京唐港翻车机房基坑开挖技术总结

张 军

（中交第四公路工程局有限公司， 北京 100000）

1 工程概况

翻车机房工程基坑工程采取地下连续墙围护结构，开挖过程中浇筑圈梁竖肋作为支撑，开挖以机械为主人工为辅，施工时配合基坑内外同时降水。

土方开挖标高从－15.5m至＋4.6m,逐段过度。土方开挖总量：80780方，最大挖深20.1米。

2 工程特点分析

2.1 翻车机房土方开挖工程量大、基坑开挖深度大，投入机械设备多，挖土与圈梁及竖肋施工、降水施工同时进行，交叉作业，同时南侧临近廊道地连墙施工、廊道底板下旋喷桩的施工将对挖土作业造成一定影响，开挖施工难度大。

2.2 翻车机房地下连续墙基坑内及四周布有25口降水井。开挖至第四层时，挖掘机及装载机作业困难，将会影响挖土作业效率。

2.3 根据目前现场的施工进度情况，翻车机房圈梁、竖肋施工时间将安排在7月至 8月，处于雨季施工阶段，砼增长相对较快，但阴雨天气可能给开挖进度造成一定影响。

2.4 翻车机房圈梁、竖肋断面尺寸较大，属大体积砼结构，夏季施工如何采取有效的养护措施保证混凝土强度的正常增长，加快开挖进度是关键。

3 主要施工工艺及施工概述

3.1.基坑围护结构及其支撑结构

3.1.1 结构形式

为了防止翻车机房周围发生断层滑坡泥石流等灾害，也为了常规情况挡土防水，地下结构的地连墙共由40槽段组成，规格为：内径72m，壁厚1.3m，顶标高3.0m，底标高-31.0m； 中心坐标为X=4544089.523，Y＝444989.881。

翻车机房主体地连墙的结构是腰梁与竖肋结合的，上方有一道冠梁，顶标高为+3.0m，底标高+2.0m。下面有四道腰梁，腰梁周围有12道竖肋，竖肋断面尺寸为1.0×1.5 m， 腰梁断面尺寸为1.5×1.5 m及1.5×1.0 m。第一道腰梁底标高-2.5 m，第二道腰梁底标高-7.0 m，第三道腰梁底标高-11.0 m，最后一段竖肋底标高-15.5 m。 基坑开挖深度为20.1m，即从原地面挖至底标高-15.5m。冠梁混凝土强度设计等级为C25，腰梁和竖肋混凝土设计强度等级为C30。

翻车机房地连墙基坑内外共设置26眼降水井，其中基坑内8眼即是降水井又是减压井，基坑外18眼降水井。

所有井点均为大管完整井，井底标高-38.0m。减压井与降水井结构相同，且随挖随截断，不得妨碍挖土施工。

3.1.2 圈梁、竖肋施工工艺及概述

本工程的施工从圈梁和竖肋开始，按圈梁的设计尺寸自上而下依次进行施工。为了保证工程的质量，同时在预定期限内完工，实际施工较设计有所变化。首先是为了提高圈梁和竖肋的初始强度，将砼的配制强度由设计强度的 C25提高到了C35。其次，还在砼中掺加了 MRT复合防冻剂以满足冬季施工要求。最后圈梁是分段进行施工，竖肋也随圈梁逐段进行施工，每道圈梁最后施工的闭合段中掺加了15%UEA膨胀剂。 帽梁与第一道圈梁之间的竖肋与第一道圈梁一起施工，以此类推，后面相邻两道圈梁之间的竖肋与第二道圈梁同时施工。这样在保证工程质量的同时还能极大的缩短工期，加快施工进度。

进行各道帽圈梁施工时，为便于帽圈梁底部与竖肋结合处的施工，其竖肋施工缝位置留设在圈梁底以下600mm处，并由里向外作出向上20°的斜茬面，按规范要求甩出接头钢筋。其具体施工工艺流程图如下：

3.2 降水与基坑开挖

翻车机房基坑的前期挖掘是以反铲为主，人工为辅，后期挖掘是由于深度增加了，挖机不方便直接出土，还配有吊机吊土同时操作。此外，开挖前就布置了深井对其排水，同时结合露地明排水进行施工。

3.2.1 基坑降水

3.2.1.1 降水井布置

为了避免工程废水和下雨天的积水影响基坑开挖的施工条件，以及控制水位差，基坑内设置了很多眼降水井，内侧有8眼，外侧有18眼，井底到标线高度为40m。降水井管采用的是无砂混凝土管安装，管道外径为40cm，内径为32cm，井管外安装了两层尼龙滤网，管井外侧15cm内顶部3.5m左右范围内填充的是自然黏土，其他部分都填粗砂。

3.2.1.2 降水过程及技术要求

基坑开挖到0.0m标线时，J1～J18井开始降低水位，然后继续挖1.0m深的土就降低水位1.15m，以此类推，当挖至-16.0m，降水应保证不高于-18.2m的标线。

J19～J26作为减压排水和监测参考的重要管井，一定不能有堵塞。为了防止雨天大水将杂物带进井内，井口用水泥袋等物品将其塞住，冬天还用后草袋之类的东西将井口覆盖。基坑开挖过程中全程安排看护人员陪同看护，为了避免砂土杂物等掉入井中和避免水漫过井口，基坑内地下水位应保持在开挖面下 0.5m～1.0m之间，开挖过程中，周围要顺次进行。

施工过程中对翻车机房基坑外侧的塔吊基础等进行沉降观测，每周一次，未发现异常现象。施工期间要随时监测水位的变化。首先要提醒在场的施工人员要有安全意识，发现异常及时提醒。其次，相关的监测人员和管理人员要用合适的检测仪对水位、流量、含沙量等数据进行监测和记录，如有异常，应及时报告。特别是在降水期间，更应该增加监测次数，及时排查安全隐患，做到防患于未然。如果遇到降雨期间，雨水突然增多，或排水有困难，应及时做出相应对策，采取措施，各部门应积极配合，相互协调，避免意外的发生[1]。

3.2.1.3 降水效果及降水方法改进

降水初期采用逐个降水井进行降水的方法，降水效果不明显，而且控制水位容易出现超降水。通过不断摸索，后续施工中逐渐改进。

通过一个星期的抽水观察试验，基坑维护结构——地下连续墙起到了止水作用，而 2-1粉质粘土层透水性差，基坑内主要为土层残留水，受其影响降水井出水量小，回水时间长，井水水位不稳定，分层降水困难，以至于在实际检测中水位控制难度大，容易出现超降水，基坑外部降水井的情况要好些。为了配合基坑土方开挖所进行的分层降水，增加提前降水时间，把抽水时间、降水井回水时间进行适当延长。主要根据各个降水井的具体情况，对抽水时间由原来的 2分钟调整为 2～5分钟不等，（一次抽水水位不能满足要求的，必须进行补抽，然后再进行测量水位），回水时间也相应的调整为 40分钟左右然后再进行观测。降水井出水量小井内回水时间长时，井水水位不稳定，分层降水困难，把间隔的单个井进行适当的超抽，待抽水的井和未抽水的井的水位达到一个相对平衡。这样降水效果相对较好，也便于操作。

开挖过程中受粉质粘土层影响，降水效果不理想情况经常发生，根据实际情况进行明排降水，设置 1-2个临时集水井，根据井内土方含水量情况及土方开挖顺序设置集水坑，由YW型无堵塞排污泵将集水坑中的水排到集水井中，然后由XZW型排污泵将集水井中的水排到圈梁的排水沟中，由排水沟排入污水井中。

3.2.2 基坑开挖

3.2.2.1 基坑开挖概述

基坑开挖是有步骤的，主要分五步进行施工。反铲开挖依然占主要地位，在确定好帽圈量的基础位置后，配合人工开挖。在挖掘的后期，根据实际情况，特增加吊机吊土斗垂直运输的方式施工。 开挖半径为44.5m。 开挖时分五层施工：第一层开挖范围为+4.5m～-2.5m； 第二层开挖范围为-2.5m～-7.0m； 第三层开挖范围为-7.0m～-11.0m； 第四层开挖范围为-11.0m～-15.5m。 其基本工艺流程如下：

3.2.2.2 基坑开挖的主要施工过程及施工工艺

①第一层土方开挖

开挖范围为+4.5m～-2.5m，深度7.0m。土方开挖分四个阶段进行，①区→②区→③区→④区，见第一层土方开挖断面示意图。 地质主要为：杂填土、粉细砂和粉质粘土。

第一层土方开挖断面示意图

第一阶段：该阶段主要是配合帽粱砼浇注施工而进行，保证帽梁施工，靠地连墙挖宽不小于 3米。当机械开挖到一定程度时，改为人工开挖，施工人员根据设计的位置及标高线决定挖土的量和度。当挖到竖肋位置的时候，先根据测量控制点挖出预留筋（共三根），工作人员依据中间预留筋的位置重新把握位置和标高并进行放线，并记录中心点坐标，以便以后施工参考，为防止超挖必须以人工进行开挖。

第二阶段：当帽梁进行砼浇注时，可观察实地情况，然后开挖基坑中部土方②区。当砼浇注进行到一定时段后，帽梁砼强度达到 75%左右时，施工场地即可增加临时施工道路，临时施工道路的铺设程序为:根据天气和施工实情，先清理掉泥土和建渣，当看得到沙土层时，将土层压一遍，浸湿之后，再铺山皮石。

一层土方开挖平面图

施工初始阶段由两台长臂反铲开挖南半部分，从内至外，挖出的土方由自卸汽车运输到制定位置，临时的运输道路根据实地情况而定，但一定要保证安全和方便。

内导墙合帽梁基槽开挖结束后，再增加两天反铲，这部分的施工可以与帽梁处施工同时交叉进行。

第三阶段：③区土方开挖需要帽梁砼达到设计强度的75%时开始，先安排三台长臂反铲挖基坑外的土方，也由自卸汽车通过临时运输道路运输到制定位置。从上图可以看出，在这一阶段的施工时，反铲可以直接将土方装进自卸汽车，反铲无法直接装土的地方，可以在基坑内再安排三台反铲施工。

第四阶段：随圈梁、竖肋施工，组织进行④区土方开挖。基本施工方法为接力挖土法：其中2台EX220反铲在基坑内进行挖土作业，4台EX220反铲在基坑内负责倒土并开挖，2台长臂反铲在基坑外进行接力挖土，配备8～10台15t自卸汽车进行运土。

②第二层土方开挖：开挖范围为-2.5～-7.0m，深度 4.5m。土质主要为①2粉质粘土和①3粉细砂。分三个阶段开挖：①区→②区→③区，见第二层土方开挖断面示意图。

第一阶段土方开挖：在第一层圈梁及竖肋砼未达到设计要求 75%时，开挖①区土方。

此阶段投入12台反铲，分成3条作业线由基坑中心向后退行接力挖土。每条作业线，基坑内布置2台EX220负责开挖、1台DH300中长臂反铲倒运，基坑外布置1台长臂反铲从基坑内挖土，另配1台装载机负责装车，8～10台自卸汽车进行运土。

第二阶段土方开挖：当第一层圈梁及竖肋砼达到设计要求的 75%时，进行②区土方开挖。开挖方法同第一阶段。

第三阶段土方开挖： 在进行二层圈梁、竖肋施工的同时，开挖③区土方。开挖方法同第一阶段。

第二层土方开挖断面示意图

第一阶段：在第二层圈梁、竖肋砼未达到设计要求 75%时，开挖①区土方。开挖方法同第二层。此阶段投入12台反铲，3台装载机，分成3条作业线由基坑中心向后退行接力挖土。每条作业线，基坑内布置2台EX220、1台DH300中长臂反铲，基坑外布置1台长臂反铲、1台装载机。

第二阶段：在二层圈梁、竖肋砼达到设计要求的75%时，进行②区土方开挖，见三层土方开挖平面图。分 2个作业区由远及近分别向反铲接力平台处开挖，挖土方法同第二层。开挖同时进行圈梁、竖肋施工，将最后长臂反铲够不到的土方用基坑内反铲倒至③区内，使圈梁竖肋闭合。

第三阶段：在圈梁、竖肋施工同时开挖③区土方。开挖前先回填 3座反铲接力平台，平台顶标高-7.0m，半径5m，边坡1：2。开挖方式与第二阶段相同。

反铲接力平台的布设方法和位置见后面断面图及平面图，为便以施工，可适当调整

第三层反铲接力平台断面图

第三层、四层反铲接力平台平面布置图

第三层土方开挖断面示意图

此层土方开挖分两次施工，及-14.5m以上部分和-14.5m以下部分。

1）-14.5m以上土方开挖：当第三道圈梁竖肋的砼的强度未达到设计强度的75%时，开挖断面图中①部分及竖肋坑位置土方，该部分土方开挖仍采用反铲接力挖土方式施工，开挖时选用两个挖土平台出土，即西北挖土平台和东南挖土平台。开挖顺序、开挖断面如下图：

第四层桩间土开挖顺序

四层土方开挖断面图

2）-14.5m以下土方开挖：第三道圈梁竖肋的砼的强度达到设计强度的 75%后，即可向下开挖。开挖标高和开挖范围如下图。

为了避免机挖过程中出现超挖，开挖施工中需预留20-30cm的备挖区，以备人工挖掘。同时测量人员要配合挖土人员控制好标高，以及实际的测量线，随施工的进行在特殊的点做好标记。

施工前期主要是利用反铲接力去开挖，到一定时期后，剩余土方需由臂长更长的反铲，且接力平台中间不设倒土平台，倒土倒在开挖标高处平台顶部。基坑顶东南挖土驻车平台配备EX800进行挖土，由于仅有一台EX800，当此处不能继续挖土时则移至西北挖土驻车平台，替换下此处挖土设备继续挖土施工，应尽量减小挖土接力平台的体积，减小吊土施工的工程量。

吊土施工：吊土施工是在挖土设备无法操作的时候使用的。吊土施工需采用50吨以上汽车吊，且垂直吊土运输。汽车吊于基坑顶部挖土驻车平台驻位，配备现有土斗（尺寸：长3.0m，高1.0m，顶宽1.5m，底宽2.0m），基坑内反铲装土后，由汽车吊吊出。为保证施工的安全性，土斗的装载量一定不能超过限定标准，且不能过满。施工过程中，基坑内外均需要专业的工作人员指挥。

土方开挖设备的吊入、吊出，采用250t履带吊进行。

4 施工评议及常见问题的解决方法和建议

4.1 基坑围护结构

基坑围护结构的施工工艺满足施工要求，进度合理，结构稳定，为后续施工创造了有利的条件。地下连续墙施工过程中扩孔极少，基本未对基坑开挖及圈梁竖肋施工造成影响[2]。地下连续墙的止水作用较为理想，在基坑开挖前期、中期，只在外围降水不及时的情况下有极少渗水点，未对基坑开挖及圈梁竖肋施工造成影响，至开挖后期，翻车机房地下连续墙与廊道地下连续墙槽段衔接不理想，渗水情况严重，经过封堵和导流，渗水基本得到控制。

4.2 支撑结构

支撑结构的施工结构稳定，未影响施工。经总结，由于支撑结构和基坑开挖穿插进行，期间的干扰大，如施工安排不合理会直接影响施工进度，所以，在施工前必须合理的安排施工进度计划，合理的规划，开挖必须以为支撑结构施工创造工作面为主，支撑结构施工为开挖施工创造施工条件。本工程施工中安排合理，未因此而受到影响。

4.3 结构的安全稳定

围护结构和支护结构的变形观测由一航院负责，施工过程中我单位积极的与其沟通，随时了解开挖过程中围护结构和支护结构的变形情况，未发现异常。由此证明本工程的围护结构、支撑结构形式和基坑开挖及降水工艺满足施工要求。

4.4 基坑开挖

基坑开挖工艺合理、施工进度快，满足后续施工要求。同煤五期翻车机房基坑开挖相比，煤五期翻车机房基坑开挖的基本方案是于中间位置设置集土平台，四周开挖倒土至集土平台，由倒土平台修筑施工通道引至基坑外侧，土方经一条施工通道运输至基坑外侧弃土点。该方案减少了基坑开挖和支护结构施工之间的干扰，但出土点少，施工效率较低。且其后期开挖主要以吊机吊土为主，施工进度缓慢，进而影响后续施工。本工程施工过程中充分考虑的此问题，分别设置3～4个出土点，将集土平台设置于基坑的东北、西北、东南和西南四角，通过合理的安排把基坑开挖和支撑结构施工之间的干扰减少到最小，开挖倒土效率高，施工进度快。而后期开挖充分的利用了EX800长臂反铲，倒土效率远大于吊机吊土，煤五期后期基坑开挖吊土耗时近半月时间，而本工程后期吊土时间减少到了3天，吊土与长臂反铲倒土穿插进行，大大的缩短了后期土方开挖的时间。

4.5 降水

本工程中基坑降水基本满足要求，配合明排，为基坑开挖和支撑结构施工创造了干地施工的条件。但其施工过程中也存在问题。前期由于对降水设备性能不了解和操作人员不熟练的原因，经常出现超降水，但随着施工摸索，短时间内解决了此问题，未造成影响。在施工中发现，受土层地质条件的影响，降水过程比设计预想要长，提前基坑开挖 1天进行降水明显不能满足要求，后续施工中基坑分层开挖前，提前降水时间增加为2天，降水情况有明显转变。

本工程降水井管材选用外径400mm，内径310mm，无砂混凝土管，随基坑开挖挖深增加，井管逐段去除，开挖过程中井管不易保护经常发生土方坠落井内，堵塞降水井情况，给施工带来麻烦。而煤五期翻车机房降水井管材选用的是长12.0m的φ400钢管，安装后不再作处理，井管易保护，基本不会发生堵塞降水井的情况。以后施工中可借鉴。