张晓丽
中铁十一局集团第二工程有限公司 十堰 442013
摘 要： 以某膨胀土地区地铁地下停车场深基坑为例，从开挖体量、交叉作业、交通组织、变形控制等方面分析城市超大深基坑施工组织的主要重难点，介绍施工的关键技术，对于类似条件下的超大深基坑施工具有参考借鉴意义。
关键词： 超大深基坑；开挖；膨胀土；降排水；变形控制
1工程概况
某地铁车辆基地是双层地下停车场，总建筑面积18.29万平方米，其主体土石方开挖方量达206万方。该停车场位于城区三环内，主要运输通道位于场地南侧。基坑分为四个区段：A区为联络线区，为停车场的出入段线，其中A1区为最大开挖深度约16.5米，最大开挖宽度约8米，南北向长度约195米；A2区最大开挖深度约17.5米，最大开挖宽度约为27米，南北向长度约330米。B区为咽喉道岔区，呈三角形，南北向长度约250米，最大开挖深度约18.7米，平面尺寸不规则。C区、D区为停车场检修及停车库，最大开挖深度约18.7米，最大宽度约为182.95米，长度约为324米。
图1 停车场平面示意图
开挖范围从上至下主要为：杂填土、黏土、粉质黏土、卵石土、全风化泥岩、强风化泥岩、中等风化泥岩。杂填土、膨胀土、膨胀岩及风化岩为特殊岩土，其中杂填土和膨胀土厚度约3至10米，分布于地表，对主体基坑施工有一定的影响。
2施工组织设计重难点分析
2.1开挖体量大
该停车场大面积土石方开挖，土石方开挖量达206万方，如何组织高效开挖，是确保组织下一步结构施工的关键。
2.2交叉作业多
场内挖掘、桩基、围护、混凝土等机械设备施工，各工序交叉作业，保证保证人员安全、协调机械的作业工序、确保工期是关键。
2.3交通组织难
材料及土石方仅有成洛大道一侧通道进行运输，如何安全高效组织运输及场地内交通疏导是交通安全管理的重点。
2.4膨胀土开挖变形控制难
本基坑土方开挖较深，基坑地面范围内存在膨胀土，该土体具有显著的吸水膨胀和失水收缩的特性，遇水极易造成地层变形。如此大面积的基坑施工，如何做好施工区域降排水，防止地表水的下渗是确保基坑稳定的关键。[1][2]
3施工关键技术
3.1支护体系构建
设计上构建超大超挖明深基坑综合防护体系，广泛运用围护桩+多层锚索结合放坡＋土钉＋喷锚技术，保证施工期间不增加隔水封闭措施的情况下，消除膨胀土的不利影响。
图2 停车场支护形式平面示意图
3.2开挖施工原则
遵循时空效应，按照分区、分层、对称、平衡的开挖原则[3]；先岛式后盆式挖土的形式，减少开挖时无支护暴露时间；支护桩需养护28天龄期，达到设计强度后方可进行土方开挖；按规范要求进行放坡和喷锚；降水和排水结合，特别加强地表雨水、施工用水的截排，防止下渗；加强开挖标高的控制，基底预留30厘米厚度土层人工捡底，严禁超挖；开挖到设计深度时，尽可能短的时间内将底板浇筑完毕，减少变形、确保支护结构安全。
3.3开挖方案
整个基坑开挖分块分层进行，分块大小30米×30米左右，方便同时2辆自卸车停放待装。块与块之间按1：2坡率放坡，保持边坡稳定和排水需要。开挖时采用基坑盆式与岛式开挖灵活结合，先岛后盆的开挖方法。表层土采用岛式开挖四周土方，施工土钉墙；下层土方先采用盆式开挖中间土方，合理预留被动土[3]及临时边坡，保证基坑稳定且土方开挖作业连续性，也减少围护结构锚索施工工期长对土方开挖进度的影响。施工期间重视排水防汛工作，改进基坑降排水技术，消除膨胀土的不利影响。开挖工序断面示意分别如图3所示。
图3 开挖工序断面示意图
3.4开挖步序
地面向下5至7米范围先采用岛式开挖，纵向分段跳槽开挖边坡，每段开挖长度控制在30米，厚度2米，先开挖四周便于快速施工支护结构。岛式开挖如图4所示。
图4 岛式开挖断面示意图
在周边支护施工及养护期间，开始开挖中间土方，保留四周土体，形成被动土，如此即能确保周边支护稳定，又可加快开挖工效。开挖中部土时按1：2坡率放临坡，厚度2米一层，留5米宽平台。盆式开挖如图5所示。
图5 盆式土开挖断面示意图
3.5运输组织
本工程开挖土石方量巨大，开挖期间的设备及运输车辆众多，如何做好运输组织，是确保施工效率和安全的关键。
（1）合理划分施工区域，每个区域分别安排出入口、运输道路、上下坡道，使得各运输队伍形成独立循环互不影响的运输系统。
（2）根据开挖设备数量、运输距离、交通情况等因素，计算所需的运输车辆，统一编号管理。
（3）场内运输道路设置：土方开挖施工时，对基坑顶进行道路硬化处理，以满足高强度和长时间重载车辆通行为宜，推荐处理方式：地基压实后面层采用水泥稳定碎石层（20厘米）结合C40混凝土面层（25厘米）。在场内设置行进诱导、限速等安全标志，并安装照明灯。
（4）上下坡道设置：根据实际出土效率和顺序等情况，考虑100米范围内左右两侧各设置出土马道一条，以有效的使得开挖阶梯形成，最低处与开挖平面达12米，行走通道坡率（约1：10）也能满足车辆上下爬行需要。马道随基坑开挖调整，并用建渣碾压铺筑，利于运输车辆通行。
（5）严格控制场内运输道路的质量，制定落实雨季及夜间施工技术措施，保障交通安全。设置专门的管理队伍对行车组织进行监督管理，对外协调相关交通管理单位，尽量安排出土时间与上下班时间错开。
3.6降排水措施
除了注重地下水控制，还应特别注意地表水的截留与排放。
（1）基坑降水：基坑外按20米间距设置降水井，井深达底板以下3米。土方开挖过程中，主要通过降水井抽水截断基坑外的水源补给进行降水。
（2）坑内明排：开挖时坑内利用旋挖钻机按20至30米间距成孔，或挖出沟槽汇集地下水，通过抽排积水，提前梳干坑内土层地下水；靠近坡脚处半米处设置汇水沟，并引入集水坑，防止坡脚浸泡垮塌；靠近基坑边缘3～5米处设置截水沟，在角落等对施工影响较小的区域设置集水坑，开挖面设置3‰坡率的纵坡，引向截水沟。
（3）截水沟：基坑坡顶及各级平台坡脚布置截水沟，间隔30米设置集水井，截水沟和集水井均做防水处理防止下渗，集水井积水及时抽排至地面排水沟排出。
（4）挡水线：基坑坡顶及边坡平台边缘设置挡水线，向基坑外设排水坡，拦截雨水、边坡泄水孔排水，将水引入截水沟排至集水井抽排。
（5）主排水沟：尺寸0.6米×0.6米，基坑周边道路外侧布置，沟内做防水处理防止下渗。
（6）防汛抢险：成立防汛领导小组，固定抢险防汛队人员，遇有险情可快速就位。建立防汛气象信息网，跟踪天气预报，分区配备多台柴油发电机、抽水设备等应急抢险物资，定点专人保管，不得挪作它用。
3.7监测监控
由于基坑面积大，开挖深，工程地质条件相对较差，开展深基坑施工监测，形成有效完整的监测系统，与设计方案和施工工况相匹配[4]十分重要。
（1）设计单位应明确基坑保护等级、监测项目，并提出监测频率、控制值，并根据工程特点、监测项目控制值和施工经验数据等制定监测预警等级和标准，对复杂工况或节点提出针对性的监控量测要求。
（2）施工单位组织有资质的监测单位按照设计、规范要求编制专项基坑施工监测方案，经由专家评审论证、审批完成后按照方案要求进行监测点布设并开展施工监测。
（3）基坑施工监测项目主要包括支护体系的内力和位移监测、地表沉降监测、地下水位及土体深层位移监测、坑内坡顶水平及竖向位移监测、周边建筑物及管线监测等，施工过程中进行巡视巡查。
（4）基坑监测点布设、监测频率应满足设计、专项方案要求，相关规定按照《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911）的相关规定执行。
（5）数据采集后第一时间形成监测报表，及时进行分析、处理，确认监测成果是否超预警指标，对结构及建构筑物、地表等的稳定性进行综合分析。监控量测预警后，及时召开专题会议分析研究进行处置。
4结语
该停车场通过广泛运用围护桩+多层锚索结合放坡＋土钉＋喷锚施工技术，制定实施可靠的降排水技术措施，消除了膨胀土的不利影响，开挖时采用超大型基坑盆式与岛式开挖方法，合理预留被动土及临时边坡，保证基坑稳定和土方开挖作业连续性，也减少了围护结构锚索施工工期长对土方开挖进度的影响，充分利用监控量测的信息化指导作业，实践证明基坑开挖施工进度、施工安全均得到了有效保障，对类似超大基坑开挖施工有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1] 陈善雄. 膨胀土工程特性与处治技术研究［D］.武汉：华中科技大学，2006.
[2] 刘静德. 膨胀力对膨胀土边坡稳定影响研究［D］.武汉：长江科学院，2010.
[3] 刘国斌，王卫东. 基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，第二版.2009.
[4] 张文杰. 超大超深基坑土方开挖特殊性施工技术问题探讨［D］.武汉：中华建设，2013.