水利灌区隧洞深基坑的土方开挖及质量控制

王泓智，杨尚诚

（江西精诺检测有限公司，南昌 330201）

0 引 言

水利灌区隧洞深基坑的土方开挖工程量比较大，影响施工安全和质量的因素比较多，采用”先深后浅”的开挖方式即先开挖深基坑，再开挖浅基坑，边开挖边支护的方法，可保证每道工序，都能顺利开展。同时为了尽快安排动土开工，加快施工进度，采用机械挖土，人工配合修整的方法，有助于加快施工速度，尽快完成施工任务。

1 工程概述

源头隧洞改建工程建设桩号为13+900-14+600段，全长700m，经现场实测，天然渠道渠底覆盖层顶面至设计隧洞底板开挖面（原覆盖层厚约3m，原隧洞拆除最大高差约2.5m，原隧洞底板至设计隧洞开挖底板最大高差约0.5m）,高差约6m；且天然渠道渠底覆盖层顶面至原渠道坡顶最大高差约5m。该工程基坑开挖深度超过了5m。根据地勘资料及现场实际看，各部位土质分布情况如下：天然渠道3m 厚覆盖层为常年冲积粉砂性土；原渠道边坡上部2.5 ～3 厚为粉质砂性土，下部红褐色砂岩；原隧洞边墙及底部均为红褐色砂岩。改建隧洞为矩形C25 钢筋混凝土箱涵结构，箱涵内空为2.2m×2.2m，壁厚为0.3m。

2 基坑的土方开挖

2.1 土方开挖方法的选择

本工程水利灌区隧洞深基坑的土方开挖工程量比较大，为加快施工速度，在合同固定的工期内完成施工任务，本工程水利灌区隧洞深基坑土方开挖采用了湿法作业，在开挖之前提前进行洒水润湿处理，并结合天气情况，不定期的重复洒水。通过现场地质勘察，本工程深基坑开挖范围内土石层包括砂性土层、强风化土层、中风化岩层，适宜采用分层开挖的方式，开挖范围严格按照施工图纸来确定。

先开挖原渠道边坡土方，开挖到-4.0m 深的位置，严格按照1∶1.5 的比例进行放坡，然后再进行下部岩石开挖，按照1∶1 的比例进行放坡。每层开挖前，都需要提前设置好排水沟，并保证场地内排水通畅。在进行土方外运时，需要计算好基础回填所需要的土方量，用于回填的土方需要堆放在指定位置， 其余土方全部外运倒弃。若在土方开挖中遇到了下雨天，已经开挖完成的边坡尚未进行支护，需要采用彩布条对边坡进行覆盖，从基坑顶覆盖到基坑底部，以防止雨水直接冲刷边坡土方，引起边坡失稳和其他安全问题。

2.2 监控量测

在案例工程施工中，为有效把控水利灌区隧洞深基坑土方开挖的范围，避免发生超挖和欠挖问题，需要对整个施工过程进行全方位的监控量测。通过平面控制、高程控制相互结合的方法，为水利灌区隧洞深基坑土方开挖提供有效的参考和指导[1]。

平面控制：通过经纬仪按照平面控制网的要求，测放出土方开挖的轴线，同时在场地上做好轴线控制点，同时不定期的进行复测，特别是在正式测放前，需要进行复核，确认全部达标后，才能进行细部侧放。确定好的平面控制点打设上木桩，木桩打入地下的深度控制在100～200mm 之间，并于控制点外砌筑上2～3 块砖，中间浇筑上素混凝土，以免受到外界因素的影响发生误差过大问题。

高程控制网：按照地下工程和地上结构工作分段施工的特点，本工程高程控制网采用了分段测设的方法，为保证高程测量的一致性，要及时进行复测，最好每周监测一次。本工程高程控制网的精度等级和测量方法如表1 所示。

表1 高程控制网的精度等级和测量方法表

2.3 清基

当水利灌区隧洞深基坑每个施工段机械开挖的基底标高达到30cm 以上后，邀请建设方、设计方、勘察方、监理方、质量监督方等对地基进行钎探检测[2]。保证地基的各项标准和质量全部达到设计要求后，才能进行清基操作。本工程清基操作时，采用机械清基为主，人工辅助的方法，清基形成的土方通过手推车推送到基坑顶部的指定位置，再通过装载机进行外运处理。人工清基操作时，现场测量人员要随时跟踪测量抄平，严禁发生超挖和欠挖问题，要保证能够一次开挖到位，避免反复清基。

2.4 基坑临边防护

在水利灌区隧洞深基坑施工现场的每个入口，在醒目的位置设置上警示标志，以免无关人员误入，引起安全问题。在本工程的基坑中，要设置栏杆的保护，栏杆应该由上、下两道横杆及立杆共同构成，横杆和立杆均使用外径φ48.3 mm、壁厚3.6 mm 厚的钢管，通过扣件连接。上端的手柄距地面1.2m，中间的手柄距地面0.6m；两根柱子之间的距离是2m，柱子的底部是500mm 的深度，并用200mm高红白色的护墙，护栏上用2 000 目的密眼网围起来[3]。在防护栏杆上，要以10 m 的间隔安装夜间警示灯，并在外面挂上“临边危险，注意安全”的警示牌，在里面挂上“一定要当心，土方坍塌”的警示牌。护栏钢筋用红色和白色油漆，每一种油漆之间的间距为40cm。

2.5 基坑坍塌的预防措施

1）在基坑开挖之前，根据基坑围护结构的安全等级、基坑周围环境、基坑开挖深度等因素，对基坑围护结构进行合理的设计。在基坑顶面没有重大建筑物、场地有一定的下坡情况下，可考虑将斜坡率方法应用于基坑开挖。根据工程经验，并对现有的稳定边坡进行坡率分析，以此做为一般的坑壁坡度。在开挖面不能达到设计斜坡率的情况下，必须对开挖面进行支护。在进行支护施工时，应根据基坑围岩的安全级别来进行。第一等级和第二等级的坑壁宜采用钻孔灌注桩支护，第二等级和第三等级坑壁宜采用土钉支护。

2）要强化对工程建设的质量监管，对工程建设中的原材料和半成品要按照相关的工程建设验收规范对工程建设中的各个环节进行检测。对支护体系自身的检查，要按照支护体系的型式来进行，在浇筑混凝土时，要检查桩的完整性等。

3）要强化地面排水管理，在基坑开挖之前，要对周围的地下管道进行全面排查，防止地下管道因开挖而损坏，引起管道破裂、漏水等现象。与此同时，为了降低地表水渗入到坑壁的土体，基坑的顶部周围应该使用混凝土将其封闭起来。在施工现场中，应该设置地表排水系统，对雨水、施工用水、从降水井中抽取的地下水等展开有组织的排放。对坑边的积水坑、降水沉砂池应该进行防水，以避免产生渗漏。在采用支护结构的坑壁上，应该设立一个排水孔，排水孔倾斜角度控制在5%以下，排水口的距离控制在2～3m 范围内，其位置应呈“梅花型”，以降低土体含水率，及方便观察基坑周边土体内地表水的状况，并及时采取相应的措施。

4）对支护结构进行了现场监测，既对基坑顶部的水底位移及竖向位移、基坑顶部的建（构）筑物的变形等进行了监测，以避免其垮塌事故的发生。

3 基坑施工质量控制措施

3.1 物资材料方面

项目部物资部负责物资的统一采购、供应和管理，并按照 ISO—9001∶2000 的质量标准，对需要采购的物资和由分供方提供的物资，展开了一系列的质量检查和管理工作，具体的做法是：

1）在采购物资之前，从三个符合条件的分供方中挑选出一个，并将其样品和样件提交到技术部、商务部，由负责人对其技术资料和价格审核后，再提交给业主方，如果没有得到业主方的批准，就不能订购[4]。

2）在所签订的合同中，对所购买的材料在技术、质量和质量保证等方面需做出明确的规定。

3.2 工序控制方面

在工程建设过程中，严格实行自检、互检和交检的“三检制”。对所发现的问题，要有检查的记载，要有改进的对策，要有复查的结果[5]。在每一个分项工程中，都要实行样板的引导，并经过项目部和监理的验收，从而达到对做法的认可，质量的认可，在建设的时候，要把样板作为一个出发点，组织好一周一次的品质会议，以保证整个过程的质量。与此同时，还应构建起一套质量咨询制度，对所发现的产品质量问题，进行现场诊断，进行现场分析，并在现场提出解决方案。

3.3 优化措施方面

设立施工品质咨询系统，避免同样的问题发生两次，达到不断改善的目的。在处理沟、坑的时候，可以把坡脚处的塌方进行清理，并采取临时支护（例如，堆装土编织袋或草袋、设支撑、砌砖石护坡墙等）措施。该降雨系统，除了上部滞留水无法完全排出，在井下降雨后，在井下的井下水位降至基底以下，进行集中排水。降低到基础高度50cm，以确保干底作业的安全。

在沙土地层中挖掘时，若长期暴露于空气中，很容易导致土壤中的水流失，一旦受到干扰，就可能造成沙土的片状剥离。为了降低对砂层的干扰，缩短从清坡到支护的时间，将开挖分段长度减至3～5m 一段，并对施工工艺进行了调整，在清坡结束后，马上编网并进行喷射。在地下污水管非常接近边坡的地方，由于土壤质量比较差，不能按原来的方案进行，可以在挖掘到污水管顶标高时，打入垂直钢筋，避免部分土体坍塌，随后持续下挖，进行支护。

在工程建设和挖掘的全过程中，对邻近地面和地物的裂缝和变形进行持续观测。在通常的条件下，地面上的微小裂纹以及临近基坑的普通建筑装饰层的微小裂纹都属于正常现象，但是需要对其进行跟踪，并及时进行针对性的处理。在裂缝发生、发展、扩展的同时，应暂停原计划的施工工艺，调整支护参数，并对其进行加固。在基坑顶面水平位移占当时开挖深度的比例＞5‰的时候，要注意加强监测，并及时进行支护加固，在需要的时候还要增加其他支护方式[6]。在对雨后产生的地表裂缝进行观测后，若未再扩大，则应立即进行混凝土净浆的灌注，尽可能地将地下及近地表处的裂缝封闭起来，并可阻止地表水向坡体渗透。

4 施工效果分析

在案例工程水利灌区隧洞深基坑的土方开挖施工中，对施工全过程的每个细节和施工质量进行严格控制，保证了各道工序的顺利开展。尤其是通过水平和高程的监控量测，为深基坑土方开挖提供了真实有效的数据支持，避免了超挖和欠挖问题的发生。同时通过对深基坑的临边支护，保证了施工的安全性，避免了安全事故的发生，取得了良好的质量效果、安全效果。

5 结 语

综上所述，结合实际案例，分析了水利灌区隧洞深基坑的土方开挖及质量控制，结果表明，水利灌区隧洞深基坑的土方开挖范围大，影响施工质量和安全的因素比较多，任何一个细节把控不当，都会影响到最终的施工质量和安全性。因此，在具体施工中，必须充分结合地质条件、水文条件、气候条件等制定科学的施工方案，选择有效的施工技术，并加强监控量测，清基，基坑临边防护，同时加强对物资材料、工序控制、纠正措施等进行严格控制，有效保证临时施工质量和安全性，可为类似工程施工提供参考。