U型槽及河涌改移并行基坑技术总结

U型槽及河涌改移并行基坑技术总结

王 仙 海

广州轨道交通建设监理有限公司，广东广州， 510000

摘 要：本文主要讲述河涌改移遇到U型槽深基坑开挖段如何同步施工，通过对设计方案的优化和调整，编制合理的施工方案，减少两个基坑的相互干扰，既保证基坑安全，又要完成节点工期。本文总结了并行基坑开挖过程中的施工控制要点，结合现场实际问题分析了并行基坑施工过程中存在的施工风险和管理措施，对后续并行基坑开挖提供了借鉴，希望对后续的类似施工有所帮助。

关键词：十三号线二期；停车场；U型槽；河涌改移；监测；并行基坑；深基坑；

1 工程概述

1.1工程概况

鱼珠停车场U型槽与河涌改移基坑位于十三号线二期鱼珠停车场最东侧，北侧靠近既有线路原5号线鱼珠车辆段，南侧靠近南支分涌河涌，两个基坑设计为并行基坑，基坑等级为二级基坑，基坑均采用明挖法施工，详见图1。河涌改移明渠段底宽为6m，采用生态梯形断面，改迁河涌南侧为出入场线U型槽。河涌改移两岸结构形式采用生态砖挡墙结构，挡墙高3m，涌底采用干砌石护底，改迁段河涌底部高程4.9~5.1m，河涌设计底宽为6m，迎水面坡比为1:0.4，河涌上口宽10.9m，基坑深度约为4.2m。U型槽基坑的宽度为8.7m，基坑长度约150m，基坑最大开挖深度6.82m。

图1 U型槽及改移河涌平面位置图

1.2工程地质及水文概况

1）工程地质

鱼珠停车场场内地质主要为：人工填土层<1>；海陆交互相淤泥<2-1a>、淤泥质土<2-1b>、粉质黏土<2-4>及淤泥质粉细砂<2-2>、淤泥质中粗砂<2-3>；冲洪积粉细砂<3-1>、中粗砂<3-2>、粉质黏土<4n-2>、粉土<4F-3>；残积粉质黏土<5n-2>及白垩系含砾砂岩各风化带。基坑范围内揭露岩层为白垩系含砾砂岩，该类岩石风化岩中局部存在岩石差异风化现象，表现为部分孔揭露强风化层中夹有中风化岩块。由于岩石风化程度差异，造成局部地段，完整中、微风化岩面埋深相差较大，在设计、施工时应充分考虑岩石差异风化对桩基施工的影响。该类岩石的风化岩和残积土，天然状态下物理力学性质较好，但水理性质差，浸水软化易散，处在含砾砂岩的全强风化层时，应注意防止地下水和地表水浸泡。

2）水文概况

根据本次初步勘察资料，线路沿线地下水水位埋藏深浅不一，初见地下水位一般埋深1.2～4.8m（高程4.20～16.49m），稳定地下水一般埋深0.3～5.4m（高程3.86～15.37m）。沿线地表水较丰富，每年5～10月为雨季，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降水减少，地下水位随之下降，水位年变化幅度为1.0～1.5m。

2 U型槽及河涌改移两基坑原围护设计方案及重难点分析

2.1 原基坑围护结构设计方案

根据初步设计及强审意见，U型槽和河涌改移基坑采用并行段基坑支护，由于两边基坑深度及形式不同，沿纵向基坑方向对基坑进行分段，总工分为9段如表1，基坑支撑及横断面详见图2、3。

表1 基坑围护结构设计明细表

图2 基坑围护结构及分段平面图

图3 并行基坑典型横断面图

2.2 并行基坑施工重难点及设计不合理性分析

1、场地狭窄，施工不便。基坑位置特殊，北侧毗邻既有鱼珠车辆段列检库，基坑距离列建库主体结构最近约13米，南侧紧邻深涌南支分涌。为基坑施工方便，在基坑围护结构施工过程中，征用了鱼珠车辆段北侧部分场地，但现场场地仍旧狭窄，运营场地外围需要实施围蔽、路灯、安保等设施，使基坑场地更加受限，施工不便。

2、无施工便道，土方外运、材料运输非常困难。由于南北侧不具备施工便道，整个基坑内的土方外运必须从基坑内退挖式作业，基坑最深处为6.8米，其他部分深度不足5米，且上部有0.6*0.9米混凝土“米支撑”干扰，常规土方外运车辆难以进入，钢筋、混凝土等材料运输受限，现场施工困难。

3、工序难以流水作业，工期较长。参照图3基坑横断面图，两基坑中间需要回填中粗砂，前提必须U型槽主体施工完毕后，河涌改移河堤结构才能具备施工条件，工序安排难以流水作业，且要注意U型主体成型后，避免强度不够，回填中粗砂压实对结构造成不利影响。

4、侧墙与围护结构有缝隙，基坑存在安全隐患。U型槽基坑底板侧墙与围护结构之间有间隙，底板施工完，侧墙施工需要拆除第一道支撑，但是底板不足以形成支撑系统，拆除支撑系统对基坑存在安全隐患。

5、放坡、排水施工困难，工期难以保证。U型槽主体结构底板位于淤泥质层，下部直接进入中粗砂层，考虑到与河涌改移基坑同步施工，基坑内排水及两基坑中间的放坡较难施工。

6、基坑支撑系统处于偏压受力状态。基坑北侧土方厚实且有既有车辆段建筑及消防道路，而南侧处于河涌斜坡段，土压力较小，整个基坑从北至南呈现偏压受力，不利于基坑稳定。

7、基坑监测点部分无法实施布点监测。由于位置特殊，基坑的较多监测点处于河涌内及运营既有线路内，河涌内的监测点难以布设，而运营内的监测点，考虑到钢性围蔽干扰无法通视，监测也难以实施。

3 设计变更方案对比及侧支护方案比选

3.1 施工现状及设计变更理由

U型槽基坑及河涌改移基坑在两侧围护桩结构施工完毕后，施工单位在编制开挖及主体结构施工方案发现时，发现现状的基坑按设计要求难以实现，基坑内施工作业面非常受限，整个工期与计划工期严重脱节。经过多方协调，监理、设计、业主、施工及相关方多次召开了专题会，要求对该部位并行基坑实施设计变更。

原设计施工图出图时并行段基坑采用整体开挖方式施工，以开挖后河涌改移侧基坑作为施工便道，实际施工时，施工单位对基坑开挖的管理非常复杂，考虑到砼撑净高限制，且河涌一侧坑边距车辆段围蔽仅2m，外运出土及材料运输均较为困难，且工期较为紧张，设计考虑欲通过分坑开挖留设施工便道方式来提高施工效率，以达到缩短工期的目的。

3.2 基坑支护设计变更方案对比

设计变更对相互影响的并行段进行变更，其他不受影响的区域按原设计执行。变更后基坑分期开挖，先开挖U型槽侧基坑，将河涌改移侧作为施工便道，两基坑中间增设15-18m钢板桩；U型槽基坑采用钢支撑支护，取消原方案中混凝土撑，钢支撑间距4.5m，坑深大于6m时采用两道撑，钢板桩U型槽一侧坑内增设两排坑底加固搅拌桩；详见下图4

图4变更后的基坑支撑系统图

U型槽主体结构施工完毕后，施工河涌改移侧基坑，根据该侧支护方式的不同，将变更方案分为两种。

方案一：U型槽主体结构达到设计强度后，拔除中间钢板桩，河涌改移侧施做混凝土支撑；混凝土支撑一端撑于河涌改移侧灌注桩冠梁上，另一侧撑到U型槽主体结构上。河涌改移侧支撑间距8.5-9.5m，U型槽曲线段支撑改为米字，U型槽主体结构内部增设钢支撑，支撑间距4.25m。详见下图5。

图5 侧支护方案一

方案二: U型槽主体结构施工完毕后，开始进行河涌改移侧基坑开挖；开挖长度为两个坑底抽条加固搅拌桩宽度，即16m，将该段作为试验段，开挖时做好对基坑的监测工作，各项监测项目正常后方可进行下一段（16m）开挖。开挖至基坑底部时，立即将河涌改移主体结构底板做好，随后回填两侧中粗砂。但是方案二中计算时，坑深仍取4.2m，基坑超载值取10kPa，有一钻孔验抗倾覆验算不通过。需要对该部位实施抽条加固，并对监测数据重点监测。详见下图6。

图6 侧支护方案二

最终方案比选选择方案二。首先，经济型占优。方案一变更前548.528万元，变更后657.261万元，增加108.733万元。方案二变更前548.528万元，变更后602.998万元，增加54.470万元。其次，工期更短。方案一需要施工河涌改移混凝土侧支撑系统，需要等U型槽主体结构施工完，且混凝土强度达到设计要求后才可以施工支撑体系，河涌改移完成后，还需要拆除混凝土支撑，工期较长。最后，方案二虽有一处抗倾覆验算不过，不过该截面基坑较浅，且周边无重大荷载，风险较低。

4 并行基坑施工技术控制要点和案例总结

4.1 总体策划和设计理解很关键

并行基坑施工时，关键要做好策划安排及设计理解，不能盲目追求施工进度。本车场U型槽及河涌改移并行基坑由于前期策划考虑不周，对设计方案和现场施工环境认识不足，在围护桩出图后，就立即组织实施围护桩施工，接近尾声才发现后期土方开挖作业和主体施工存在较多难题，提出设计变更时间较晚。此时南北侧的冠梁已经施工完，但是设计变更取消米支撑，该部位施工属于无效施工。十三号线二期鱼珠停车场属于固定总价合同，对项目的成本控制造成了不必要的浪费。

基坑围护桩图纸应结合主体结构施工等图纸共同理解，充分熟悉及掌握设计意图，并应结合现场实际情况，考虑到施工的便携性和安全性，对设计不合理的部分，在图纸会审时及时提出建议和要求，编制切实可行的专项施工方案组织施工。项目管理团队要做好统筹安排和总体工期策划，避免到一册图，施工一册图。

4.2 重视开挖前节点验收工作

基坑开挖前应严格履行关键风险节点验收程序，监理单位要对开挖前各项准备工作仔细检查，重点检查基坑围护结构深基坑的方案审查审批情况，超规模的危大工程要按照住建部2018年37号文《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》做好专家方案审查，对于并行基坑其中一个基坑如果超规模，均须按文件要求组织专家论证及方案会审。要检查好第一道支撑系统、基坑内外止水措施是否有效，监测点是否布设，出土方式是否合理，应急物资储备以及基坑渗水应急预案是否得当等。基坑开挖未做条件验收，不得实施土方开挖作业。

4.3 工序衔接和工序转换要合理

并行基坑施工作业要明确两个基坑之间的施工顺序及工序衔接，基坑之间工序转换要合理安排。基坑土方作业时，应落实十六字开挖方针“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”。在并行基坑中，更要重视基坑的开挖顺序和支撑的架设及拆除顺序，开挖顺序和支撑安装顺序不当，很容易造成并行基坑出现偏压受力，监测数据频繁报警，基坑围护结构出现安全隐患。

本车场U型槽和河涌改移基坑，按照设计变更方案二中间设置钢板桩优先施工U型槽主体结构，在施工过程中，由于U型槽取消了承台基础，导致U型槽底板和围护结构之间存在约500mm间隙。按通常做法，施工完底板，就应具备拆除上道支撑条件，但是U型槽基坑底板施工完后，钢支撑仍不具备拆除条件，因为底板不足以形成支撑体系。如果拆除第二道钢支撑，整个基坑围护桩底部将呈现“踢脚”状态，对基坑有较大安全隐患。为防止基坑底部底板不承压受力，现场施工过程中，对侧墙每5m设置一道混凝土顶住围护桩。待混凝土强度达到设计要求后再对上道支撑实施拆除。本车场存在的这种问题，设计单位出图时未考虑周全，对主体结构施工和工序转换理解不到位。

在侧墙结构施工时，要对支撑的位置提前做好判断，避免现场直接热切割钢筋或者强行预弯钢筋。由于第二道支撑密集，侧墙钢筋会无法伸至顶部预留位置，所以要对支撑影响部位的侧墙钢筋特殊对待，在钢筋预加工时提前降低侧墙钢筋长度，按照接头率不超过50%预留套筒或搭接钢筋。在基坑内主体结构施工，常出现这种问题，究其原因，还是工序衔接中间考虑不周全，没有认识到这种问题的存在和对结构施工的影响。

4.4 土方开挖作业管控及注意事项

土方开挖不能大面积纵向开挖，让基坑底部大面积暴露。要对支撑的架设、防水、底板施工进度提前预判，分段开挖，分段施工底板，形成流水作业。土方开挖作业应选在较好天气下进行，避免雨季开挖。土方开挖时，要考虑堆土区减少对基坑的围护桩受压影响，土方堆放一般建议设置在未开挖基坑区域。本停车场土方开挖临时堆土区设置在开挖区域后侧，车辆只进入临时推土区北侧便道上，不进入开挖基坑区域内，这样可以有效减少运土车辆对车辆围护结构的侧压力，降低基坑风险。

本U型槽基坑基底处于松散层，淤泥质厚，下部直接从淤泥进入中粗砂层，基坑开挖到底部后未见明水，基坑较干燥，但是基坑开挖时间段处于广州雨季四、五月份，须要及时对基坑进行封底，避免泡水软化造成对基坑上部支撑系统轴力突然加大。这又涉及到上面所讲的工序衔接的问题，基坑开挖一定要工序安排合理，避免开挖至基底后，后续工序衔接不上，特别是雨季基坑开挖，基底标高到位后，对于不是天然地基的基坑要及时浇筑垫层，并按照设计图纸做好基坑降排水和基坑内的集水明排。

开挖过程中，监测数据是变化趋势比较大的时间段，要特别关注各项监测数据的及时收集和对比分析。重点关注测斜数据以及支撑轴力的变化，结合水平位移及沉降观测，及时分析基坑的围护结构的受力状态，判断基坑是否在安全可控范围内。

4.5 并行基坑底标高决定谁优先施工

决定并行基坑中那个基坑优先施工，要取决于那个基坑底部标高更低。不管两个基坑是并行同步开挖，还是共用中间围护结构分开开挖，都要优先施工基底标高更低，结构更深的基坑。如果先施工标高更高结构，后期开挖更深的基坑，会对现有的结构存在不良影响，特别是在软弱地层中，开挖时对土层扰动过大或出现地下水过多流失，会导致邻近基坑出现结构侧移或者其他问题。浅基坑需要回填的施工，在开挖深基坑也会对已经回填的压实土方造成较大侵扰。

对于并行基坑底部标高一致的，如果处于同一个围护结构内，如果不存在相互干扰，可以考虑同步施工主体结构。但是在同步施工时，要注意中间结构墙体之间的模板支撑体系，在浇筑混凝土过程中，要利用基坑围护结构整体受力，避免浇筑混凝土时出现模板移动。本车场的并行基坑比较特殊，河涌改移基坑基底标高基本不变，U型槽基坑从东向西呈上坡段，U型槽基坑纵面和河涌改移纵面成交叉状态，由于河涌改移只有河堤护坡，无混凝土墙体结构，所以优先施工U型槽部位。

4.6 桩间止水、坑内降排水措施要有效

桩间止水效果直接关系基坑的稳固和安全。桩间止水一般采用壁后搅拌桩或旋喷桩止水，内部桩间采用挂网喷射混凝土。本停车场的桩间止水北侧采用水泥搅拌桩止水，北侧由于靠近河涌，不具备施工作业面，围护桩外侧采用钢板桩止水，桩间采用直径16@500钢筋挂网喷射混凝土。桩间喷射混凝土实际施工效果较差，喷射混凝土难以密实。经与设计协商后，采用直径12@100钢筋网片施工，喷射后混凝土效果要优于原设计。对于桩间挂网，钢筋间距应密实喷射混凝土后不脱落为主，原设计方案中采用的钢筋过大，且间距过大，喷射混凝土效果差，不利用桩间止水。

本基坑内原设计方案有设置降水井进行降水施工，在基坑监测水位点布设时，发现水位在10米以下，而基坑开挖最深在6.8米，后期优化设计取消了基坑内的降水井，改为基坑内明沟抽排。具体方案是在U型槽最东段最深部位设置2m*1m*1m米的集水井，底板两边设置砌砖明沟收集基坑内的流动水引流至集水井内集中抽排。

4.7 并行基坑施工重难点分析及其他

并行基坑的施工是一个较复杂的施工难题，重难点要依据每个并行基坑所处的周边环境、地质情况、基坑的深度及支护方式、结构形式等多种因素决定。对于并行基坑的主要控制要点，首先要确保基坑的稳固安全，避免基坑支护方式不当、基坑施工顺序不当对基坑造成重大安全隐患。要充分理解设计意图，结合现场实际情况，分析施工过程中可能存在的重难点，做好统筹规划和方案审查，发现问题及时和设计沟通，做好各工序的衔接，避免工序安排不当，由于管理不善，导致基坑出现安全事故。

5结束语

随着城市轨道交通网络密度的进一步加强，受周边环境条件的限制以及规划路线的经济要求，并行基坑工程在以后的市政轨道交通工程建设中会经常碰到。十三号二期鱼珠停车场河涌改移基坑和U型槽并行基坑，虽然两个基坑深度较浅，但是其地理位置特殊，处于咽喉狭窄地段，施工方式及设计方案均为首次遇见。从原设计方案的不合理进行优化，到邻近基坑支护方式的方案比选，通过对并行基坑施工过程中碰到的真实问题案例分析和总结，为后续并行基坑工程施工提供一个参考和借鉴。

参考文献：

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