深基坑软弱土地基开挖技术

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摘 要：本文以广东省湛江市某高层建筑深基坑工程为例，介绍了软弱土开挖技术，并论述了由于开挖对基坑支护结构带来的安全影响，及开挖过程中各工况的安全技术保证措施。

关键词：深基坑；软弱土；开挖

中图分类号：TU75 文献标识码：A

一、概述

基坑开挖在基坑施工中是一个很重要的工序。为加快基坑土方施工进度，保护施工区域周围环境，编制施工组织设计与开挖技术设计时，应掌握支护结构工作性能，考虑有效的挖土方法。基坑开挖中的一般规定如下：

（1）基坑开挖应根据支护结构设计、降排水要求，确定开挖方案。

（2）基坑边界周围面应设排水沟，应避免漏水、渗水进行坑内；放坡开挖时，应对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。

（3）基坑周边严禁超堆荷载。

（4）软土基坑必须分层均衡开挖，层高不宜超过1m。

（5）基坑开挖过程中，应采取措施防止碰撞劫掠结构、工程桩或扰动基底原状土。

（6）发生异常情况时，应立即停止挖土，查清原因和采取措施，方能继续挖土。

（7）开挖至坑底标高后坑底应及时封闭并进行基础工程施工。

（8）地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。

（9）基坑开挖时应急措施。

二、工程实例

1 工程概况

某软土地基深基坑工程划分为东、西二区，西区地下2层，平均挖深为8.40m，开挖最大深度达10.30m，属I类基坑标准；东区地下1层，平均挖深4.65m；基坑开挖面积29700㎡，其中东区约1.25万㎡，西区约1.72万㎡。该工程基坑围护西区北侧、西侧均采用长17m的Φ800mm钻孔灌注桩，南侧及西北角采用长18.5m的Φ900mm钻孔灌注桩，围护桩内侧与圆环支撑结合部位的基坑底部布设宽1.2m、Φ1200@1000mm、长3.5m的格栅形密排高压旋喷桩加固基底土体，围护桩外侧采用单重管Φ500mm的高压旋喷嵌缝桩作止水；东区主要采用长15m的Φ600mm钻孔灌注桩。±0.00m相当于黄海高程3.65m，现有自然地坪相对标高-0.8m。

2 支护、周边环境及地基土特征

（1）地下室支护结构西区主要采用排桩+单道钢筋混凝土水平内支撑，支撑体系主要采用圆环结合桁架，整体刚度较大；东区除东北角相同的结构形式外，其余区域采用排桩+钻孔式锚杆的支护结构，局部结合双排桩门架式结构，支撑体系采用角撑的形式。

（2）周边环境特点

1）基坑东侧地下室侧壁距离规划道路最近距离约8m，为本工程的主要施工道路。

2）基坑南侧为尚未施工的规划道路，目前场地较为空旷，20m范围内均为空地，已经在此东南侧建有现场办公等临时设施。

3）基坑西侧为厂房，地下室外壁距离该厂房约12m。

4）基坑北侧为城市主干道，最近距离为8m，该侧市政及其他埋地管线较为密集。

（3）工程场地地基土特征根据工程勘察报告（详勘），本工程主要土层自上而下分布均：①0素填土，场内全址分布，层厚0.4-1.3m，主要由块石、碎石、黏土组成，湿；①1黏土，场内全址分布，层厚0.5-1.3m，土质具有高压缩性，韧度较好，干强度高，含水量35.1%；②1淤泥质黏土，场内全址分布，层厚1.7-3.8m，土体含较多有机质，流塑状，高压缩性，韧度中等，干强度中等，含水量44.5%；②2淤泥，场内全址分布，层厚5.8-11.3m，土体内含有贝壳碎屑，流塑状，具有高压缩性，韧度中等，干强度中等，含水量53.5%。

3 工程难点

（1）土质差，淤泥层分布广而厚，含水量高。开挖过程中，土体极易产生坍塌、基底隆起等事故。

（2）基坑占地面积大，深度深，土方施工周期长，施工过程容易产生围护结构位移、变形，坑外地基沉陷直至工程桩破坏等质量安全事故。

（3）东、西区地下室相差1层，东、西区交接处的土方留置方式、运输通道加固及施工作业顺序等必须作出合理安排，否则极易产生各类事故。

4 施工工艺

按照“分步、分区、分层”的原则安排土方开挖。

（1）挖土分区根据本基坑围护设计要求，先施工西区到地下1层顶板并爆破支撑后再开挖东区，按先西区后东区来划分本基坑挖土作业区域与挖土标高、层次。根据本工程基坑的特点，拟将西区按后浇带划分为A、B、C、D4个区，东区划分为E、F、G、H4个区。具体划分位置及估算面积如图1所示。

（2）挖土分层根据冠梁及支撑位置，在本基坑立面上划分为：

1）西区3个层次，第1层为冠梁底标高以上，称A1层或B1、C1、D1层；第2层为支撑梁底以上到冠梁底以下，称A2层或B2、C2、D2层；第3层为支撑梁底到基础底板垫层底以上部分，称A3层或B3、C3、D3层。

2）东区分两个层次，第1层为围梁底以上，称1层；第2层为围梁底至基础底板垫层底以上，称2层。坑中坑部位按分区位置称之为某区坑中坑，坑中坑涵盖本基坑垫层底以下所有各不相同的承台、集水井、电梯井、地梁等。具体分层安排如图2所示。

（3）挖土顺序总体平面由西向东、由南往北逐步退挖，即：BCAD区和EFGH区，西区在开挖第3层时，圆环四周土体应均匀开挖，先挖去角部土体，再开挖围梁与圆环结合部位土体，应逐步留出平台做搭接。

5 施工要点

（1）施工顺序前期现场准备同时挖冠梁处内、外侧土体外侧修平台及放坡内侧从冠梁内边线垫层底向内开挖冠梁施工挖冠梁下至单道支撑梁垫层底土方设围梁及支撑梁人工边修坡边设基坑外侧坡面及地表混凝土面设集水井与排水沟分层放坡开挖土体至各区域地下室底板底设计标高人工边修土边浇筑混凝土垫层设集水井及排水沟挖承台及地梁土体并设垫层及砖模挖坑中坑土体至设计底标高并设垫层及砖模做防水、扎筋、包模、浇筑混凝土大底板设底板处换撑带混凝土地下2层主体结构施工至地下1层设地下1层楼板处换撑带支撑梁拆除内支撑地下主体结构向上施工外壁墙板防水处理土方分层回填夯实结构同时向上施工。

（2）挖土原则按“大基坑小开挖”和“先支撑后开挖，分步、分区段、分层进行”的原则实施。本次挖土中，西区第2层土方按两层分台阶放坡开挖，第3层土方按3层分台阶放坡开挖，平均每层厚约1.65～1.85m；东区第2层土方按两层分台阶开挖，第1层1.5m，第2层0.9m，其他均为一次性挖到计划标高。

（3）挖土方法（仅以西区为例）

1）第一层土方（-2.55～-0.8m）深约1.75m，采用敞开式挖土，一次性挖到底标高，直接装车外运。挖此层土方时留出中心岛，中心岛外边线距圆环内侧约3.0m。

2）第2层土方（-4.45～-2.55m）需要等到冠梁混凝土强度达到设计要求后才能开挖。在西区与东区交界处，由于此时东（-0.8m）、西区（-4.45m）土方高差达3.65m，为保证交界处东区土方边坡稳定及安全施工，需要对交界处以东进行卸载。第2层土方需要将中心岛及道路标高一同降到-4.45m，在挖去中心岛道路的同时，应将原有环岛通道（-0.8m）上的塘渣瓦砾等硬壳层尽最大可能下翻到位-4.45m标高上做环岛道路面层，不足部分外购补填压实，以此为第3层土方开挖做好道路准备，环岛道路外边线离圆环支撑梁外侧约20m。

在挖完此层土方并完成支撑梁混凝土浇捣后，必须立即修复好东、西区交界处的出土通道，-4.45m标高处的中心岛环路在轴处与出土通道平台按1：10放坡。如图四所示中，YL-1设计标高为-3.3m，而支撑梁和此处出土口顶标高均为-3.5m，两者高差200mm，此处载重车经过时必须使两者均为架空状态，故采用如图4所示的处理办法，以确保支撑系统的安全。

3）第3层挖土必须等到单层支撑梁全部施工完毕且混凝土达到设计要求强度标准值的90%后方可开挖。

（4）对支撑梁的保护措施

1）严禁挖土机直接站在支撑梁上作业，严禁挖土机、运土车辆直接在支撑梁上碾压和行走。当挖土机需在支撑梁上掏梁间土或需在梁上行车时，必须先支撑两侧填土，梁面上覆盖60cm以上，并在其上敷设路基箱后方可站机挖土。若路基箱底有空隙时，路基箱底与支撑梁顶的空隙距离不得小于20cm，且路基箱的承载能力必须满足要求。

2）在支撑梁处开挖土方时，必须先在梁上方采取对称开挖、先后中心的方法，使支撑梁缓缓对称受力，然后用小挖土机进行梁下挖土，逐渐使整个支撑梁全部受力。

3）所有支撑系统严禁堆载。

（5）降水排水措施

1）根据地质勘察报告，地下浅层有地面径流水，为此必须重视地表排水系统的修筑。

2）由于本工程围护设计已考虑了旋喷嵌缝止水桩，故围护壁周边的渗水可能性很小，但若有渗水时可采用封堵措施或引流措施，并在围护壁周边的围梁沿周边砌筑挡墙以形成积水明沟，以蓄积坑壁渗水、引流水和大气降水；然后抽排至地面排水系统，阻止该部分水流入坑内。

3）土层滞水、大气补水的排除主要采取在挖土留坡的坡脚部位设置临时排水沟，在每次接力开挖的，最下一个平面边挖土边布置一些排水沟与集水坑相连，有较多水时采用水泵向基坑表层排水系统中抽排。

4）当土方挖至基坑底时，可在沿坑底周边一跨的基梁槽内设转通的排水沟，在基坑内部可根据实际情况在每数个柱网范围内设排水盲沟，可利用坑中坑做集水井或另设集水井，通过水泵将水集中再抽排至排水系统，该类沟应随底板的施工而调整位置。

5）对每个后浇带的两端部增设600mm×600mm×600mm的长期集水井；后浇带下增设盲沟，避免后浇带钢筋浸水生锈及方便抽出地下积水。

6）对于基坑周边需要从集水井内排入内河或市政管网的，在其边上增设滤水池，经滤水池后再排入内河或市政雨水管网。

结语

工程实践表明，只要精心施工，合理安排，在软土等特殊地基的深基坑开挖中仍然能取得预期的满意效果。但在施工中除采用上述技术措施外，尚应着重注意以下几点：

（1）建立专门的应急救援组织机构。

（2）建立信息化施工监测体系。

（3）建立严格的技术交底和专家论证制度。

参考文献

[1]建筑基坑支护技术规程.JGJ120-2012[Z].

[2]建筑柱基技术规范.JGJ94-2008[Z].