张文杰
1.前言
随着经济建设的发展，超高层建筑及城市综合体建筑等大体量的工程也越来越多地出现，这些大体量工程不仅地上部分的面积和高度较大，地下部分的面积和深度一般也都比较大，而这些大体量工程一般都会地处城市的繁华地段，平面规划用地非常紧张，周边环境也会比较复杂，由此对地下工程的施工会造成很大的影响，下面仅就有关土方开挖的问题进行讨论。与一般体量的工程相比，对于土方开挖也不仅仅是简单多挖几方土的事，而是随着开挖面积和深度的加大，以及周边环境的影响，会相应出现一系列的问题，使得挖土这一本来相对简单的工序变得较为复杂。
2.工程概况
太原市某超大型的城市综合体项目，地处繁华路段，周边环境较复杂，项目包括A、B、C三区，总用地面积2066669.5 m²，总建筑面积1460478 m²，下面仅以其中最大的B区的土方开挖过程来进行讨论。B区总用地面积1199520㎡，包括22栋建筑物，总建筑面积884084㎡，酒店部分为高度为144.46m的超高层建筑，所有建筑的地下部分由地下车库连为一体，基坑长约420.4m，宽约288m，周长1593m，面积约107200m²，基坑开挖深度16.3米，基坑基本将所有的规划用地全部占用，现场无其它施工场地。
B区周边环境:西侧为某小区两栋小高层住宅楼和三栋砖混住宅楼及一个教堂，小高层住宅楼为十层框架剪力墙结构，基础为钢筋混凝土筏板基础结合5孔过水箱涵形式，基础梁底标高—7.4m,地基处理均采用深层水泥搅拌桩复合地基，有效桩长10 m，距基坑边17.54 m；砖混住宅楼为六层砖混结构，基础为钢筋混凝土筏板基础结合５孔过水箱涵形式，基础底板垫层底标高-7.10m，地基处理均采用深层水泥搅拌桩，有效桩长9.1 m，地面绝对标高约782.1 m，距基坑边最远21.3 m，最近15.76 m；教堂为砖混结构。B区东侧为一会馆，地上11层，地下一层，框架结构，筏板基础，底板垫层底标高-6.2m，采用水泥粉喷桩复合地基，有效桩长8.0 m。B区的南、北侧为本项目的A、C区，对基坑支护和开挖的影响可暂不考虑。
场地地下水混合稳定水位埋深为2.10～5.20m，绝对高程介于777.02～778.12，地下水混合稳定水位埋深平均值3.4m,首层稳定水位基本与混合水位相同，第二层稳定水位5.00～7.50m，第三层稳定水位11.8～14.0m，水位变幅为1.00m左右。地下水类型：上部首层地下水为孔隙潜水，首层以下地下水均为承压水。地下水由东向西迳流，主要受大气降水、汾河及侧向迳流补给。
基坑支护西侧采用-6m以上复合土钉墙支护，-6m以下混凝土灌注桩加一排锚索加一排斜撑的支护方式；南侧及东侧-4m以上采用放坡加土钉墙支护，-4m以下采用混凝土灌注桩加两排锚索加一排斜撑的支护方式；西侧教堂和东侧会馆处采用咬合桩加灌注桩加角撑加一排斜撑的支护方式。
场区外围设置一圈封闭的止水帷幕深层水泥搅拌桩将内外水渗流进行隔断，场区内设计管井降水，降水井依据部位、深度和用途不同设置有疏干井、降压井、观测井、回灌井。
3．开挖过程中的一些问题
3.1开挖顺序及坡道设置与动态调整的问题
3.1.1开挖顺序
开挖分三个阶段进行：第一阶段为整个区域内土体剥离平均深度为5米，第二阶段为主楼楼座土方开挖，第三阶段为主楼周围地库土方开挖。第一和第二阶段是穿插进行。
因为开挖范围面积大、深度深，且在前期现场还存在个别的拆迁等问题，不可能一次性的大面积、全方位开挖，所以挖土的大的顺序应该是分区、分层开挖，这样由于在时间、空间上的不连续，出土坡道的设置就至关重要了，在挖土顺序的分区、分层之间，它起到保证运输车辆进出通畅的作用。
3.1.2坡道设置
因为在现场的基坑开挖线以外再无场地，所以施工占有场地如：钢筋加工场地、模板加工场地等，也必须分阶段设置于基坑以内，基础及主体结构大的施工顺序为：主楼部分带一块地下车库先施工，而周边的地下车库部分后施工，后施工的部分挖土要留下一步土不挖，作为施工场地，待先期施工的那块地下车库到±0.00m且达到规定的强度并做相应的顶撑后，施工场地倒换到此处，再开挖剩余部分土方，而有施工场地就必须有材料(如钢筋、混凝土等)进场的通道（这么大面积的基坑其水平运输如果仅靠塔吊等在坑内倒运的话是不可想象的），这也是保障施工顺利进行的必要条件之一，材料的运输通道设置和出土坡道的设置必须综合考虑，这样，挖土的进度计划就必须要受地下部分的施工进度计划的制约，而通道可以挖土与材料运输共用。坡道的设置还与后浇带位置等因素相关（后述），具体位置见图。
考虑到工期的整体进度和后期地库开挖土方量较大、行走道路杂乱、运输难度大。在场区靠中间南北向设一条主路，东西方向设置三条临时道路（宽10m），挖土由南北两侧向中间退，最后由道路向东西两侧退的挖。临时道路宽10米，因这是条主干道，土方车、钢筋、模板材料运输车、混凝土罐车都在其上行走，故道路两侧坡度按1:2考虑，局部地区无法做到时，坡上做喷锚处理。
3.2基坑支护及降水的问题
3.2.1与基坑支护的配合
一些支护工艺需与挖土相互配合，土钉墙、冠梁、连梁、锚索、斜撑施工穿插到土方开挖施工中，需安排专门的人员跟进。土钉墙施工按照土方剥离完，边坡成形后开始施工，冠梁、连梁、锚索紧随土方开挖到冠梁底标高后进行局部开挖搭接施工，斜撑紧随底板施工完后强度达到要求开始施工。基坑开挖第一阶段随土钉墙施工进度进行，开挖进程随土钉墙施工过程，每天开挖的工作量必须在土钉墙能够施工完成的范围内，严禁超挖。边坡施工边挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。
3.2.2与降水的配合
1.整体降水问题
根据分区开挖计划为先挖三个具备开挖条件的区域，但这三个区域的土挖到接近地下水位时，不仅要求开挖区域的降水井开始抽水，而且要求整个场地的其它降水井也要具备抽水条件，这样才能保证水位能及时降低到满足挖土的条件，这就要求在这三个区域的土挖到接近地下水位时，其它区域的降水井要施工完毕。
2.降水时的排水管网问题
如果按150㎡左右布置一个降水井，整个基坑要布置约713个，由于场地面积大，排水距离长，所以排水管网的布置也很重要，原则应是在东西南北各边就近设置排水口，在第一阶段在临时道路两侧也设排水管。
排水管应以带集水口的钢管为主，这样管道本身不会漏水，也便于因场地变动的来回挪动和连接。
在临时道路两侧各布置一根Φ325钢管当降水排水管用，按坡度要求铺设。降水过程中，须特别注意对基坑周围建筑进行沉降和位移观测，对基坑边也须做位移观测。开挖过程中，降水密切配合，保证地下水位比基底低1m左右。开挖时特别注意成品保护，挖桩不准触碰桩头和井点管，以免破坏井点管。
3.3现场施工平面布置与坡道位置关系问题
由于本工程场地有限，在基坑开挖线外基本没有多余的场地，所以施工场地必须在基坑内部设置，另外由于结构尺寸过大和各个单位工程的结构高度不同，在结构设计中必须设置温度应力和沉降后浇带，根据施工图，整个基础被后浇带分割为66块，这样，挖土及地下结构部分施工期间的场内交通和钢筋制作场地等的规划与动态调整，就必须以后浇带为界进行区域划分。
坡道及其坡脚的位置必须避开后浇带位置，以便于在后浇带一侧的一块场地能以后浇带为界进行施工。
3.4与其它工序的穿插配合的问题
按照总体施工计划，土方工程直接制约着后续工程的展开。因此总体施工当中以最大化保证土方开挖施工为主导，以土方开挖施工为核心，其余分项工程包括降水、土钉、喷锚、冠梁、连梁、断桩头、基底清理为配合，需各专业施工单位技术人员和机械，施工班组和夜间值班人员做到每一个施工点都有专人负责，统一指挥，服从总体安排。紧密的搭接施工。
3.5强化监测监控措施
本工程由于开挖深度大、周边环境复杂，按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012和《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009，需监控的对象包括：支护结构、相关的自然环境、施工工况、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建（构）筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路、其他应监测的对象。基坑工程的监测项目应抓住关键部位，做到重点观测、项目配套，形成有效的、完整的监测系统，监测项目尚应与基坑工程设计方案、施工工况相配套，由有资质的第三方机构进行监测。
3.6本项目土方开挖施工遇到的一些特殊情况的处理
3.6.1局部滞水层的处理
在开挖过程中，第一阶段挖完后，发现局部的降水效果不明显，土体饱和渗水，分层开挖的话，挖土机械在其上行走易陷入泥中，无法保证操作工作面，根据岩土勘察报告，形成这种情况的原因为局部存在滞水层，滞水层底部标高离开挖面底标高只剩2m，经研究讨论，决定此局部不再按原来的计划分层开挖，采用表层临时填固体填料，形成硬壳层，以便于挖土机械的行走，采用长臂挖机一次性开挖到底的方法处理，起到预期的效果，顺利开挖。
3.6.2坑壁底部预留土台的处理
在基坑支护设计中，为减小侧向变形，其中的一个措施是在支护桩离坑底3m左右的位置，挖土时预留一个梯形土台，地下车库靠近基坑边的一跨先不施工，待内侧的基础施工完毕并具备一定的强度后，再用型钢以已施工完的基础为后支点，对支护桩进行斜顶加固，型钢斜顶完后，预留的土台才可挖除， 但到这个时候，土台周围已没有可通的道路和挖土机械行走和操作的空间了，预留土台的出土成为一个问题。
经综合考虑，此部分的土不再外运，而是作为基础房心回填用土，这样既可解决该部分的土方外运的难题，又可节省回填土方回运成本，只是需做好统筹的计划协调工作。
4．结束语
相对于一般土方开挖，无论是从施工技术还是施工组织管理等方面，超大、超深基坑的土方开挖都有其特殊性，通过前期的从整体施工的角度全盘规划，不仅保证了超大、超深基坑土方开挖的顺利进行，最主要的是为后续工序和整个结构施工阶段的整体协调和配合打下了良好的基础，取得较好的效果，可以作为类似工程施工组织的参考。
（作者单位：山西四建集团有限公司）