施偉

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，全國掀起大型高層建筑、城市軌道等建設(shè)熱潮，深基坑隨處可見，地下空間結(jié)構(gòu)向深大方向發(fā)展，在基坑工程施工過程中，經(jīng)常會發(fā)生基坑坍塌、圍邊環(huán)境受損、墜落物傷人、工期延誤等質(zhì)量（安全）事故。特別是市中心繁華地段，周邊環(huán)境復(fù)雜，如何安排施工順序，順利地進(jìn)行土方開挖成了基坑施工的重中之重的工作，在施工中采取各種技術(shù)安全措施和應(yīng)急措施，這些都關(guān)系到工程的質(zhì)量、工期、成本、安全。

1 工程概況

誠毅廣場站位于廈門市集美區(qū)集美新城中心，在縱八路與規(guī)劃新盛路的交叉口。車站沿縱八路敷設(shè)，呈東南-西北走向，為地下兩層高度為12m的島式站臺車站，雙柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，車站建筑面積11192m2，附屬結(jié)構(gòu)包括4個(gè)出入口和2組風(fēng)亭。工程地質(zhì)情況：根據(jù)詳勘報(bào)告，車站范圍地層為：＜1-2-1＞粘土質(zhì)素填土，＜3-1-2＞黏土，＜3-4-1＞中砂，＜3-4-2＞粗砂，＜4-2＞淤泥質(zhì)土，＜11-1-2＞殘積可塑狀砂質(zhì)粘性土，＜11-1-3＞殘積硬塑狀砂質(zhì)粘性土，＜17-1＞全風(fēng)化花崗巖，＜17-2＞散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。車站底板主要位于＜11-1-3＞殘積硬塑狀砂質(zhì)粘性土和＜17-1＞全風(fēng)化花崗巖，部分位于＜3-4-2＞粗砂。

2 密集內(nèi)支撐條件下的基坑施工難點(diǎn)及技術(shù)方案比選

2.1 密集內(nèi)支撐條件下的基坑施工難點(diǎn)

（1）本工程工期非常緊張，根據(jù)地鐵整體施工工期要求，本站需要在年底前具備盾構(gòu)機(jī)始發(fā)條件。車站內(nèi)支撐體系密集，中間設(shè)計(jì)有格構(gòu)柱、鋼連系梁，操作空間狹小，機(jī)械開挖難度大，出土方式困難。如何合理地安排機(jī)械開挖并選擇合適的開挖方法，滿足深基坑安全和車站的節(jié)點(diǎn)工期成為最大的難點(diǎn)。

（2）基坑開挖深度大，車站結(jié)構(gòu)段為淤泥質(zhì)黏土、含有機(jī)質(zhì)粉砂、全風(fēng)化花崗巖，均勻性、自穩(wěn)性差，遇水易軟化及崩解，在動水頭作用下，容易產(chǎn)生管涌、流土等滲透變形現(xiàn)象，因此基坑期間如何保護(hù)密集的支撐體系，嚴(yán)格控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移及垂直不均勻沉降，確?；臃€(wěn)定是本工程的重點(diǎn)。

2.2 密集內(nèi)支撐條件下的基坑施工技術(shù)方案比選

明挖順作法深基坑應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)工況和水文地質(zhì)條件制定基坑開挖方案時(shí)，充分利用"時(shí)空效應(yīng)"以提高工程施工質(zhì)量，確定合理的開挖順序及每步開挖土體的空間尺寸，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果不斷調(diào)整優(yōu)化深基坑開挖施工技術(shù)參數(shù)。

2.2.1 縱向放坡開挖技術(shù)

采取從基坑一端向另一端延伸的分倉放坡開挖技術(shù)，由端頭井進(jìn)行土方開挖，拉坡出土，開挖到基底。優(yōu)點(diǎn)是基坑土方運(yùn)輸方便，投入機(jī)械少，可有效地減少基底外露時(shí)間。缺點(diǎn)需要提供運(yùn)輸通道，鋼支撐，混凝土支撐不能及時(shí)架設(shè)安裝，影響基坑的總體安全。本站地質(zhì)條件復(fù)雜，存在砂層、淤泥質(zhì)黏土層，因此開挖技術(shù)不適合本站深基坑施工

2.2.2 分層開挖技術(shù)

采用反鏟挖機(jī)與小型挖機(jī)配合分段、分層開挖，挖至第二層支撐下采用小型挖機(jī)挖土、倒土，由大挖機(jī)裝車分層開挖技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是小挖機(jī)靈活，不影響鋼支撐的架設(shè)，同時(shí)兩側(cè)預(yù)留梯形土壁作為基坑臨時(shí)支撐，抵抗基坑兩側(cè)土壓力，防止基坑變形，降低了基坑安全；趕工期時(shí)可投入長臂挖機(jī)進(jìn)行開挖裝土。缺點(diǎn)是投入機(jī)械多。

根據(jù)盾構(gòu)工籌的要求，既要保證基坑安全又要滿足施工進(jìn)度的前提下，確定本站采用分層分段開挖技術(shù)施工。

3 密集內(nèi)支撐條件下的基坑開挖施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 誠毅廣場站基坑開挖施工段劃分

為保證按期提供盾構(gòu)始發(fā)條件，本站土方開挖及結(jié)構(gòu)施工從車站小里程端向大里程端施工，每段開挖長度約為20m，實(shí)際施工中考慮斷面變化、變形縫、跨度等因素，按實(shí)際情況分段，并根據(jù)支撐位置調(diào)整每段開挖長度。在每段開挖長度范圍內(nèi)再分小的亞層，每個(gè)小的亞層長度為6m，高度為3m，進(jìn)行開挖，嚴(yán)禁挖成鍋底狀；每開挖一小段（6～8m）后，及時(shí)架設(shè)支撐，首層開挖完成后施作鋼筋混凝土冠梁及支撐梁，達(dá)到混凝土強(qiáng)度后，開挖第二層，并及時(shí)施作支撐系統(tǒng)，以此類推，逐層向下開挖詳見圖1縱向放坡土方開挖平面圖。

圖1 縱向放坡土方開挖平面圖

為3個(gè)單元塊，每單元塊的土方量約為230～350m3，根據(jù)基坑開挖的“時(shí)空效應(yīng)”的原理，每個(gè)工作面施工時(shí)在8～10h內(nèi)各完成兩個(gè)單元塊的土方開挖，同時(shí)架設(shè)4根鋼管支撐。每天一個(gè)循環(huán)。基坑開挖配備2臺小松PC200型挖機(jī)、3臺PC110-7型挖機(jī)進(jìn)行土方開挖。

（1）第一步開挖及出土方法

第一層土方開挖前，先將原混凝土路面以及縱八路的中心綠化帶上的人行道破除，然后采用PC200挖掘機(jī)開挖，自卸運(yùn)輸車直接進(jìn)入基坑裝土；車站冠梁底部位于地面下約2m，分一層進(jìn)行開挖，在挖至第一道支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高后施工第一道支撐、冠梁及擋土墻。

（2）第二步開挖及出土方法

第二步土方開挖采用2臺PC110-7型挖機(jī)進(jìn)行土方開挖，開挖到第二道腰梁及支撐以下50cm，高度約6m。每段分為2層進(jìn)行開挖，高度為3m，開挖長度為6m，層間坡率為1：2；兩側(cè)預(yù)留1～1.5m梯形土壁作為基坑臨時(shí)支撐，抵抗基坑兩側(cè)土壓力，防止基坑變形；兩每開挖一小段（6～8m），開挖到支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高后及時(shí)架設(shè)支撐，采用PC110-7型挖機(jī)接力翻土倒運(yùn)至一道支撐后再用一臺PC-200挖機(jī)挖土外運(yùn)。

（3）第三步開挖及出土方法

第二步土方開挖采用2臺PC110-7型挖機(jī)進(jìn)行土方開挖，開挖到第三道腰梁及支撐標(biāo)高以下50cm，高度約5m。第三步土方開挖按第二步開挖方法進(jìn)行基坑開挖。

（4）第四步開挖及出土方法

第四步土方開挖采用2臺PC110-7型挖機(jī)進(jìn)行土方開挖，開挖到基坑底，高度約4.8m?；拥谒牟介_挖時(shí)按第二、第三步開挖方法進(jìn)行基坑開挖。第四步開挖至基坑底上方200mm左右時(shí)，采用人工開挖至基坑底部，底部剩余約800方土體采用小型挖機(jī)配合25t汽車吊吊運(yùn)出土，吊斗采用2方吊斗詳見圖2開挖步驟縱剖面圖。

圖2 開挖步驟縱剖面圖

3.2 基坑監(jiān)測

本工程主要監(jiān)測項(xiàng)目包括：樁頂（樁體）水平位移、樁頂沉降、支撐軸力、立柱沉降與隆起、地表沉降監(jiān)測、地表開裂的觀測、基坑周邊建（構(gòu)）筑物和地下管線沉降及位移監(jiān)測?；幼蚤_挖至所有土方挖完，全過程中基坑日變形量、累計(jì)變形量均穩(wěn)定受控，因此在集內(nèi)支撐條件下采用分段分層開挖是可行的。

4 基坑開挖控制要點(diǎn)

（1）基坑土方的開挖必須配合內(nèi)支撐、分段、分層施工，基坑須分層開挖，挖一層支護(hù)施工一層?；觾?nèi)共有146根鋼支撐，20根格構(gòu)柱，內(nèi)支撐體系密集，開挖過程中，挖機(jī)必須指派專人負(fù)責(zé)指揮，在格構(gòu)柱邊上做好黃色警示標(biāo)志，防止挖機(jī)碰撞立柱和鋼支撐。隨時(shí)關(guān)注基坑變形、邊坡穩(wěn)定情況，及時(shí)調(diào)整開挖長度和放坡坡率。

（2）每層開挖底面位于各層內(nèi)支撐底。土方開挖后須及時(shí)支護(hù)，不許暴露過長時(shí)間。

（3）當(dāng)基坑開挖遇土砂層、淤泥層時(shí)，加強(qiáng)基坑開挖的監(jiān)測控制，要專人指揮，減小放坡坡度，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，必要時(shí)采用噴射混凝土封閉。

5 結(jié)束語

經(jīng)過誠毅廣場站深基坑施工的實(shí)踐證明，針對類似內(nèi)支撐體系密集、地質(zhì)條件較差、作業(yè)空間狹小、工期非常緊張的明挖深基坑，采用分段分層開挖，基坑兩側(cè)預(yù)留土壁反壓的開挖技術(shù)完全可行的。通過基坑開挖控制及監(jiān)控量測，誠毅廣場站安全順行的完成了開挖，為主體結(jié)構(gòu)施工贏得了時(shí)間，確保了盾構(gòu)按時(shí)始發(fā)，順利的完成了施工任務(wù)，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為類似的工程提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。