[摘 要]：依據單道群環支撐受力特點，分析探討深基坑土方開挖的專項施工方案，利用時空效應按分段、分區、分層、分時開挖原則進行，使基坑土方開挖施工達到安全、快速、經濟的目的。
　　[關鍵詞]：單道大直徑群環梁支撐、均衡開挖、時空效應
　　1 引言
　　由于城市中心建設用地緊張，建筑愈來愈多向高空、地下爭取空間成為一個發展趨勢，深基坑工程開挖深度也達到空前深度，其支護形式也趨于復雜，對支護結構及土方開挖提出更高程度要求。本文以實例為研究對象，對基坑土方開挖綜合技術進行深入研究。
　　2 工程概況
　　福州瓊河村舊屋區改造項目(3#～7#樓)位于福州市六一北路以西、津泰東路以南，西鄰東水路。項目總共由5棟高層商住樓及1～3層商業樓組成，其中3#、5#、6#及7#樓設2層聯體地下室，4#樓設1層地下室，基坑面積約為1.7萬平方米。根據巖土工程勘察報告,場地土層自上而下依次為：
　　(1)雜填土,厚約0.5～4.5米;
　　(2)粉質粘土,厚0.2～2.6米;
　　(3)淤泥 ,厚4.3～8.5米。水文地質條件：場地地下水主要賦存于①雜填土、④-1泥質中砂等土層中。地下水類型有上層滯水、孔隙承壓水和裂隙承壓水。地質勘探期間，場地初見水位埋深0.2～3.4m，混合穩定水位埋深0.2～3.6m，水位變化在1～2m之間。
　　本工程設計標高±0.00相當于羅零高程6.80m，基坑周邊現場地標高約為-0.80m。擬建物二層地下室底板面標高約為-8.55m，主樓承臺高2.5m，裙樓承臺高約1.2～1.5m，底板厚約0.4m，考慮到混凝土墊層厚約250mm，本工程基坑底標高分別按-11.3m、-10.30及-7.00m考慮，基坑開挖深度分別約為6.20m、9.5m、10.50m。
　　3 基坑支護體系設計
　　基坑支護樁采用φ900mm沖鉆孔灌注樁，樁間距1.5m，支護樁之間(外側)止泥帷幕采用φ550@400mm攪拌樁，樁長以進入基坑底不少于5m為準。水平支撐采用一道鋼筋混凝土內支撐形式，由5個相連大直徑環梁組成，環梁直徑41m~70.4m之間。環梁間通過混凝土桁架及板帶相連，其形狀大致呈T字形。同時為減小支護樁的內力及變形，對基坑內坑底土體采用水泥攪拌樁進行被動區加固。支護樁內側坑底被動區加固采用樁徑φ550mm@450mm水泥攪拌樁，樁長6.1m~8.1m之間。立柱樁(支承柱)采用格構式鋼柱與(沖)鉆孔灌注樁組合樁,支承樁樁端以穿透 3 淤泥層、 5淤泥質土層及 6-2淤泥質土層，進入6 -1砂礫卵石或7卵石層不少于2m為準。要求樁底標高以下沒有淤泥及淤泥質土等軟弱土層。環梁是一種合理的結構形式,其充分發揮了混凝土受壓性能,支護結構剛度大,穩定性好。同時,大直徑環梁為施工提供了相當大的操作面,可以加快施工進度,縮短工期，但群環梁間傳力復雜，對土方開挖提出很高要求，開挖過程必須滿足讓支撐整體受力均勻，以免由開挖不當造成應力集中，局部支護失穩破壞，進而影響整個支護體系安全。
　　4 土方開挖施工
　　4.1總體部署
　　本工程利用時空效應按分區段、分層次、分階段、同步均衡對稱原則進行開挖，共分2個階段、5個區域、3個層次。施工工藝流程如下：1)場地(樁位處)清障→2)施工被動區水泥攪拌樁→3)施工止泥攪拌樁→4)施工沖(鉆)孔灌注樁(支護樁)→5)大面積開挖至-3.80m標高→6)施工水平支撐體系并養護至支撐體系混凝土強度達到設計值(養護28天)→7)開挖4#樓區域土方，施工素混凝土墊層→8)基坑周邊土方開挖→9)基坑內土方分區域分層均勻開挖
　　4.2分階段開挖
　　本工程土方開挖總體分為2個階段。第一階段由現有場地標高約-0.8m大面積退土至支撐梁底標高-3.8m處，水平支撐梁底應再挖深約80cm以便支模。此過程中應充分利用表層雜填土修筑后期土方運輸施工便道，最大限度減少后期修筑施工便道時的磚渣土用量。此階段土方屬于無支護開挖，車輛行走自由，施工效率最好。由于此階段的退土使得基坑開挖深度降低約2m，也極大減少支護結構坡頂的土壓力，提高支護結構的安全性。第二階段開挖基坑內土方，屬于有支護土方開挖階段，開挖應在水泥攪拌樁養護齡期不小于28天，沖(鉆)孔灌注樁及整體鋼筋混凝土水平支撐體系施工完畢，強度達到設計值，且保證傳力可靠后進行。
　　4.3分區段開挖
　　第二階段的土方開挖采取分區域進行，共分5個區段進行。
　　(1)先開挖區域1土方(4#樓一層地下室區域)，采用一次性開挖到底;
　　(2)然后分級開挖挖土區域2的土方，即基坑周邊約5m范圍內土方，以保證在后期土方開挖過程中，支撐體系受力更合理;此階段土方開挖應以環梁為參照對稱進行，以保證支護結構能同時均衡受力，使支護結構達到最佳受力狀態。
　　(3)第3步分別同時開挖區域3和區域4土方;
　　(4)最后開挖區域5土方。
　　4.4分層均衡開挖
　　每一區域內土方采用“中心島”分層翻轉法，分層深度控制在約2m左右，中心島采用環帶均勻開挖，挖土由中心島處外圍均衡向中心退出，應根據土質要求設置層間放坡坡度, 確保開挖過程中土體自身的穩定，層間坡邊操作平臺長度為10 m 左右, 前沿采用PC120 挖土, 中間翻土及放坡采用長臂挖機, 后臺土方裝車采用PC200 型挖機。機械挖土需預留30～40cm，由人工進行修土，人工修土后的土方采用塔吊運輸。承臺和地梁加深由PC60型挖掘機配合人工開挖至設計標高，承臺土方采用隔一承臺開挖，每個承臺開挖后，在24h內做完墊層與磚胎模，墊層必須做到支護樁邊。
　　開挖過程中，應采取措施防止碰撞支護結構、工程樁或擾動基底原狀土，如果開挖過程中出現樁體時，應離單樁體或多樁體周邊0.5米多角度開挖以避免對樁體產生側壓力;多樁體中間采用小型挖掘機開挖,無法采用小型挖掘機開挖時，采用人工開挖。對流動性淤泥層采用放坡1:5,減少對工程樁水平剪切力，防止斷樁。下班時，所有土方放坡按1:1放坡。開挖過程中不得留陡坡, 以免基坑內土體滑移而引起工程樁偏位。土方開挖過程中，局部電梯井深坑、大承臺與周圍開挖面形成的高差可采用1：1.2放坡支護。
　　因挖土方量大, 綜合考慮挖土工期及市場實際用車情況, 計劃采用20 t 自卸車輛外運土方, 因車輛來回輾壓次數多, 且場地內下臥土質極差, 為了保護下部工程樁不受影響及車輛順利通行, 場地內用磚渣回填井字形( 寬6 m、厚0. 8 m)臨時施工便道, 在通車主車道跨支撐梁需全部填上磚渣土, 比梁高出0. 4 m 左右, 并放緩坡壓實，上鋪設20 mm 厚鋼板。基坑周邊不允許堆放其他荷載, 挖出的土方及時外運, 不得堆放在基坑四周。
　　土方收尾退挖至出土口時，多余機械可利用坡道先行爬出基坑，施工便道土方采用挖掘機退挖，最后基坑口的土方采用加長臂挖掘機收尾施工。基坑內土方全部開挖結束后，用吊車將基坑底挖掘機吊出基坑。
　　5實施效果分析
　　通過事前詳細了解工程實際狀況，研究各項技術資料，編制詳實施工方案，利用時空效應按分段、分區、分層、分時開挖原則，使基坑土方施工達到安全、快速、經濟的目的。(1)安全：基坑開挖過程中，圍護體變形和周邊地面的沉降量，周邊道路及管線沒有發生明顯破壞，各項監測值均在允許范圍內，見下表：

主要監測項目	監測到最大值	預警值	結論
深層水平位移	33.86mm	35mm	無異常
鄰近建筑物沉降	25.6mm	30mm	無異常
基坑坡頂沉降	15.52mm	20mm	無異常
基坑立柱沉降	12.58mm	20mm	無異常
水平位移	24mm	25mm	無異常
支撐軸力	14.83kN	70%構件承載能力設計值	無異常
圍護樁內力	22.9 kN	70%構件承載能力設計值	無異常
地下水位	-502mm	1000mm	無異常

　　(2)快速： 通過分階段開挖，-0.8~-3.8m淺層內土方采用無支護放坡機械大開挖格局和深層土方兩路同時施工、多開挖面施工，減少了土方駁運，提高了挖土效率，大大加快了施工速度，總計約16萬立方的開挖量，實際有效開挖天數僅40余天。(3)經濟：由于土方開挖為關鍵工期，其工期的縮短，使工程提前交付使用，提高建設資金的運轉效率，也減少了對周邊環境的噪聲污染和大氣污染，進而保護了生態環境。
　　6結語
　　利用時空效應理論，在單道大直徑群環支撐深基坑土方開挖工程中，采用分階段、立面分層、平面分塊，劃小挖土單元，制定各單元的挖土工況，對稱平衡開挖，使支護結構受力均勻合理，土壓力均衡釋放，同時縮短基坑在開挖區域的無支撐暴露時間，使土方挖得安全、高效、經濟。