淤泥质土深基坑土方机械开挖施工技术

2018-06-04王熙

建筑机械 2018年4期

王熙

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

1 工程概况

宁波山语城项目位于宁波市象山县大目湾新城新乐北路与规划六路交口处，总建筑面积84696.06m2，位于地下1层。工程共分为2个标段，9～16#楼（3层联体别墅框架结构）、20～23#楼（11层框剪结构）、24#楼（二层物业房）为Ⅰ标段；1～8#楼（3层联体别墅框架结构）、17～19#楼（11层框剪结构）为Ⅱ标段。其中Ⅰ标段总建筑面积为50640.58m2，地下室建筑面积19600m2。Ⅱ标段总建筑面积34055.48m2，地下室建筑面积15245.24m2。抗震设防烈度为6度，耐火等级为2级，屋面防水等级为Ⅰ级，合理安全使用年限为50年，地下室耐火等级为1级，防水等级为Ⅱ级。工程桩为钻孔灌注桩，基坑支护结构采用Ф700＠500双头水泥搅拌桩重力挡墙加大放坡，西侧为支腿型挡墙。

2 工程地质与施工条件

2.1 地下水情况

水文地质条件较简单，根据沿线地下水的含水介质、赋存条件、水理性质和水力特征，与本工程有关的地下水主要是第四系松散岩类孔隙潜水及深部弱承压水，弱承压水对基础施工影响较小。地下水主要接受大气降水的入渗补给，以侧向径流及蒸发为主要排泄途径，水位变化与赋存区域的环境关系密切，年最大变幅小于2m，勘察期间测得地下水位埋深0.20～1.30m，标高为2.34～3.34m。经现场测量，⑦-1层粉砂夹粉质粘土层承压水水位埋深为12m。本工程采取的地下水水样为孔隙潜水与承压水的混合水。

2.2 开挖阶段时气象情况

根据现场进度预计开挖时间为5～8月。此阶段月平均降水量1400mm以上。此时对基坑开挖、支护和施工将产生不利影响。影响象山的台风主要集中在7～9月，平均每年2.8个，年平均风速5.2～5.4m/s，年最大风速34.0～40.0m/s，极大风速大于40.0m/s。

2.3 开挖深度及工程量

工程±0.000相当于黄海高程5.500m，槽内自然地面标高相当于黄海高程2.900m，地下室基础底板顶标高相当于黄海高程0.3m，底板厚450mm（地库范围）、600mm（别墅）、1000mm（高层）、垫层300mm，则开挖底标高相当于黄海高程分别为-0.45m、-0.6m、-0.1m；电梯井垫层底标高为-2.6m。土方总开挖量约11.9万m3，其中I标段6.2万m3，II标段5.7万m3。

2.4 施工特点

本工程基坑西侧地形结构复杂，开挖时放坡要符合设计要求，及时护坡，并重点监控围护结构的变形和位移情况；本地区处于沿海地区，土质属于淤泥质土，土质软弱；部分工程桩超顶，开挖前须标出超高桩的位置，开挖时工程桩、围护桩周边要放慢速度，且桩周边30cm采用人工开挖；围护挡墙易变形、位移，施工时须密切监视其位移量，从而可以对其采取及时的加固措施；本工程施工期正处于雨季，增加开挖难度，开挖时应充分考虑雨季施工的措施；本工程开挖深度较浅，大面积开挖深度均在3m左右。

3 施工准备

3.1 测量控制网设置

放线之前与建设单位履行正规的测量基准点资料和桩点的交接手续，设置测量控制点，测定围护边线与桩位［1］。控制点应不受施工影响。水泥搅拌桩挡墙加大放坡支护体系，变形可能较大，轴线、高程、周边环境检测控制点尽可能远离基坑且埋设牢固可靠，建立好初始值和档案资料。挖土开始后，及时根据基坑监测单位提供的水平位移等观测结果，发现问题及时采取措施［2］。

3.2 施工机械和人员配备

施工机械和人员配备如表1所示。

表1 机械及人员配备表

3.3 坑外主要施工道路及出入口设置

施工前先按总平面布置图要求完成施工主路（20厚C25混凝土面层）的硬化工作。共设置3个主要出入口，其中Ⅰ标段2个，Ⅱ标段1个。同时在现场出入口内处设置冲车台和沉淀池，冲车台同大门同宽，冲车台两端向内倾斜（如图1）。

图1 冲洗槽示意图

4 开挖方法

4.1 开挖原则

遵循“开槽设撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”五边法（即边挖土、边凿桩、边做排水沟集水井、边浇垫层和边砌砖胎膜）快速施工［3］。机械挖土速度应以垫层进度快慢来调整。同时垫层混凝土和砖胎模粉好后应跟随进行防水层施工。

4.2 开挖方法

土方开挖共分为3个阶段。1阶段：放坡卸土施工；2阶段：中心岛开挖至底板垫层底；3阶段：承台、地梁、集水井、电梯井坑中坑开挖。

4.2.1 第1阶段土方开挖

（1）开挖路线。

以后浇带为分界线划分为4个区域5个批次进行开挖，结合现场实际情况，每区域分成若干开挖段（见图2），4个土方开挖组同时开挖，在2个标段结合处4-1区、2-2区以及1-1区、2-1区要做到同时开挖，避免产生高差，造成土体滑坡，出现质量安全隐患。开挖顺序如下：

1批次：1-1区、2-1区、4-1区、2-2区；

2批次：1-2区、4-2区、2-3区；

3批次：4-3区、3-1区、1-3区；

4批次：4-4区、3-2区；

5批次：4-5区、3-3区。

图2 土方开挖区域划分图

（2）土方开挖。

基坑周围开槽设坡、做护坡，开挖深度由自然地坪到水泥搅拌桩挡墙顶标高北侧2.0m、东侧1.0m、南侧2.0m，西侧2.5m，即挖深北侧2m，东侧2m，南侧2m。西侧无放坡。用多台PC200挖机分段分层开挖，及时边挖边作好护面和排水设施，桩顶浇筑100mm厚C15混凝土，混凝土内设25×25×0.8mm钢丝网片。地表面排水沟（包括挖土）具体做法如下：离边坡上口0.5m处设置砖砌排水沟，墙身宽度120mm，排水沟300×300mm（内径）用M5水泥砂浆砌筑，沟底做100厚C15混凝土，然后沟底和沟壁统一做1∶2水泥砂浆粉刷，排水沟沟底的坡度为0.3%～0.5%，坡向出水方向。并每隔20～25m设立一个内径为500×500×600mm的砖砌集水井，井底应低于相邻排水沟300mm，将经过沉淀后的地表水排入河道。在放坡坡面上用70mm厚C15素混凝土护坡，并在坡面上间隔5.0m设置Ф50的PVC排水导管，排水导管设置在杂填土与原状土交界处。并在沟边混凝土地面上设1.2m高防护栏杆。排水沟内侧需沿基坑做2m（宽）×10mm（厚）的混凝土硬化面。此阶段土方完成后，铺设好坑内第二阶段土方开挖临时道路（地表排水沟剖面如图3）。

图3 地表排水沟剖面图

4.2.2 第二阶段土方开挖

除确保搅拌桩期龄达28d外，还与支护单位联系进行抽芯检测，取芯数量不小于总数的0.5%，且不少于3根（挡土、支墩和坑中坑搅拌桩各不少于1根）确认水泥搅拌桩挡墙强度达到0.8mpa后方才进行开挖。

首先，按照不同区域开挖时的施工道路平面布置图，进行施工便道的填筑工作，满足施工车辆的行走要求。在2个标段结合处，要协调施工队伍同时开挖，避免不同时开挖造成安全质量隐患。采用台阶式退挖开挖方式，由PC200挖机先挖掉表皮渣土，厚度1.5m左右，然后再用挖机进行2次开挖直至设计标高。台阶下步挖机挖出的土方运到大挖机PC200工作回半径以内，临时堆土高度不超过0.8m。再由台上PC200挖机负责装车运出。运土车辆停在挖机后侧，挖机旋转180°装土。土方全部从南侧、北侧及东侧出土口外运，本次土方开挖，台阶下挖机下必须铺设路基板，台阶高度视土质及气候情况按1.5～2m留置，台阶宽度8m左右，台阶放坡视土质控制在1∶2～1∶3。以开挖时土体稳定，不滑移为控制标准。停挖后的留坡坡度为1∶2。退挖到最后出土平台位置处，剩余土方用长臂挖机进行开挖收尾。

垫层应随挖随浇，严格控制暴露时间，开挖到标高后要及时浇筑垫层，严禁过夜浇筑。内部基坑土方暴露时间控制在6h以内。

同时利用后浇带边挖边作好和排水盲沟，盲沟宽300×300mm，沟内填筑碎石。在后浇带相交处设置500×500×600mm集水井，经沉淀处理通过污水泵抽出排入水道，开挖剖面图如图4。

图4 2阶段土方开挖剖面图

4.2.3 第3阶段土方开挖（承台、地梁、集水井、坑中坑）

机械大面积开挖至板底标高后停止，基坑周边的承台、地梁应采用人工开挖与小挖掘机（PC120）清除相结合的方式进行开挖，到设计标高后立即铺设垫层做胎模，周边的承台应挖1个做1个，底板大面积挖土应边开挖边浇垫层，如垫层铺设速度跟不上，应放慢开挖速度。垫层应浇捣至围护桩边。不能犯盲目只管快速挖土。垫层应随挖随浇，严格控制暴露时间，基坑四周8m范围采用C20厚300mm混凝土代替结构垫层封底，在3～4h内完成，内部基坑土方暴露时间控制在6h以内，垫层应浇至围护体边顶住围护桩。

坑中坑开挖，坑中坑开挖深度1.6m。待坑中坑四周完成垫层封底后，利用小型挖机对称开挖，防止单向开挖导致挡墙失稳。在挖土过程中，严禁挖掘机停在挡墙上施工。

4.2.4 东、西侧挡墙处土方开挖

由于东侧支护形状多为直角形，开挖过快容易使支护结构产生不稳。因此在土方开挖时应隔一挖一开挖，在完成垫层浇筑后在开挖下一个。并且每次均应从阴角开始，在未浇筑混凝土垫层前严禁开挖下一个。