特殊地层基坑开挖个案及对策

摘要： 本文结合地铁出入口土方开挖施工方案，阐述了基坑开挖过程中出现的问题极其对策。在基坑围护结构防水效果不佳的情况下，采用及时堵漏、集中排水、基坑内降水及基底换填等方法，有效地控制了基坑安全，加快了施工进度。

关键字: 地铁出入口土方开挖问题对策

一. 土方开挖施工方案

1工程概况

1.1 结构形式

本出入口基坑围护结构采用φ800@950mm钻孔灌注桩加φ600旋喷止水帷幕与双层旋喷桩两种形式。出入口由斜坡段+集水井段组成。其中斜坡段长14.7m，宽5.7m，坡度为30°。

1.2 工程地质

本出入口位于主体围护结构西端以西长25.21m，图纸提供地质状况自上而下主要分布为素填土；淤泥（质）粘土；砾砂；砾（砂）质粘土；全风化凝灰质砂岩；强风化凝灰质砂岩；中风化凝灰质砂岩。

基坑范围内地表水不发育。地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于冲洪积砂层及残积层砾质粘土层中，地下水埋深1.60～4.80m，主要由大气降水补给。

2施工方案

2.1 施工方法

1. 由于本出入口正处于盾构隧道上方，在盾构吊出前对该通道基坑已进行过旋喷桩地层加固，故该通道基坑开挖前不设置降水井，待围护桩施工完成后即可展开基坑开挖作业。

2. 基坑开挖深度12米，开挖自东向西分层进行，第一层采用一台PC200挖掘机地面直接挖土，第二层及一下采用一台长臂挖掘机地面作业开挖，边挖边装车。

3. 支撑安装跟进开挖基面，边挖边撑。

4. 受场地限制，支撑拼装在基坑旁就地进行，25T汽车吊进行安装。

2.2 基坑土方开挖施工

1. 整体开挖顺序：

出入口基坑共设2道支撑及一道换撑，土方开挖施工分3层：第一层土方通仓开挖，第二、三层土方开挖施工顺序：由东至西。

2. 土方开挖采用长臂PC200挖掘机，挖掘机就位在基坑北侧空地，从第一道支撑与支撑间距向下开挖，基坑里采用PC60小型挖掘机配合土方转运。土方开挖至每层土方均开挖至支撑下50cm进行支撑安装及预顶力施工。

3. 严格执行先撑后挖的施工方案，为减少围护结构变形，开挖采取纵向抽槽开挖方式，预留两侧土方对围护结构提供被动土压力，减小基坑变形。

4. 机械开挖至基底以上20～30cm时，采用人工开挖至基底，确保不超挖，并及时对基坑底进行封闭。

5. 开挖过程中同时进行桩间回填及渗漏水处理。

6. 按照设计要求对土方开挖施工全程监测，并根据监测结果进行分析和采取措施。

二. 土方开挖过程中遇到的问题及处理措施

1. 施工场地狭小

该出入口位于车站主体结构西侧，出入口东侧土方未回填完成，西侧为实验室集装箱及现场办公室均无施工场地，南侧距1m给水管3.5m，北侧距施工围蔽7m，根据现场实际仅北侧场地可以用于就位长臂挖掘机。而设计冠梁顶高程在实际地表下1.1m，为防止长臂挖掘机自重较大导致该部分土体塌方，我部设计在冠梁上部施做高1200mm，厚200mm钢筋混凝土挡土墙，再将挡土墙与地面间的空隙回填压实，从而保证了地面土体的稳定性。

2. 降排水处理措施

该基坑开挖前未设置降水井，开挖过程中如出现较大水量的地下水和桩间漏水将对基坑的稳定性和土方开挖造成比较大的困难，因此开挖过程中的能否及时抽、排水为本次开挖施工的关键。

①开挖前，我部物资准备充足，配备6.5kw高功率扬水泵5台，手拉葫芦2套，水泵管、电缆若干。

②开挖过程中，由东向西开挖，在东端最深处挖一集水井，将水泵进水口用过滤网包好防止水泵进水口被淤泥堵塞，用手拉葫芦将水泵牵引住放入集水井，并随着开挖面的降低调节水泵高度（水泵保持离基面20cm），保证边挖边抽，防止底坑泡水。

③安排专门人员24小时抽水。

3. 桩间漏水、漏砂原因分析及处理措施

该出入口基坑围护结构采用φ800@950mm钻孔灌注桩加φ600旋喷止水帷幕。在开挖至砂层地质时，共出现4处桩间漏砂现象，南北侧各2处。其中南侧有1处漏砂较严重，漏砂量约10m3。漏砂现象一旦出现必须立即停止开挖，派专人进行堵漏。如漏砂量过大，会使基坑周边地层失稳从而造成地面沉降甚至塌陷。

3.1 原因分析

①该区域地质条件较差，砂层较厚，导致高压旋喷桩遇砂层无法成桩或断桩；

②旋喷桩钻孔位置不够精确；

③旋喷桩操作工技术不够成熟，施工参数控制不准确导致成桩效果差。

3.2 处理措施

①开挖过程中发现桩间漏砂立即停止开挖，派专业堵漏工人用麻袋+快速水泥将漏砂处封堵，并用皮管将水集中引排至集水井。

②堵漏完成后立即采用C20素混凝土对桩间进行喷锚加固、找平。

③工序衔接紧密，开挖过程中堵漏班组时刻跟踪，发现情况立即处理。喷锚班组准备好下一次施工的材料，确保各工序迅速完成。

4. 斜坡段防滑坡塌方处理措施

该出入口斜坡段长14.7m，宽5.7m，坡度为30°。该部位土质主要为淤泥（质）粘土；砾砂；砾（砂）质粘土。该斜坡长而陡，且土质稳定性较差，设计图纸也未考虑土方加固措施。在开挖过程中采取以下措施从而很好控制了坡度基底的稳定性。

①开挖前坡段基底标高已做好充分标记，保证坡段土方一次性开挖到位，避免挖掘机多次开挖扰动土体。

②基坑最下方处停放的挖掘机采取吊装方法直接从基坑吊出，避免挖掘机爬坡时扰动土体造成土方滑坡。

③坡段开挖至基底后立即浇筑混凝土垫层将其封闭。浇筑垫层后仍出现滑坡部位立即组织人员挂网喷锚。

5. 通道集水井处基底淤泥层换填及基底加固措施

出入口结构中集水井位于最低处，此处在开挖中设置了一临时抽水井，由于水长时间浸泡和挖掘机开挖时对土体搅动，导致该处基底约30cm土层成为淤泥层。淤泥层既不能保证地基承载力的要求也使后续垫层施工无法进行。采取以下方法处理：

①在集水井处设置降水井，将该处水位将至淤泥层以下。

②采用松木桩处理软地基

选取长L=2m长圆松木若干条，将松木一端削尖，按1mx1m间距梅花型淤泥层，利用挖掘机挖斗将木桩压入土体至不再进入为止。

③采用块石换填

选取30cmx30cm块石，将块石放入有淤泥层部位，用挖掘机将块石压实后在表面用碎石找平。

④浇筑混凝土垫层，将伸出的木桩割平至混凝土面。

三. 结语

本出入口基坑开挖土方量并不多，俗称为“小基坑”，但在实际施工过程中所遇到的困难并不少，通过以上处理措施，我部较好地控制了围护结构渗漏水、基坑变形、土体滑坡、基底土方承载力等问题。通过本次基坑土方开挖施工，总结成就是要求施工单位在施工准备、施工过程中做到方案编制多考虑不利因素，物资材料早准备，工程进行中勤检查，才能将诸多不利因素遏制在萌芽阶段。