深基坑开挖方案比选论文

摘要：以在建的石家庄地铁1号线06标省博物馆站工程为例，阐述了深基坑土方开挖施工阶段进行的技术方案优化及现场管理，以价值工程为导向，通过科学的组织、合理的计划，有效地完成了深基坑的开挖任务，在实现技术效益、经济效益、社会效益及环境效益方面均取得了良好的效果。

关键词：深基坑土方开挖空间时效现场管理价值工程；土方工程；两端开挖

中图分类号：TV551文献标识码： A

1 工程概况

1.1 项目简介

省博物馆站车站型式为地下三层三跨岛式车站，车站中心里程K12+645.000，车站总长194.120m，标准段宽度22.300m，西端外扩段宽度 26.050m，东端盾构端头井段宽度25.800m。车站顶板覆土3.65m，标准段和西端外扩段底板埋深25.042m，盾构井段底板埋深26.782m。

本车站主体为三层三跨矩形框架结构，采用明挖法施工。车站主体标准段和西端外扩段基坑采用φ1000@1500围护桩+1道混凝土支撑+4道钢管支撑的支护型式，东端盾构端头井段基坑采用φ1000@1300围护桩+1道混凝土支撑+4道钢管支撑的支护型式。本站共设置4个出入口和2组风亭，除北侧部分出入口采用盖挖法施工外，其余均采用明挖法施工。省博物馆站平面图1如下：

2土方开挖方案优化

2.1设计开挖原则

“由上而下、竖向分层、纵向分段、中部拉槽、先撑后挖”的原则。省博物馆站第一道支撑为混凝土支撑，并且还有四道钢支撑，这为开挖增加了难度，就出土便道及开挖顺序问题讨论后最终形成了三个开挖方案。

2.2 开挖方案

方案1如图2.2-1：在混凝土支撑平面内铺设便道，从东端向西开挖。优点：1、铺设便道及存放区约需3000方，基坑内的土方填筑可以昼夜24小时进行（土方外运只能在夜间进行），可以尽早解决出土便道问题，使开挖顺利进行。2、在东端土方开挖的同时可以在西端布置材料堆放区，有利于场地布置和文明施工。3、路基仅铺设1m高，并铺设20cm的建筑垃圾，安全稳定且两边有大面积的汇水区域，受下雨天气影响较小。缺点：1、铺设便道及存放区约需3000方土，增加了相应的开挖和倒运费用。2、便道位于混凝土支撑顶，增加了开挖的难度和成本，降低了开挖的进度。

图 3.2-1

方案2如图3.2-2：在混凝土支撑下开挖一条出土便道，从东端向西开挖。优点:1、降低了开挖深度，开挖过程中较方案1少用一台挖机且在开挖过程中受混凝土支撑影响较小，降低了开挖难度，增加了开挖进度。2、一台挖机每月租费加燃油费按5万元计算，开挖周期为10个月，则节省50万。缺点：1、不利于场地布置和文明施工。2、受雨季影响较大。

图3.2-2

方案3如图2.2-3：在混凝土支撑下开挖一条出土便道，从中间向两端同时开挖。优点：1、开挖分两个工作面进行，出土速度快。缺点：1、对场地要求高，机械设备及人员的需求量大，投入成本过高。

图2.2-3

2.3 开挖方案对比优化

从出土便道的选择上对比方案1和方案2，在对比过程中方案2的优势明显。因为混凝土支撑的影响，方案1在开挖过程中难度较大，且增加了开挖的深度。方案2从混凝土撑底下开挖便道（距离支撑底5m），便道打通后再开始从东至西开挖，相当于降低了5m的开挖深度。开挖深度的增加导致开挖的难度及成本都相应增加。从开挖的难度及成本角度考虑，我部选择方案2。

从出土方向的选择上对比方案2和方案3，在对比过程中方案3的优势明显。在车站施工各个工序中，土方外运受外界因素影响最大，比如下雨，冬季雾霾天气，弃土场，城市交通等均会造成夜间无法进行土方外运。为了保证车站施工的节点工期，就必须合理选择施工方案加快土方开挖的进度，为后期的车站主体施工进度做好铺垫。方案3从中间向两端同时开挖，土方开挖的进度较方案2提高一倍。虽然投入的机械及人员都增加了一倍，但是工作时间却缩短了将近一倍，故成本方面也没有相应增加。从开挖的进度方面，我部选择了方案3。

省博从2月25开始土方开挖至7月25结束，用时5个月比计划工期（10个月）提前5个月。土方开挖进度的提高加快了车站主体结构施工的进度，预计车站主体结构全部封顶将比计划工期提前4个月。方案3将土方开挖速度快的优势体现的淋漓尽致。

3 土方开挖阶段的现场管理

3.1 机械及作业人员的投入数量

3.2 现场组织管理

（1）根据工程的特点，建立以业主方为主导的现场项目部管理体系，最大限度地整合资源，提高工作效率。

（2）制定早晚一次土方开挖协调会议制度，以“天”为单位，每天在保证安全质量及进度为原则的前提下对各个工序下达任务指标，并根据任务指标划分各个工序的时间段及机械使用数量及时间，每天的开挖方量、网喷的数量、钢支撑架设数量必须保持平衡状态，保证基坑安全可控。

（3）建立“综合值班室”制度，作为夜间挖土现场指挥部，工程部、技术部、监理部、作业班组组长、监测单位联合办公，提高现场问题处理的效率。

（4）加强现场安全措施有效落实，如基坑防护栏、防撞墩、水平安全网、基坑安全爬梯、基坑照明、配电箱设置、路面防滑措施等。

（5）加快后续工序搭接施工，如侵限桩凿除、网喷、钢支撑架设，争取下道工序的作业面。

（6）加强现场组织管理，利用白天土方停止外运的时段，对开挖边坡进行修整同时进行挖土机械、抽水设备的检查维修工作，为正常施工保驾护航，减少客观因素的干扰。

（7）在项目部成立深基坑开挖周边环境巡逻小组，每天24小时对基坑周边进行巡视，观察是否有异常情况发生。

3.3 技术管理

（1）要求监测单位及时反馈临房、支撑、围护体、地面、管线等变形观测数据。

（2）提前编制基坑开挖紧急预案、事故处理预案，并按要求进行应急救援演练。

（3）以“测量复核、开挖放坡、防超挖”为原则，对未按要求放坡或超挖部位及时进行回填土。

（4）增加观测数量点，提高基坑监测密度，适时缩短观测周期。

（5）监测、开挖、环保节能等方案编制审批工作提早完成，为开挖创造技术条件。

（6）在开挖过程中，严格盯控钢支撑及围檩的架设位置和标高、防坠落挂件的安装、围檩填充是否密实、是否按设计要求加力、钢支撑与围檩是否顶贴密实、钢支撑连接螺栓是否按要求在加力后进行二次紧固。

（7）前期开挖出土便道时，为了保证运土车的安全及出土效率，便道铺设的坡度控制在1:4~1:5。

3.3 协调管理

（1）针对扰民及投诉现象建立对外协调制度，定期走访，及时处理居民关注的问题。

（2）建立积极配合城管监查部门的检查制度。

（3）渣土证、夜施证、处置证、地下结构施工许可证提早申报和办理。

（4）及时通报重大危险源，夜间施工提前公布安民告示等信息。

（5）加强夜间巡查，对噪声、光污染严格监控，外出车辆及时清洗、洒土及时清扫。

（6）设立节点目标奖、无安全事故竞赛奖等，做好节前安全施工动员工作，做好防寒保暖措施。

（7）针对施工方案的调整，及时与设计沟通，在设计及业主的指导下完成施工技术的变更和改进。

4 方案实施效果

本案以价值工程为导向，项目实施过程中体现的综合效益有：

（1）本项目实施开挖方案优化后，工期比按原设计方案计划缩短近150d ，体现了缩短工期，降低成本之效益。

（2）本项目实施开挖方案优化后，2月25日-3月18日共开挖完成3W9000方，顺利完成了业主下达的3月25号基坑开挖到底的节点目标。以方案优化为前提，通过加强现场组织管理，增加机械设备及人员的投入，加大基坑开挖的安全控制，我们完成了别人认为不可能完成的节点目标。

（3）方案的优化使土方开挖提前完工，加快了省博物馆站主体施工的进程，预计12月30车站全部封顶，比计划工期提前4个月。

（4）通过加强业主方为主导的现场管理，对控制噪声、扬尘污染等现象起到立杆见影的效果，监测数据表明开挖阶段地表、围护体、管线、周边建筑的沉降及倾斜影响均在受控范围，达到良好的环境效益。

（5）施工过程中加强与各方面的协调沟通，组织创建“工地与街道共建文明社区”的活动，树立企业“打造精品、诚信守诺、服务社会”的理念，体现了良好的社会效应。

5 结语

本案从开挖方案比选入手，以在车站施工中土方外运受外界因素影响最大，且对后期车站主体施工的进程影响最大为原则，以加快土方开挖进度，节约成本为目标因地制宜对开挖方案进行了优化调整，采取以业主方为主导的现场管理，取得了良好的效果，为市区复杂环境下深基坑土方施工提供参考经验。

作者简介

刘小超：男，河南省焦作市，助理工程师，毕业于兰州交通大学，本科， 研究方向：城市轨道交通。