深基坑岛式与盆式土方开挖方法相结合的实际应用

深基坑岛式与盆式土方开挖方法相结合的实际应用
张大;张永泽
【摘要】在建筑工程中,有内支撑的基坑开挖应根据基坑的面积、深度、周边环境、内支撑形式等因素采取不同的开挖方法,大多采用岛式开挖、盆式开挖、分层分块
的开挖方式.深基坑岛式与盆式相结合的土方开挖方法是基坑竖向各分层土方采用
岛式和盆式进行交替开挖的一种组合方式.以某工程深基坑土方开挖为实例,对岛式
与盆式土方开挖相结合的方法做简要介绍.
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2013(000)003
【总页数】4页(P99-102)
【关键词】基坑开挖;岛式开挖;盆式开挖
【作者】张大;张永泽
【作者单位】中国铁建二十二局集团第六工程有限公司天津300459
【正文语种】中文
【中图分类】TV551.4+2
1 引言
随着经济的发展，城市化步伐的加快，我国高层建筑日益增多，深基坑因可以充分利用地下资源，改造、开发大型地下空间已成为一种必然，在高层建筑中得到广泛地应用。

深基坑工程施工主要工序就是土方的开挖，由于高层建筑基础普遍埋深较
大，施工面积广，基坑开挖的土方工程量较大，这给施工现场的土方开挖和运输带来很多不便。

如何选择合适的开挖方案，以便在保证施工工期要求的前提下，确保基坑开挖工程安全质量，成为现在施工技术人员关注的问题。

基坑开挖的目的是为了地下结构的施工，而土方的开挖方案则应结合支护结构设计确定。

在选择深基坑土方开挖方案时，应当结合施工现场的地下水水位、基坑深度、施工作业面大小、高层建筑结构形式、地质条件、场地宽窄、场地渗水情况、施工机械设备、周围建筑物情况以及施工方法等因素来综合考虑选择，可以预先编制多个施工方案，然后组织专家对施工方案进行分析，从中选取既经济又安全的方案，进而用于深基坑土方的开挖。

下面主要是对有支护结构的深基坑土方开挖采用盆式与岛式相结合的方法做简要介绍。

2 工程概况
工程位于天津市塘沽区宁海路与庐山北道交口。

拟建建筑地上为20层办公楼，建筑面积37 210 m2。

地下为整体2层地下室，采用桩基础，基础周长约260 m，面积4 600 m2，基坑开挖深度为11.30 m，开挖土方量约 55 000 m3。

基坑支护方式采用钢筋混凝土灌注桩+两道内支撑的支护形式，基坑整体采用三轴水泥土搅拌桩进行全封闭止水帷幕，坑内采用管井降水。

3 土方开挖方案
3.1 准备工作
(1)制定挖土方案。

土方开挖前，应详细查明施工区域内的地下、地上障碍物。

对位于基坑、管沟内的管线和相距较近的地上、地下障碍物已按拆、改或加固方案处理完毕。

(2)进行基础定位、放样工作，洒出开挖边线并进行验收。

(3)落实好挖土机、土方运输车等机械的数量及进场时间。

同时落实好劳动力。

(4)检查所有排水设备是否运转正常，降水井降水水位满足土方开挖要求。

(5)开挖前先在基坑四周做好现状土排水设置，在帷幕外侧设置400 mm×400
mm的排沟，砖砌内侧抹防水砂浆找坡，上面铺设井蓖，沿排水沟每隔30 m左
右设置集水坑，以做引水用。

防止坑外雨水及地表水流入基坑。

3.2 主要流程
本工程基坑开挖总体施工流程为:土方开挖采取岛式开挖与盆式开挖相结合的方法，自上至下分三层开挖，一、二层采用岛式开挖、三层采用盆式开挖。

第一、二层土方由南侧主通道口运出，挖第三层土方时在北侧增设临时通道口，两个通道口同时运土。

挖土必须遵循“对称、均衡、限时、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的总原则。

3.2.1 第一层土方开挖
第一层土方约8 000 m3，机械挖土深度2 m。

第一步2台挖机先挖环梁、冠梁及支撑部分土方，根据现场情况将基坑土方分成8个区域。

依次开挖，由－0.900 m 挖至－2.900 m位置，预留300 mm人工清理，南侧通道环梁上部土方最后开挖，具有一定工作面后，立即安排环梁、冠梁及内支撑施工。

支护环梁随开挖进度分段施工。

如图1所示。

图1 第一层土方开挖平面(单位:mm)
3.2.2 第二层土方开挖
第二层土方开挖由－3.200 m至－8.400 m。

待第一道环梁强度达到设计强度后，土方设备才能继续在基坑内继续作业。

在第4区域内通道入口至环梁边做30 cm
厚16 m×8 m钢筋混凝土垫层，顶标高为－2.100 m，通道上铺3 cm钢板.为了
保证围护结构受力均匀，根据现场情况分为8个区域。

采取从角部先行开挖的方
式进行对称、均匀分层开挖。

完成1区域挖土后，随之进行2区域挖土，基坑四
角斜对称相继完成。

再进行3区域的开挖，4区域最后开挖。

中心岛位置土方可在8个区域挖土过程跟进挖土将中心岛顶标高降至－2.600 m。

由于基坑内土质大部
分为淤泥质黏土，开挖期间，试挖确定放坡系数，但坡度不应大于1∶3，在休止
期间坡度不应大于1∶4，以防止土体滑移，对竖托桩及工程桩造成影响。

如图2
所示。

图2 第二层土方开挖平面(单位:mm)
通道土方最后开挖，在开挖前将中心岛土方利用通道运出，挖机配合传递土方挖至－8.400 m。

中心岛逐渐缩小，通道土方退挖运出基坑，剩余部分用钢丝绳抓铲挖掘机挖出，通道位置土方挖完后通道位置环梁施工。

3.2.3 第三层土方开挖
待第二道支撑混凝土强度达到设计强度后，挖土设备继续在坑内作业。

第三层土方对称、分层、均匀开挖。

从－8.400 m挖至－12.200 m挖机配合传递，1、2、3
区域依次开挖，4、5区域开始时由4区域向5区域对称退挖。

工程桩桩头上方留置500 mm土方，并用钢板铺垫，防止破坏工程桩，用小挖机和人工配合挖至设
计标高，坡度不应大于1∶3，在休止期间坡度不应大于1∶4，防止土方失稳对工程桩造成影响。

北侧增加临时通道口，南北两侧由钢丝绳抓铲挖掘机抓挖取土。

如图3所示。

图3 第三层土方开挖平面
4 土方开挖原则
(1)严格按照施工要求，遵循“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”和“先撑
后挖、限时支撑、严禁超挖”的原则开挖土方。

开挖过程中，按规范要求进行放坡，严禁掏挖［1］。

(2)加强对地下水的处理，基坑内采用纵横设置盲沟、沿盲沟设置集水坑。

(3)尽量缩短围护结构暴露时间，土方开挖到底后立即跟上基础垫层的施工，以抵
抗基底隆起变形，并形成底层支撑，降低基坑围护结构变形速率。

(4)土方开挖时严禁在基坑边堆放弃土，弃土堆应远离基坑顶边线20 m以外。

(5)加强对开挖标高的控制，应避免对基底原状土的扰动。

(6)施工过程中，避免土方开挖机械对围护结构、支撑系统等的碰撞破坏，上述部位附近的土方开挖由人工进行。

(7)做好基坑及周边环境监测工作、数据整理。

5 安全、质量保证措施
5.1 工程桩及支护结构的保护
(1)土方挖至最后一层时，桩头上方要预留出至少500 mm土方，上铺钢板，挖机在钢板上运行，防止破坏工程桩。

(2)挖机挖至支护桩及格构柱附近时要有专人指挥，防止机械碰撞支护桩，周围留置50 mm土方人工对桩身进行清理。

(3)基坑上方通道范围内要用3 cm厚钢板铺设临时道路，并做混凝土垫层，防止对基坑周边造成破坏。

(4)土方开挖过程中，应加强对围护结构、基坑内外水位及周边地面和建筑物的观测。

(5)开挖出的土方随挖随运，场地内不设临时堆土场，避免影响基坑稳定性。

5.2 应急措施
(1)支护结构内倾变形。

出现此类险情时可组织抢险队采用坡顶卸载、桩后挖土卸荷，桩前堆筑砂石袋或增设撑、锚结构等方法处理。

情况严重时需组织抢险队对支护结构进行回填。

基坑周边不得弃土和停放大型施工机具和车辆，施工机具不得反向挖土，不得向基坑周边倾倒生活及生产用水。

(2)基坑发生整体或局部土体滑塌失稳工程桩位移倾斜。

由于基坑内土质大部分为淤泥质黏土，开挖期间，工程桩强度必须满足设计要求，同时做好降水监测，要将水位控制在要求范围，并停留一定时间，待土中孔隙水压
力降低、扰动的土体重新固结后再开挖桩上部土方。

对机械人员交底，试挖时严格控制放坡坡度，观察土体情况，确定合理放坡系数。

但坡度不应大于1∶3，在休
止期间坡度不应大于1∶4。

同时现场准备石灰或工程土，留置2台挖机及运输车
辆做好应急准备。

(3)深基坑挖土后基坑回弹变形
设法减少土体中有效应力的变化，减少暴露时间，防止地基土浸水，因此在开挖中和开挖后，均应保证井点降水的正常进行，在坑上外围及坑下设置排水沟、集水坑。

坑上还可设置300 mm×200 mm挡水墙，多预备水泵及防雨布，在降大到暴雨
时应急准备。

将土体用防雨布覆盖，多设抽水点。

在挖至设计标高后，尽快浇筑垫层和底板。

必要时可对基础结构下部土层进行加固。

(4)土层为淤泥质黏土，施工机械发生打滑及陷车。

施工现场预备足够钢板、碎砖及沙袋，用来紧急情况下对基坑进行铺垫，防止车辆失稳造成翻车等事故。

(5)桩间距过大，发生流砂、流土，基坑周地面开裂塌陷。

立即停止挖土，采取桩间加挡土板，利用桩后土体已形成的拱状断面，喷射混凝土护壁，有条件时可配合桩顶卸载、降水等措施。

6 结束语
(1)第一、二层土方采用岛式土方开挖方法可在较短的时间内完成基坑周边土方开
挖及支撑体系施工，中部土方可在支撑体系施工和养护期间开挖，加快土方施工总体进度。

(2)第三层盆式土方开挖方法，充分利用未开挖部分土体的抵抗能力，有效控制了
土体位移，以达到减缓基坑变形，保护周边环境的目的。

参考文献
［1］刘国彬，王卫东.基坑工程手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009:852
－897.。