中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450000
摘要：深基坑开挖支护施工安全风险高、难度大，开挖支护施工方法对保证基坑安全尤为重要。本文以郑州市东三环下穿隧道快速化工程为例，总结了在复杂地质条件下基坑开挖支护施工技术。
关键词：下穿隧道；基坑开挖；施工技术
一、工程概况
郑州市东三环快速化工程，位于郑州市中心城区东部，北起北四环，南至南四环，本标段工程隧道主线北起金水东路，南至动力南路以北，里程桩号范围为K10+848.679～K12+200.00，全长1351.32m，双向八车道规模。里程K10+848.68~K10+984.00为敞开段，长度约135.14m；里程K10+984.00~K11+140.00、K11+679.00~K12+200.00暗埋段采用单层双孔箱涵结构型式；里程K11+140.00~K11+679.00双层双孔箱涵结构型式。
隧道基坑采用明挖法施工，基坑宽约39米，基坑深7.3～17.25m。根据开挖深度和周边环境要求，采用φ800mm钻孔灌注桩作为围护结构，设置两道钢支撑的支护方案。
二、工程地质情况
现施工场地有道路，局部堆放弃土，高度约7-12m，地形起伏较大，地面高程85.41m-98.54m（黄海高程），最大高差13.13m，现施工场地所处地貌单元为黄河冲积泛滥平原。场地45.0m 勘探深度内，按地层的成因类型、岩性及工程地质特性将其划分为如下工程地质单元层：①（粉土）、②（粉砂）、②-1（粉土）、③（粉质粘土）、④（粉土）层弱透水层、⑤（粉土）、⑥（粉质粘土）、⑥-1（粉土）、⑦（细砂）、⑦-1（粉砂）、⑧（中砂）、⑧-1（细砂）、⑨（粉质粘土）、⑨-1（粉土）、⑩（中砂）、⑩-1（粉质粘土）、⑾（粉土）、⑾-1（细砂）、⑿（中砂）、⒀（粉质粘土）、⒀-1（粉土）、⒁-1（粉砂）、⒂（粉质粘土），其中④⑤层土质为褐色的弱透水层，扰动后极易液化。根据勘探揭露，场地内浅层地下水可分为孔隙潜水和承压水两种类型。地下水比较丰富，需要在开挖前进行降水施工。
三、基坑开挖总体规划和布置
本工程桩身支护段共24个节段，由于本段内受3米污水管改迁、下穿七里河、高压线铁塔改迁、上跨地铁1号线等影响，本工程只能分两期施工，基坑开挖顺序为：根据节点工期要求结合现场情况，计划分两期施工，一期施工C1～C8、C12、C20～29、C31、C32段施工，二期施工C9～C11、C13～19、C30段。C1～C8段为放坡、土钉墙、喷锚支护；其余段支护形式见上表1，主要施工流程为：先开挖至桩基施工高程，施工围护结构，再开挖至第一道混凝土支撑底高程，施工第一道混凝土支撑，顺序向下开挖至第二道钢支撑底部，安装钢支撑，开挖至第三道钢支撑底部，安装钢支撑，结构底部预留30cm人工开挖。按纵向分段、竖向分层的原则分别开挖。纵向根据场地条件分段施工，人工配合吊车安装钢支撑。在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工原则。
四、设计图纸要求的开挖支护原则
（1）深基坑开挖总体施工原则：“竖向分层、纵向分段、平面分块”；
（2）单个区段开挖原则：“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”；
（3）施工过程中应掌握“先撑后挖”与“边撑边挖”相结合的原则。
设计图纸要求开挖顺序如下：
土方分层开挖横断面示意图
2）最底层土方开挖：
底层土方开挖仍采用挖机与人工开挖结合的方法，减少对基础面的扰动，清理完成后验收进行混凝土垫层浇筑。
六、开挖技术要求
（1）基坑开挖须在维护结构，地基加固，降水均达到设计要求后方可进行，基坑周边顶面超载≤20kpa。
（2）基坑开挖时，应充分利用“时空效应”的作用，必须分段、分区、分层、对称进行，做到随挖随撑，不得超挖。每步开挖所暴露的部分围护墙体宽度宜控制在3~6m，每层开挖深度不大于2m，严禁在一个工况条件下一次开挖到底。
（3）基坑开挖时，应根据各层土体物理力学指标选取适宜纵坡坡度，每个纵向分段内分小段、分层均匀开挖，确保纵坡稳定。纵坡总体坡度≤1：3，坡顶严禁堆土。
（4）纵向放坡开挖时，应在坡顶外设置截水沟或挡土堤，防止地表水冲刷坡面和基坑外排水再回流渗入坑内，当施工期较长时，开挖边坡时宜及时采用钢丝网水泥喷浆等措施，做好边坡保护。
（5）基坑开挖应及时设置内排水沟和集水井，防止坑底积水。
（6）土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致，并遵循“先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。
（7）每一工况挖土及钢支撑的安装及施加预应力时间一级基坑段不得超过8h，二级基坑段不得超过16h，最下层混凝土垫层作为一道支撑，从最后一道支撑以下开挖到浇筑垫层在24h内完成。
（8）采用机械开挖土方式时，挖土机械和车辆不得直接在支撑上行走操作，严禁挖土机械碰撞支撑、立柱、井点管、围护墙和工程桩；机械挖土时，坑底应保留不少于500mm厚土层用人工挖除整平，防止基坑土扰动。
（9）土方开挖时，如若在基坑周边弃土，弃土堆放应远离基坑顶边线30m以外。
七、基坑监测
本工程属于深基坑开挖支护，是一项风险较大的地下工程，在施工过程中，必须密切监测围护结构、土体的变形，根据这些变形的发展情况及时调整施工工艺，实行信息化施工。必须同时做好现场周边居民建筑物原状拍照和录像资料，作为后期施工的依据，据本工程的周围环境、基坑本身的安全等级及施工特点，及有关文件中对监测工作的具体要求，在基坑周边附近布置测点以监控基坑变形及稳定性。
本工程的具体监测项目为：地下管线沉降监测、周边建筑竖向位移监测、地下水位监测、地表沉降监测、、围护结构监测、桩体水平位移监测、桩顶（坡顶）水平位移监测、桩顶（坡顶）竖向位移监测、支撑轴力（钢支撑、混凝土支撑）监测；检测频率应满足一下要求。
本工程根据检测数分析，基坑开完过程中变形符合规范要求。
八、结语
综上所述，基坑开挖前应做好施工规划的同时，也要对基坑的地质条件进行详细勘探，从而根据地质条件确定降水方法和开挖施工顺序，以达到施工安全，确保后续主体工程施工进度，提高工程项目的经济效益。
参考文献
（1）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
（2）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
（3）《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-1998）；
（4）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
（5）《河南省基坑工程技术规范》DBJ 41/139-2014
论文作者:张冕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/5
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