于大基坑工程中的挖方量大，土体中原有天然应力的释放也大，这就使基坑周围环境的不均匀沉降加大，使基坑周围的建筑物出现不利的拉应力，地下管线的某些部位出现应力集中等，故大基坑工程的质量要求高。

【关键词】大基坑；深基坑；施工技术

1　引言

隧道及地下车库工程施工场所由于具备了地下施工场所阴暗、部分环境潮湿、运行后震动大等特点，有别于一般地上施工项目，并且由于专业配合接口多、施工场所密集、系统交叉多等特点，所以在施工前依据不同情况，应充分考虑各种因素，做好施工分析与对应解决方案的工作，可以减少在施工过程中的协调量，降低因碰头打架而造成的重复施工概率，节省工期，避免浪费。

图1　本工程地理位置示意图

2　工程概况

佛山市南海区某隧道工程位于千灯湖桥东侧，终于佛山一环跨线桥西侧引道，路线总长2080m，红线宽90m。主线双向八车道，部分拓宽至十车道以上，辅道双向六车道，两侧设非机动车道和人行道。其中主线隧道长1.5km，连续下穿锦园路北延线、桂澜路、宝翠北路、华翠北路后与佛山一环跨线桥引道相接。在隧道中段两侧，设置两座地下车库，车辆可通过隧道直接进入车库，两座车库间设置横向联络通道互通。

本项目标段，全长715m。地下车库两层，其中南区车库约23316m2，北区车库约23753m2，联络通道约1519m2，合共48588m2(含下沉广场)。包括有隧道工程、地下车库、道路工程、排水工程、预埋管道、人行通道工程等。

3　总体施工步骤

施工总体步骤：本工程包括地下围护结构、土方开挖、结构施工、排水工程、道路工程等，涉及多个专业。但工期相对比较紧张，施工前必须抓住关键工作，控制关键路径的施工时间，以确保工期的顺利完成。

根据施工总体安排，本工程基坑施工可以分为围护及桩基施工阶段、降水及基坑开挖施工阶段、主体结构施工阶段、覆土回填及装饰装修等收尾阶段等四个阶段。

3.1施工区域划分

本工程包括地下车库工程、隧道工程等，根据基坑围护形式及施工安排，拟划分为隧道工程、地下车库工程、泵房工程。

本工程基坑可分为车库基坑、隧道基坑，其中车库基坑包括南北两侧地下车库基坑、车库中间隧道部分以及靠近车库段隧道部分。

3.2施工总体步骤

本工程的地下结构围护结构施工是关键工作之一，尤其是地下连续墙围护结构段。根据设计要求，本工程隧道采用地下连续墙围护+外围搅拌桩止水结构形式，外围搅拌桩除止水外，还起到稳定连续墙槽壁的功能，故搅拌桩施工应先于连续墙施工。该部分围护形式复杂多样，且需围护结构施工完成达到设计强度后方能开挖基坑，故应尽量多投入设备，尽早完成该段围护结构的施工。

地下车库位于隧道两侧，该段隧道与车库同坑施工，围护结构采用放坡大开挖+三轴搅拌桩止水，基坑南侧利用已建成地下金融广场结构作围护。该部位围护结构相对简单，但受搅拌桩养护龄期和基坑降水的制约，应尽早完成止水搅拌桩的施工。

基坑内地基加固采用单轴搅拌桩机施工，单轴桩机桩架较小，且作业面与围护结构作业面可有效错开，考虑同时进行施工。

隧道抗拔桩(格构柱)、车库桩基数量较多，为节约工期，计划采用旋挖钻机成孔，降水井管同样采用旋挖钻机施工，该部分施工可与围护结构施工同期进行，并注意与坑底加固施工错开作业面。

基坑应持续降水20天后进行土方开挖，连续墙内的基坑开挖应考虑到Ⅰ标段、地铁先行段的基坑开挖时间，尽量保持相邻段基坑土方同步开挖。为确保工期，西侧连续墙内基坑考虑自东往西按结构纵向施工段分段开挖，东侧连续墙内基坑考虑自两端往中间按结构纵向施工段分段开挖。车库范围内的基坑面积较大，且根据现场实际安排，要求自西往东开挖。开挖时，放坡开挖的坡面及坑内便道应及时喷射面层混凝土护坡。基坑开挖范围内，有几处废弃管涵，开挖前应对废弃管涵进行排查，抽干管涵内的残流水，避免土方开挖后造成管道残留水浸泡基坑。

基坑开挖按结构施工段分段开挖到设计标高后，应及时进行垫层及底板的施工，避免坑底长时间暴露。结构施工是本工程施工的控制关键工作之一，此阶段施工时间最长，且施工风险最大。本阶段的机械、劳动力投入最大，投入工种最多，包括木工、架子工、钢筋工、混凝土工、防水工、大型机械操作等，为缩短工期，各施工段之间应进行合理的流水作业，各班组之间分工协调施工。根据设计要求，2#雨水泵站施工应在隧道结构完成并达到强度后进行开挖施工，所以泵站结构施工应在隧道结构之后施工。

结构施工完成后，基坑回填需分层回填夯实，对于车库与隧道之间较小间隔段之间的回填应采用人工夯实，或采用素土与中粗砂间隔回填。确保回填土的压实度满足设计要求。具备压路机压实条件的，应采用机械分层压实，回填土控制其最佳含水量，对于含水量过大的土应进行翻晒后回填，避免造成弹簧土现象，若受工期影响或现场不具备翻晒条件，可采用掺入适量生石灰的方法，改善土的含水量。若回填土含水量过小，应在回填时进行适量洒水，洒水量应按压实试验得出的数据进行控制。

4　总体施工方案与措施

本工程施工总体遵循“先施工深基坑，后施工浅基坑、先地下后地上、先围护后结构、先重要节点部位后常规部位”的施工顺序，即先施工有指令性工期的分部工程，后施工无指令性的分部工程，先施工对周边基坑施工、工期有影响关键部位，后施工对周边基坑、对总工期无影响部位。

4.1围护结构及桩基施工

施工进场后，首先需进行围护结构、抗拔装及车库桩基的施工。

隧道及车库均采用三轴搅拌桩做止水帷幕，其中隧道部分的止水搅拌桩兼做连续墙槽壁稳定作用，故总体施工程序先施工搅拌桩，后施工连续墙，保证搅拌桩施工28天后开始连续墙的施工，三轴搅拌桩施工速度稍快于连续墙施工，为兼顾效益及保证流水作业，三轴搅拌桩桩机与连续墙成槽设备的配置比例控制在2:5，错开28～30天连续作业。

隧道止水搅拌桩(三轴机)施工的同时，开始进行车库范围内的坑底搅拌桩(单轴机)加固，坑底搅拌桩工作量较大，且单轴机施工速度偏慢，考虑投入12台单轴搅拌桩机同时展开作业，即三轴和单轴搅拌桩施工基本可同期完成且合理错开了作业面。

隧道止水搅拌桩和连续墙施工的主要工作面分布在基坑边缘，只要连续墙钢筋笼加工平台设置在基坑范围外，基坑内满足抗拔桩(钻孔桩)的施工条件，所以止水搅拌桩和连续墙施工的同时可以同时投入4套钻孔桩机开始抗拔桩的施工，且作业面无冲突。

车库钻孔桩数量较多，为保证工期，需总共投入10～15台的钻机投入施工，施工进场后投入10台，隧道抗拔桩施工完成后，施工机械转移至车库钻孔桩工作面内施工。

降水井管的施工单独配备一台钻机施工，由于数量相对较少，可与钻孔桩(工程桩)施工错开同时进行。

2#泵站的连续墙施工与隧道连续墙施工同时完成，但主体结构施工不在关键路径上，其旋喷桩止水帷幕和基底加固安排在主体围护、桩基和降水井管等工作量完成之后后续施工。

围护结构、工程桩、坑底加固、降水井管等施工完毕后，开始进行预降水，同时对早期施工完成的连续墙开始冠梁及首道混凝土支撑的施工(冠梁及首道混凝土支撑采用早强混凝土)，预降水时间控制在20天以上。

4.2基坑开挖及结构施工

降水施工20天以上后，对地下水位进行观测，达到降水设计要求(基坑底1m),且混凝土支撑强度达到设计要求。开始基坑土方开挖施工，土方开挖配合结构施工分区、分段、分层开挖，为保证工期的按期实现，本工程土方开挖作业面分为2个，分别由各土方作业队分工完成。其中土方开挖1队负责西侧隧道基坑开挖及自西往东开挖车库基坑；土方施工2队分区开挖隧道东侧基坑。当基坑分段开挖至设计坑底时，配备结构施工队伍及时进行垫层、承台及底板的施工。隧道结构施工水平分段先施工底板、后施工侧墙及顶板，车库施工按结构层分层施工。结构施工队配置与土方施工队相同，各小分队独立配置相应的专业工种劳动力，满足结构施工的要求。其中车库部分结构施工分队的劳动力配置是隧道施工分队的2倍，以满足进度要求。

4.3基坑回填及装饰施工

结构施工完成后，分段进行回填，回填时注意分层压实，具备压路机碾压条件的，使用压路机碾压，无法使用压路机施工时，应采用蛙式夯机或羊角夯夯实。

车库结构施工完成后，进行车库内部装饰及门窗安装施工，隧道结构施工完成后，进行内部铺装层施工，该部分工作量不在关键路径上，安排专业施工队伍单独后续完成。

5　结束语

综上所述，对大基坑工程施工首先应根据工程的具体地点、交通、气候、材料运输与供应以及工程的具体情况，进行详细的调查和论证，确定工程具体施工步骤及施工方案，并制定相应的技术和管理措施。同时对施工中可能存在的缺陷和有可能无法完全避免的质量问题，也应准备相应的对策，从而保证工程的正常施工，也给业主提交一个合格的产品。当然，在工期、安全、环保、文明施工等诸多方面也应制定相应的措施和方案。

【参考文献】

[1]JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑科学研究院，2012.

[2]建筑工程基础设计与深基坑支护技术要点实用手册［M］.中国科技文化出版社，2009.