張文杰

    1.前言
    隨著經濟建設的發展，超高層建筑及城市綜合體建筑等大體量的工程也越來越多地出現，這些大體量工程不僅地上部分的面積和高度較大，地下部分的面積和深度一般也都比較大，而這些大體量工程一般都會地處城市的繁華地段，平面規劃用地非常緊張，周邊環境也會比較復雜，由此對地下工程的施工會造成很大的影響，下面僅就有關土方開挖的問題進行討論。與一般體量的工程相比，對于土方開挖也不僅僅是簡單多挖幾方土的事，而是隨著開挖面積和深度的加大，以及周邊環境的影響，會相應出現一系列的問題，使得挖土這一本來相對簡單的工序變得較為復雜。
    2.工程概況
    太原市某超大型的城市綜合體項目，地處繁華路段，周邊環境較復雜，項目包括A、B、C三區，總用地面積2066669.5 m²，總建筑面積1460478 m²，下面僅以其中最大的B區的土方開挖過程來進行討論。B區總用地面積1199520㎡，包括22棟建筑物，總建筑面積884084㎡，酒店部分為高度為144.46m的超高層建筑，所有建筑的地下部分由地下車庫連為一體，基坑長約420.4m，寬約288m，周長1593m，面積約107200m²，基坑開挖深度16.3米，基坑基本將所有的規劃用地全部占用，現場無其它施工場地。
    B區周邊環境:西側為某小區兩棟小高層住宅樓和三棟磚混住宅樓及一個教堂，小高層住宅樓為十層框架剪力墻結構，基礎為鋼筋混凝土筏板基礎結合5孔過水箱涵形式，基礎梁底標高—7.4m,地基處理均采用深層水泥攪拌樁復合地基，有效樁長10 m，距基坑邊17.54 m；磚混住宅樓為六層磚混結構，基礎為鋼筋混凝土筏板基礎結合５孔過水箱涵形式，基礎底板墊層底標高-7.10m，地基處理均采用深層水泥攪拌樁，有效樁長9.1 m，地面絕對標高約782.1 m，距基坑邊最遠21.3 m，最近15.76 m；教堂為磚混結構。B區東側為一會館，地上11層，地下一層，框架結構，筏板基礎，底板墊層底標高-6.2m，采用水泥粉噴樁復合地基，有效樁長8.0 m。B區的南、北側為本項目的A、C區，對基坑支護和開挖的影響可暫不考慮。
    場地地下水混合穩定水位埋深為2.10～5.20m，絕對高程介于777.02～778.12，地下水混合穩定水位埋深平均值3.4m,首層穩定水位基本與混合水位相同，第二層穩定水位5.00～7.50m，第三層穩定水位11.8～14.0m，水位變幅為1.00m左右。地下水類型：上部首層地下水為孔隙潛水，首層以下地下水均為承壓水。地下水由東向西逕流，主要受大氣降水、汾河及側向逕流補給。
    基坑支護西側采用-6m以上復合土釘墻支護，-6m以下混凝土灌注樁加一排錨索加一排斜撐的支護方式；南側及東側-4m以上采用放坡加土釘墻支護，-4m以下采用混凝土灌注樁加兩排錨索加一排斜撐的支護方式；西側教堂和東側會館處采用咬合樁加灌注樁加角撐加一排斜撐的支護方式。
    場區外圍設置一圈封閉的止水帷幕深層水泥攪拌樁將內外水滲流進行隔斷，場區內設計管井降水，降水井依據部位、深度和用途不同設置有疏干井、降壓井、觀測井、回灌井。
    3．開挖過程中的一些問題
    3.1開挖順序及坡道設置與動態調整的問題
    3.1.1開挖順序
    開挖分三個階段進行：第一階段為整個區域內土體剝離平均深度為5米，第二階段為主樓樓座土方開挖，第三階段為主樓周圍地庫土方開挖。第一和第二階段是穿插進行。
    因為開挖范圍面積大、深度深，且在前期現場還存在個別的拆遷等問題，不可能一次性的大面積、全方位開挖，所以挖土的大的順序應該是分區、分層開挖，這樣由于在時間、空間上的不連續，出土坡道的設置就至關重要了，在挖土順序的分區、分層之間，它起到保證運輸車輛進出通暢的作用。
    3.1.2坡道設置
    因為在現場的基坑開挖線以外再無場地，所以施工占有場地如：鋼筋加工場地、模板加工場地等，也必須分階段設置于基坑以內，基礎及主體結構大的施工順序為：主樓部分帶一塊地下車庫先施工，而周邊的地下車庫部分后施工，后施工的部分挖土要留下一步土不挖，作為施工場地，待先期施工的那塊地下車庫到±0.00m且達到規定的強度并做相應的頂撐后，施工場地倒換到此處，再開挖剩余部分土方，而有施工場地就必須有材料(如鋼筋、混凝土等)進場的通道（這么大面積的基坑其水平運輸如果僅靠塔吊等在坑內倒運的話是不可想象的），這也是保障施工順利進行的必要條件之一，材料的運輸通道設置和出土坡道的設置必須綜合考慮，這樣，挖土的進度計劃就必須要受地下部分的施工進度計劃的制約，而通道可以挖土與材料運輸共用。坡道的設置還與后澆帶位置等因素相關（后述），具體位置見圖。

    考慮到工期的整體進度和后期地庫開挖土方量較大、行走道路雜亂、運輸難度大。在場區靠中間南北向設一條主路，東西方向設置三條臨時道路（寬10m），挖土由南北兩側向中間退，最后由道路向東西兩側退的挖。臨時道路寬10米，因這是條主干道，土方車、鋼筋、模板材料運輸車、混凝土罐車都在其上行走，故道路兩側坡度按1:2考慮，局部地區無法做到時，坡上做噴錨處理。
    3.2基坑支護及降水的問題
    3.2.1與基坑支護的配合
    一些支護工藝需與挖土相互配合，土釘墻、冠梁、連梁、錨索、斜撐施工穿插到土方開挖施工中，需安排專門的人員跟進。土釘墻施工按照土方剝離完，邊坡成形后開始施工，冠梁、連梁、錨索緊隨土方開挖到冠梁底標高后進行局部開挖搭接施工，斜撐緊隨底板施工完后強度達到要求開始施工。基坑開挖第一階段隨土釘墻施工進度進行，開挖進程隨土釘墻施工過程，每天開挖的工作量必須在土釘墻能夠施工完成的范圍內，嚴禁超挖。邊坡施工邊挖邊加固，即開挖一級，防護一級，不得一次開挖到底。
    3.2.2與降水的配合
    1.整體降水問題
    根據分區開挖計劃為先挖三個具備開挖條件的區域，但這三個區域的土挖到接近地下水位時，不僅要求開挖區域的降水井開始抽水，而且要求整個場地的其它降水井也要具備抽水條件，這樣才能保證水位能及時降低到滿足挖土的條件，這就要求在這三個區域的土挖到接近地下水位時，其它區域的降水井要施工完畢。
    2.降水時的排水管網問題
    如果按150㎡左右布置一個降水井，整個基坑要布置約713個，由于場地面積大，排水距離長，所以排水管網的布置也很重要，原則應是在東西南北各邊就近設置排水口，在第一階段在臨時道路兩側也設排水管。
    排水管應以帶集水口的鋼管為主，這樣管道本身不會漏水，也便于因場地變動的來回挪動和連接。
    在臨時道路兩側各布置一根Φ325鋼管當降水排水管用，按坡度要求鋪設。降水過程中，須特別注意對基坑周圍建筑進行沉降和位移觀測，對基坑邊也須做位移觀測。開挖過程中，降水密切配合，保證地下水位比基底低1m左右。開挖時特別注意成品保護，挖樁不準觸碰樁頭和井點管，以免破壞井點管。
    3.3現場施工平面布置與坡道位置關系問題
    由于本工程場地有限，在基坑開挖線外基本沒有多余的場地，所以施工場地必須在基坑內部設置，另外由于結構尺寸過大和各個單位工程的結構高度不同，在結構設計中必須設置溫度應力和沉降后澆帶，根據施工圖，整個基礎被后澆帶分割為66塊，這樣，挖土及地下結構部分施工期間的場內交通和鋼筋制作場地等的規劃與動態調整，就必須以后澆帶為界進行區域劃分。
坡道及其坡腳的位置必須避開后澆帶位置，以便于在后澆帶一側的一塊場地能以后澆帶為界進行施工。
    3.4與其它工序的穿插配合的問題
    按照總體施工計劃，土方工程直接制約著后續工程的展開。因此總體施工當中以最大化保證土方開挖施工為主導，以土方開挖施工為核心，其余分項工程包括降水、土釘、噴錨、冠梁、連梁、斷樁頭、基底清理為配合，需各專業施工單位技術人員和機械，施工班組和夜間值班人員做到每一個施工點都有專人負責，統一指揮，服從總體安排。緊密的搭接施工。
    3.5強化監測監控措施
    本工程由于開挖深度大、周邊環境復雜，按照《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012和《建筑基坑工程監測技術規范》GB50497-2009，需監控的對象包括：支護結構、相關的自然環境、施工工況、地下水狀況、基坑底部及周圍土體、周圍建（構）筑物、周圍地下管線及地下設施、周圍重要的道路、其他應監測的對象。基坑工程的監測項目應抓住關鍵部位，做到重點觀測、項目配套，形成有效的、完整的監測系統，監測項目尚應與基坑工程設計方案、施工工況相配套，由有資質的第三方機構進行監測。
    3.6本項目土方開挖施工遇到的一些特殊情況的處理
    3.6.1局部滯水層的處理
    在開挖過程中，第一階段挖完后，發現局部的降水效果不明顯，土體飽和滲水，分層開挖的話，挖土機械在其上行走易陷入泥中，無法保證操作工作面，根據巖土勘察報告，形成這種情況的原因為局部存在滯水層，滯水層底部標高離開挖面底標高只剩2m，經研究討論，決定此局部不再按原來的計劃分層開挖，采用表層臨時填固體填料，形成硬殼層，以便于挖土機械的行走，采用長臂挖機一次性開挖到底的方法處理，起到預期的效果，順利開挖。
    3.6.2坑壁底部預留土臺的處理
    在基坑支護設計中，為減小側向變形，其中的一個措施是在支護樁離坑底3m左右的位置，挖土時預留一個梯形土臺，地下車庫靠近基坑邊的一跨先不施工，待內側的基礎施工完畢并具備一定的強度后，再用型鋼以已施工完的基礎為后支點，對支護樁進行斜頂加固，型鋼斜頂完后，預留的土臺才可挖除， 但到這個時候，土臺周圍已沒有可通的道路和挖土機械行走和操作的空間了，預留土臺的出土成為一個問題。
    經綜合考慮，此部分的土不再外運，而是作為基礎房心回填用土，這樣既可解決該部分的土方外運的難題，又可節省回填土方回運成本，只是需做好統籌的計劃協調工作。
    4．結束語
    相對于一般土方開挖，無論是從施工技術還是施工組織管理等方面，超大、超深基坑的土方開挖都有其特殊性，通過前期的從整體施工的角度全盤規劃，不僅保證了超大、超深基坑土方開挖的順利進行，最主要的是為后續工序和整個結構施工階段的整體協調和配合打下了良好的基礎，取得較好的效果，可以作為類似工程施工組織的參考。

（作者單位：山西四建集團有限公司）