张啸风
上海宝冶集团有限公司
摘要：1#冷轧车间基坑面积约12324m2，厂房柱下独立基础，采用管桩基础，基坑深度为8.6~6.6m；设备基础采用管桩筏板基础。基坑深度为8.60m～5.50m。工程支护形式采用φ700钻孔灌注桩和钢板桩。基坑降水采用大口井。
关键词：设备基础；深基坑；底标高多；工期紧
1.工程概况
1.1工程概述
天津忠旺铝业有限公司特大高精度铝业及铝合金加工材项目1#冷轧车间工程位于天津市武清区汽车零部件产业园武宁路北侧。
1#冷轧车间基坑包括厂房柱下独立基础及设备基础，基坑面积约12324m2，周长约462m，厂房柱下独立基础，采用管桩基础，坑底建筑标高为-10.100~-8.100m，基坑深度为8.6~6.6m；设备分为2350及2800两台轧机，采用管桩筏板基础。基坑底建筑标高为-10.100~-7.000m，基坑深度为8.60m～5.50m。
1.2周围环境情况
基坑北侧冷轧车间偏跨为管桩基础，该管桩为本工程基坑施工前施工，基坑南侧为高架仓库基础，采用φ700直径钻孔灌注桩，钻孔灌注桩桩边距离厂房基础承台出最近处1.3m，该工程桩已施工完成，在本基坑开挖过程中高架仓库不进行基础施工，但是在降方卸荷的过程中，需要注意对该部位工程桩的保护工作，基坑西侧为空地，东侧距离1#热轧车间约60m。
1.3基坑支护设计情况
本工程大部分区域采用放坡的开挖方式，局部承台基础采用钢板桩+钢支撑进行支护。
南侧邻近高架仓库部位（4-3线~4-13线/4-A轴）采用钻孔灌注桩?700的钻孔灌注桩悬臂的支护形式。待钻孔灌注桩和冠梁施工完毕且强度达到100%后，方可进行该部位土方开挖工作。
1.4本基坑工程的难点、重点和关键点
①基坑施工对现有的南侧高架仓库已施工完的工程桩及本基坑内柱基础和设备基础的管桩产生影响，为本工程的关键点。
②坑内工程桩密集、工程桩及有支撑系统基坑的内支撑密集给挖内支撑系统以下土方带来很多困难，对此，在施工过程采取挖机在支撑系统以下松土、给支撑系统以上的挖机喂土的方式施工，桩头随着挖土进度随挖随时凿除并清理到地面上来，避免二次吊运带来的成本增加。
③整个工程工期要求都比较紧，在施工前，要对基础施工劳动力、机械设备、物资材料、施工方法和施工环境作周密部署，以确保基坑支护结构的时效性。
④对回填土密实度要求严格，确保开挖时影响到的工程桩在回填后的桩侧摩阻力满足设计要求。
⑤本工程厂房柱基础及预留设备基础底标高多，厂房柱基础和设备基础之间高差大，控制好每个区域的标高是本工程的重点。
⑥场地土层透水性较差，降水井降水效果难以保证，施工时明排措施尤为重要。
2、施工要求
2.1土方开挖范围
本工程深基础土方工程施工，包括三个部分：
①-9.0m及-7.4m设备基础区域内需钢板桩支护的的厂房柱基础和设备基础土方；
②-7.0m设备基础处厂房柱基础和设备基础土方；
③设备基础坑外的所有厂房柱基础。
2.2土方开挖原则
本基坑土方开挖，为确保安全，严格遵循阶梯状开挖顺序，按照“从上到下，分段、分层、对称、平衡”的原则进行开挖。
2.3土方开挖流程
施工准备→降水井施工→基坑降排水→第一次基坑土方开挖→基坑道路修整→深基坑支护→深基坑土方开挖→基坑土及桩头清理→土方开挖结束。
2.4开挖顺序
2.4.1根据现有相关图纸，首先进行第一次土方开挖，降方卸载，其中基坑东侧、西侧、北侧区域有一级、二级边坡，埋深为-1.5~-7.4m，采用退台接力挖土，一次挖至-7.4m，一级边坡坡度系数为1：1，二级边坡坡度系数为1：1.5；基坑南侧区域为一级放坡，一次挖至-3.4m。
2.4.2待第一次土方开挖完毕后，根据天津气候情况，雨季已过，边坡抗渗防护不采用喷浆护坡施工。基坑北侧和西侧部分区域进行钢板桩施做，钢板桩采用I40C、L=10m支护，待钢板桩施工完毕后，再进行基础坑内土方开挖工作；基坑南侧区域待钻孔灌注桩和冠梁混凝土强度达到设计要求后，再进行此区域内土方开挖工作。
2.4.3基坑根据设计标高，逐次进行土方开挖，预留两个出土口，其中预留出土道路注意避开和保护降水井，同时注意道路修整，以便运土机械安全有效作业。
2.4.4其余柱基采用逐个放坡开挖的方式，所有基础都采用管井进行降水。
3、施工方法
本工程厂房柱基础设计为独立基础。根据本工程特点，深基坑采取1.2m3挖掘机站在上和0.2立方米小挖机喂土附加长臂挖掘机挖土的方式施工，坑底每边留出800mm的工作面，200mm宽的排水沟，根据设计基坑支护图及现场实际情况，施工单位、监理、业主共同确认的放坡系数进行施工。
3.1、设备基础坑外无土方支护开挖
设备基础坑外无支护基坑包括-3米至-5米基础，开挖形式采用1：1的放坡，一次开挖到位。
3.2厂房南侧的柱基础及设备基础土方开挖，先进行第一级降方处理，一次开挖至-3.4m待钻孔灌注桩和冠梁的强度达到设计要求后，再开始此区域基础内土方开挖工作。
3.3设备基础的-7.4米至-10.1米需钢板桩支护的厂房柱基础土方开挖，根据钢板桩设计要求，先进行降方处理，开挖深度为-1.5m~-7.4m，，分二级退台接力挖土，一次挖至-7.4m，然后再施工钢板桩，待钢板桩施工完，再开始钢板桩支护基坑内的土方开挖工作。
3.4土方的出土及运输
基础所挖土方全部外运至甲方指定的厂区西北角的堆土点。
桩顶处理：土方开挖后，桩顶标高与设计标高一致的按图纸要求与基础连接构造钢筋。桩顶标高高于设计标高的桩，采用专用机械处理桩头，然后按图纸要求与承台连接构造钢筋。桩顶处理与土方开挖同时进行。碎块随开挖的土方清理至地面运走。
对基坑内的集水井等落深区及时跟紧定位放线，采用机械开挖、人工修坡的方法施工。
4.降水施工
本工程基坑降水采用大口井降水，井径800mm，降水井采用水泥砾石滤水管，滤料采用6~8mm无粉碎石屑。不设止水帷幕，降水井为105口，其中15m深降水井64口，13m深降水井41口。同时根据现场勘查，本车间东侧的热轧车间以及南侧的1#线精整车间全部在进行降水作业施工。降水施工质量易于保证。在9月初所有降水井全部施工完毕，降水工作运行半个月左右，水位标高将至开挖面1m以下。
1）大口井施工
测量放线定位：根据降水井平面布置图，测量定出每个管井准确位置，钻机按井点位置就位。
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钻孔：大口井采用旋转钻机水压钻探成孔，孔径不小于700mm，采用直径500mm水泥砾石滤水管，外围多层土工布及等粒径碎石，其透水直径不小于800mm。
填砾料：井管放入井内后，及时在井管与孔壁间填充粒径为6~8mm无粉碎石屑。滤料必须符合级配要求，杂质含量不大于30%。用铁锹下料，以防止分层不均匀和冲击井管。填滤料要一次连续完成，从底部填到井口下1m左右，上部采用粘土分层回填并夯压封口。
下泵及水位观察：降水井采用抽渗相结合的方式，大口井内下设QY-25型潜水泵，下设深度离底1米。
降水井的洗井：为充分发挥大口井降水井的作用，降水井需定期洗井，每个洗井时间不少于0.3个台班，首次下泵洗井时间为5个小时。
2）设置水泵
每井一台，配置一个控制井内水位的自动开关。每个基坑井点群应有2台备用泵。
3）试抽水
用潜水泵试抽水，水泵下至井底。开始抽水时，水未变清前不准中途停泵，以防含砂量过大造成淤积，甚至埋泵。全面检查管路连接质量，泵工程情况、电流、电压及运转状况，井点的出水状况，如发现不正常情况及时排除。
4）抽水
抽水过程中应经常对抽水设备的电动机、传动机械、电流、电压等进行检查，并对井内水位下降和流量进行观测和记录。抽水时为了保证抽水连续性，现场应准备双电源当电源、设备因故障停止抽水后，应立即更换电源，尽快排除设备故障，保证抽水连续，必要时现场应准备发电机备用电源。
基坑开挖后，确保将地下水位降至各层挖土标高以下1m处。结合现场实际情况按需降水。
5）在深基坑土方开挖前降水，保证开挖作业面没有明水，并且地下水水位低于基坑底500mm以下。每井配备潜水泵及总量20%左右的备用泵实施昼夜抽水，水流集中排到基坑边明排水沟，通过临时排水沟排往厂区主排水沟。本工程明沟设置在西侧，沟宽1.5米，深1.5米，东侧的排向甲方临时马路两侧的排水渠内，西侧排至最西侧的主排水沟。必要时增加大型抽水泵进行沟内排水。及时排走明沟内积水，防止回渗。
6）地面排水：为防止基坑浸泡，开挖及进行基底结构施工时，应预先在基槽两侧和流水的上游设置排水沟，截水堤等，为防止雨季雨水等造成基坑塌方、滑坡，在做好地面排水的同时，在基坑侧壁按一定间距设置排水沟。
7）基坑排水：为防止地表水、雨水等大量流入基坑，造成基坑浸水，破坏边坡稳定，影响施工进行，必须采取地面截水、坑内排水等措施，基坑内排水在基坑底面设置排水沟和集水井，排水沟按宽0.2米，深0.3米设置，坡度为1%，每坑至少设置两个1米*1米*1米的集水井。集水井内的积水要随时用泵排出，保证基坑底干燥。
5、土方施工机械设备的配置及施工工期
本工程土方量较大，整个深基坑土方约有7万M3左右。土方开挖实际工期为19天，开挖持续时间从2013年10月28日至11月16日。
基坑第一阶段布置4台反铲挖掘机从厂房西南侧和东南侧分两班两班二十四小时挖第一级土方、第二级土方，进行降方卸载；在第三级配置2台反铲挖掘机接力挖土和1台长臂挖机用于钢板桩内土方施工。
6、土方开挖过程中的成品保护
6.1 开挖过程中工程桩的保护
（1）土方开挖过程中，严禁挖掘机在工程桩上行走，以免对工程桩造成破坏。必须保证工程桩不移位变形、不被挖土机碰伤。
（2）在分层开挖过程中工程桩一旦露出桩头后，立即人工配合将桩头周围的土方挖去，挖土机不得碰撞桩头，迅速减少地基土对工程桩的挤压。露出桩头后，用风镐沿设计桩顶标高上将桩身周圈剔细，露出钢筋将钢筋割断，桩头及时运走。
（3）为避免扰动基土，挖土机挖至设计标高以上200mm，抄出水平标高线，钉上水平橛，留置的余土人工配合随时清理，并及时运到机械挖到的地方，用机械挖去。
6.2开挖过程中降水井的保护
土方开挖过程中尽量保护好降水井，降水直至封闭垫层后方才考虑封闭降水井。其保护方法和对工程桩的保护方法相同并需更加小心，降水井周围的土方用人工挖去，人工配合随挖土随逐节拆除井管，井口用铁丝缠绕水泥袋等物临时封堵，防止往井内落土。
6.3截桩与验桩
土方开挖过程中工程桩挖出后，立即采用空压机风镐破桩，桩头放到自卸汽车上运走。对于试桩等长桩截成不大于3m的小节后再运走。
在土方开挖过程中垫层及时封闭，尽量缩短基坑暴露时间，然后会同设计单位、建设单位、桩基施工单位进行桩基验收工作，若桩位偏差较大时应立即请设计单位进行技术处理。
6.4挖土
挖土按承台形状采用机械开挖，桩体周边30cm范围内土体采用人工开挖，严禁挖土机碰撞桩体。
6.5破桩头
桩顶以上浮浆部分必须剔除，可采用空压机剔除，剔除高度以见到密实混凝土为止，表面需整平并呈毛面。
6.6清理
浮浆剔除后需对桩顶表面和预留钢筋进行清理。桩头用扫把清除表面渣子，钢筋必须用钢丝刷清理干净，其表面不得有残渣和浮浆。
7、基坑监测
基坑检测由我单位及第三方监测单位进行监测，以第三方监测为主，我单位监测为辅，项目部由技术、质量、安全及测量人员轮班进行监测，随时发现问题及时处理，保证基坑工人施工的安全。
7.1 监测目的
将监测数据与预测值相比较以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数，做好信息化施工；
将现场测量结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的；
将现场监测的结果与理论预测值相比较，用反分析法导出更较接近实际的理论公式，用以指导其他工程。
7.2监测项目
根据基坑支护设计图纸中的设计总说明要求的项目进行监测。
1）.基坑周边地面沉降监测
2）.基坑支护桩（钢板桩及钻孔灌注桩）顶竖向、水平位移监测
3）.基坑坑外地下水位观测
4）.基坑内的工程桩水平及竖向位移监测
5）.南侧高架仓库工程桩位移情况监测
7.3测点布设
桩顶、坡顶、支撑水平位移及竖向位移监测，间隔30米布设监测点，共计布设30个水平位移监测点（同时作为竖向位移监测点），点位设置考虑实际使用点位及监测过程中因施工破坏而增加的备用监测点位。
7.4监测报警及异常情况下的监测措施
监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标以变形控制标准的70%作为报警值。如出现报警情况须立即启动应急预案。
参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
[3]《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
[4]《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）。
论文作者:张啸风
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/31
标签：基坑论文; 土方论文; 基础论文; 工程论文; 标高论文; 桩头论文; 设备论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;