闹市区深基坑土方开挖方案的探讨

刘艳军

闹市区深基坑土方开挖方案的探讨

刘艳军

结合具体工程实例,通过对常见的两种深基坑土方开挖方案进行比较,阐述了选择土方开挖方案及土方开挖时应注意的事项,为同类深基坑土方开挖施工提供了指导和经验。

深基坑,土方开挖,内支撑

1 工程概况

太原市某地下车库及职工食堂、澡堂工程东西向总宽度为38.7m,南北向长为 80.1m,总建筑面积为 5 567.90m2。

建筑层高为：一层 4.2m,二层 4.5m,地下车库 8.55m。室内外高差 1.05m,建筑总高度为 10.35m。

结构形式为框架结构,地基采用天然地基,基础采用梁式筏板基础,基底标高 -10.170m,基坑开挖深度约为 9.20m。

2 施工现场条件

1)施工现场场地狭小,北侧距建筑物 6.0m为 22层高层住宅楼,南侧距建筑物 6.2m为 3层砖混结构,西侧靠南有一 4层砖混建筑,距离本建筑物 3.0m,东侧建筑物 8m为 2层砖混结构,且东面需留设 1.5m的人行道。

2)建筑物位处汾河边上,地下水位较高,且在 2.7m～2.8m之间。降水采用深井降水。

3)基坑开挖深度约为 9.20m,基坑支护采用钢筋混凝土灌注桩 +内钢支撑。冠梁顶标高为 -3.00 m,钢支撑采用φ610×12的钢管;基坑角部设斜撑,东西方向设顶撑,顶撑间距约 8m。基坑内壁采用喷锚护壁。

3 土方开挖方案的选择

1)土方开挖的顺序、方法严格遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则。

2)土方开挖总的思路采用分层分段开挖。

3)由于基坑内壁采用喷锚护壁,土方开挖应按 1.5m左右为层距,逐层开挖,逐层护壁。

4)开挖方案及方案选择。

a.开挖方案一：土方开挖分三步开挖,见图 1。第一步开挖至-5.00m处,开挖时由中间分别向南北两个方向开挖;第二步开挖至底部,开挖时在东西两侧预留 5m宽土台,按 1∶1.5放坡,由南向北开挖;第三步开挖土台,由南向北,每安装一段支撑,开挖两段支撑间的距离,开挖要做到随撑随挖,先撑后挖。第三步土方开挖时,支撑底部设两台小挖机倒土,支撑外边设一台 SANY 210C反铲挖掘机挖土、装土。

b.开挖方案二：土方开挖分两步开挖,见图 2。第一步开挖至-3.05m(即钢支撑底标高)处,开挖时由中间分别向南北两个方向开挖;第一步土方开挖后,进行钢支撑施工,待钢支撑施工完后,进行第二步土方开挖;第二步土方开挖时由南向北施工,坑上设一台 SANY210C反铲挖掘机,-8.0m以上的土由挖机直接开挖,-8.0m以下的土即挖机直接挖不到的土,坑底设两台小挖机倒土,倒出后由坑上挖机挖出。

c.方案优缺点：方案一：钢支撑安装时,需搭设脚手架,电焊工人在脚手架上焊接。钢支撑就位、安装过程中均需用吊车,吊车台班量较多(施工现场设塔吊,费用不会增加太多)。第一、第二步土方量大,土方开挖方便,开挖速度快,有利于工程进度。第三步土方开挖时约7 200m3,需用小挖机倒土。方案二：钢支撑直接在地坪上拼装,无需搭设脚手架,方便工人操作。吊车主要进行钢支撑就位,安装时无需吊车,吊车台班量少。第二步土方开挖时,受钢支撑影响,挖土速度较慢,且-8m以下的土均需倒土,倒土量约 7 000m3。第二步土方开挖时,挖掘机、汽车要经过钢支撑,应对钢支撑采取成品保护措施,目前用的方法是在支撑钢管两侧设枕木,顶部铺设钢板。成品保护费用较高,且施工繁琐。

d.方案选择：由于工程项目工期较紧,项目部选择方案一。

4 施工准备

4.1 机具

1)挖土机械：坑上两台 SANY210C反铲挖掘机(1m3斗),自卸汽车运土,坑底两台小型挖掘机倒土,污水泵(用于明沟排水)。2)一般机具：尖、平头铁锹、手推车、尼龙线或 20号铅丝、钢卷尺、水准仪、海带等。

4.2 作业条件

1)土方开挖前,全面清理现场,并初步平整,满足车辆行驶要求。2)在基坑四周做挡水围堰和排水沟,防止施工场地的水流入基坑。3)支护桩、帷幕桩、冠梁已施工完,强度满足设计要求。4)地下水位降至基坑下皮 500mm处。5)夜间施工时,应有足够的照明设施。6)编制基坑监测方案,设置监测点,委托第三方观测。

5 施工要点

1)土方开挖过程中,应对钢支撑、降水井、支撑桩及格构柱、支护桩等采取保护措施,土方开挖过程中应避免挖掘机斗子碰撞。

2)挖出的土及时运走,基坑四周不得随意堆土。

3)开挖基坑时不得破坏基底土的结构,亦不得挖至设计标高以下。

4)土方开挖过程中,应加强基坑监测,做好监测记录,发现异常,立即停止挖土,采取应急措施。

5)每开挖 1.5m深,及时做喷射混凝土护壁,护壁成型强度达到要求后,方可进行下一步开挖。

6)土方开挖时,如出现渗水、渗砂时,应用海带止砂水泥抹面后,渗漏水做好导流工作,同时在坑底挖明沟,设明井,及时抽水。

7)第三步土方开挖时,内部钢支撑做一段,挖两段支撑间的土,严禁超挖。

8)开挖基坑时,应控制好坑底标高,并在坑底预留不少于300mm厚的余土,最后用人工清理。出现超挖时,应加厚垫层或用砂石夯填至设计标高。已挖好的基坑应及时清边平底,满封垫层以保护基底。基坑开挖后,应尽量减少对基土的扰动。

6 安全注意事项

1)非机组人员不得擅自动用机械设备。油罐临设应有防火、防爆设施。2)夜间施工时,现场应有充分的施工照明。施工通道及基坑应设专人进行监测,发现异常即刻停工。3)挖掘机装车时,汽车驾驶室内不得坐人,挖掘机作业时,机下施工人员禁止在挖掘机起重臂作业回转半径内停站。4)随时观察基坑稳定性,如发现塌方迹象,应及时采取有效措施,确保施工安全。5)基坑周边设防护栏杆,挂设密目式安全网。

[1]张飞进,李旭伟.基坑施工对邻近建筑影响数值分析[J].山西建筑,2009,35(9)：116-117.

Exploration on earthwork excavation scheme of deep foundation pit in the downtown

LIU Yan-jun

Integrating with engineering case,by comparing two common earthwork excavation schemes of deep foundation pit,it expoundsmatters needingattention in selecting earthwork excavation schemeand earthwork excavating,which has provided guidance and experience forsimilar earthwork excavation construction of deep foundation pit.

deep foundation pit,earthwork excavation,internal support

TU463

B

1009-6825(2011)03-0062-02

2010-10-08

刘艳军(1979-),男,工程师,山西六建集团山西陆通建筑有限公司,山西 太原 030024