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软土地区城市中心区深基坑土方开挖施工技术

文档作者：王龙１李师尧２刘卫未１戚兵１卜楠楠１文档来源：１．中建一局集团建设发展有限公司２．中铁十六局集团第二工程有限公司		点击数：	更新时间： 2025年11月15日
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３６
施　工　技　术
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１４ 年１０ 月上
第４３ 卷　第１９ 期
ＤＯＩ：１０􀆰 ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１４１９００３６
软土地区城市中心区深基坑土方开挖施工技术
王　龙１，李师尧２，刘卫未１，戚　兵１，卜楠楠１
（１． 中建一局集团建设发展有限公司，北京　１００１０２； ２． 中铁十六局集团第二工程有限公司，北京　１０００００）
［摘要］ 通过对比分析，阐述了在软土地区城市中心区深基坑多道支撑下，土方开挖过程中选择不同的施工技术对
挖土进程、经济效益的影响有所不同。针对工程特点，创造性地采用钢板桩作为出土坡道的临时挡土墙，并利用对
撑与出土坡道形成有效出土通道的方式进行土方开挖，可达到快速、安全、经济的效果。同时首道支撑兼作堆料平
台，充分缓解了城市中心区现场用地紧张的现状，降低了工程造价。
［关键词］ 地下工程；深基坑；软土；土方开挖；钢板桩；施工技术
［中图分类号］ ＴＵ７５３ ［文献标识码］ Ａ　　　　［文章编号］ １００２⁃８４９８（２０１４）１９⁃００３６⁃０３
Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｃｅｎｔｅｒ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ
Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌ
Ｗａｎｇ Ｌｏｎｇ１， Ｌｉ Ｓｈｉｙａｏ２， Ｌｉｕ Ｗｅｉｗｅｉ１， Ｑｉ Ｂｉｎｇ１， Ｂｕ Ｎａｎｎａｎ１
（１． Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｆｉｒｓｔ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ， Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１０２，Ｃｈｉｎａ；
２． Ｔｈｅ ２ｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ １６ｔｈ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ Ｌｔｄ． ， Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ
ｏｆ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｗｉｔｈ ｓｕｐｐｏｒｔｓ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，
ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ， ｂｒａｃｅ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｅｄ ｗａｙ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ａｆｆｅｃｔｉｖｅ
ｐａｓｓｗａｙ ｆｏｒ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ
ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｌａｎｄ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ； ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ； ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ； ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ； ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ
ｐｉｌｅ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
［作者简介］ 王　龙，工程师， Ｅ⁃ｍａｉｌ： １０６９５２２８４＠ ｑｑ． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１４⁃０３⁃２８
１　工程概况
某工程位于天津市中心地区，施工场地狭小，场
地北侧地下室外墙距离滨江道仅３􀆰 ４０ｍ；南侧地下室
外墙距离交通银行３ 层楼（原大陆银行旧址）最近处
约为８􀆰 ６ｍ；东侧地下室外墙距离黑龙江路约为２􀆰 ９ ～
３􀆰 ９ｍ；西侧地下室外墙距离大沽北路约３􀆰 ４ｍ，由办公
楼和商业裙房组成。基坑周长约为２６２ｍ，面积约为
４ ２２０ｍ２。大面开挖深度１７􀆰 ９５ ～２１􀆰 ５０ｍ，最深开挖深
度２２􀆰 ５ｍ，总土方量约８􀆰 ７ 万ｍ３。基坑开挖深度涉及
第⑥１ 及⑥４ 层淤泥质黏土。拟建场地地下水类型有
浅部土层中的潜水和深部土层中（⑨２，⑨２⁃２ ）的承压
水。浅部土层中的潜水主要补给来源为大气降水，水
位随季节有所变化，年变幅在０􀆰５０ ～１􀆰００ｍ。地下水埋
深按２ ～３ｍ 考虑。基坑深部土层中第１ 承压含水层主
要存在于第⑨层中。场地土地质情况如表１ 所示。
２　基坑支护及水平支撑体系设计
本工程基坑支护体系为地下连续墙＋ 高压旋
喷桩止水，内置３ 道钢筋混凝土支撑，支撑体系布置
以对撑为主，辅以角撑和边桁架形式（见图１）。
图１　基坑支护形式
Ｆｉｇ． １　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔｓ
２０１４ Ｎｏ． １９ 王　龙等：软土地区城市中心区深基坑土方开挖施工技术 　３７
表１　土层地质情况
Ｔａｂｌｅ １　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｉｌ
土层
层厚／
ｍ
含水量
ｗ ／ ％
渗透系数
垂直渗透
系数ＫＶ ／
（ｃｍ·ｓ －１ ）
水平渗透
系数ＫＨ ／
（ｃｍ·ｓ －１ ）
渗透性
①１ 杂填土１􀆰 ８ — — — —
①２ 素填土１􀆰 ７ ２９􀆰 ０６ ３􀆰 １８ ×１０ －６ ７􀆰 ４３ ×１０ －６ 微透水
③１ 黏土、
粉质黏土１􀆰 ２ ３２􀆰 ８７ １􀆰 ００ ×１０ －７ １􀆰 ２５ ×１０ －７ 不透水
④１ 粉质黏
土、黏土２􀆰 ３ ２８􀆰 ３７ １􀆰 ３８ ×１０ －６ １􀆰 ８５ ×１０ －６ 微透水
⑥１ 粉质黏土４􀆰 ０ ３０􀆰 ６４ ３􀆰 ７５ ×１０ －６ ５􀆰 ０７ ×１０ －６ 微透水
⑥４ 粉质黏土４􀆰 ０ ２８􀆰 ４６ １􀆰 ３７ ×１０ －６ １􀆰 ７２ ×１０ －６ 微透水
⑦粉质黏土１􀆰 ６ ２９􀆰 ０８ １􀆰 ２３ ×１０ －７ １􀆰 ９２ ×１０ －７ 不透水
⑧１ 粉质黏土３􀆰 ４ ２３􀆰 ９５ ４􀆰 １７ ×１０ －６ ４􀆰 １８ ×１０ －６ 微透水
⑨２ 粉土８􀆰 ０ ２１􀆰 １６ ５􀆰 ９４ ×１０ －４ ９􀆰 ３０ ×１０ －４ 弱透水
⑨２⁃１ 粉质
黏土１􀆰 ６ ２４􀆰 ９８ １􀆰 ００ ×１０ －７ ２􀆰 ２９ ×１０ －７ 不透水
⑨２⁃２ 粉土１􀆰 ９ ２１􀆰 ３４ ２􀆰 ３７ ×１０ －４ ６􀆰 ０１ ×１０ －４ 弱透水
⑩１ 黏土２􀆰 １ ２７􀆰 ０９ ２􀆰 ８２ ×１０ －７ ６􀆰 ７３ ×１０ －７ 不透水
􀃊􀁉􀁓１ 粉质
黏土、黏土５􀆰 ９ ２２􀆰 ８ ３􀆰 ２７ ×１０ －７ ５􀆰 １６ ×１０ －７ 不透水
􀃊􀁉􀁔２ 粉土、
粉砂４􀆰 ０ ２０􀆰 １９ ３􀆰 ４１ ×１０ －５ ４􀆰 ６５ ×１０ －５ 弱透水
３　土方开挖重难点
综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖
深度、基础结构、周边环境的影响，本基坑具有以下
特点。
表２　土方开挖方案对比
Ｔａｂｌｅ ２　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ
序号方案名称具体做法优点缺点
１ 钢板桩
（临时挡土墙）
出土坡道根部设置临时钢板桩，形
成挡土墙，将坡道后方的空间空出，
为内支撑施工创造条件
钢板桩作为临时挡土措施，采用租用
方式，可回收，费用支出少；采取此方
法避免了坡道断交、回填等工序，使坡
道可连续施工，加快出土速度
需提前策划坡道位置，合理排布钢
板桩形式；不同地区土质钢板桩选
型差异大
２ 出土混凝土栈桥钢筋混凝土栈桥结构，避免了土坡
道放坡的影响
随支撑施工形成，结构安全可靠造价高，土方开挖完毕后需破碎拆
除，拆除及出渣难度大
３ 出土混凝土挑板设置钢筋混凝土挑板将土坡道根部
向基坑内延伸，使坡道放坡避开内
支撑杆件
随支撑施工形成，结构可靠，造价介于
方案２，３ 之间
造价较高，挑板末端与土坡道连接
位置易出现空隙，对车辆通行安全
造成影响
４ 坡道转换
（挖出⁃回填）
无特殊措施，在受影响支撑杆件施
工前将坡道影响位置土体挖除（坡
道断交），支撑施工完毕后回填重新
形成坡道
费用低，施工简便工序反复，出土慢，工期受影响，坡
道挖出后回填质量不易保证，存在
行车安全隐患
　　１）场地内基坑开挖主要地层影响为⑥１ 及⑥４
层淤泥，该层土性差，为高压缩性软塑淤泥质土，厚
度大，对基坑开挖很不利。
２）本工程基坑面积大而深，水平支撑道数多，
场地狭小，选择经济合理的出土方式成为土方开挖
成功与否的关键。
３）在设计挖土通道的同时，还要综合考虑基坑
及地下结构施工期间混凝土浇筑停车位、钢筋堆放
场地、钢结构堆放场地设置的合理性和科学性。
４）由大量工程实践可知，土方车直接进入基坑
内装土进行开挖是加快挖土进程最有效的施工方
法。因此在布置出土路线时，有条件的情况下应首
先选用此方法。
５）对于本工程而言， 采用土方车直接进入基坑
内大开挖还是按常规设置栈桥， 或者二者进行组合
利用， 需要权衡利弊、综合考虑各方面因素才能做
出决策。
４　土方开挖流程
根据支撑竖向布置情况，土方分４ 步进行开挖：
①第１ 阶段　开挖－ ０􀆰 ４００ ～ － ２􀆰 ７００ｍ；②第２ 阶
段　开挖－２􀆰 ７００ ～ －１１􀆰 １００ｍ；③第３ 阶段　开挖
－ １１􀆰 １００ ～ － １６􀆰 ０００ｍ； ④ 第４ 阶段　开挖
－１６􀆰 ０００ ～ －２１􀆰 ９００ｍ。
考虑基坑南侧紧邻保护性建筑（交通银行），土
方在进行分步开挖时，每一步都遵循“先北侧后南
侧”的顺序，以尽可能减少对基坑南侧土体的扰动
和变形。
５　土方开挖技术措施
针对土方开挖的重难点，分别采取了以下措施：
１）第２，３ 步土方开挖时，采用设置直接进入基
坑内的土方坡道、土方车直接进入基坑内装土的方
法进行，以加快挖土进程。考虑到出土坡道根部反
向放坡土体会将部分内支撑杆件覆盖，影响此区域
内支撑施工，工期较长。为解决上述难题，将各种
解决方案进行了对比（见表２），最后确定采用在坡
道根部植入钢板桩形成临时挡土墙，利用对撑与出
土坡道形成有效出土通道的方式（见图２），有效规
避了反向放坡土体影响支撑施工的难点，保证了支
撑与土方开挖的连续作业，减少了措施难度、降低
了成本。
　３８ 施工技术 第４３ 卷
图２　第３ 步土方开挖示意
Ｆｉｇ ２　Ｔｈｅ ３ｒｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｔｅｐ
　　２）由于第４ 步土深度较深，故利用出土坡道及
平台完成大面开挖，后期逐渐收土坡道，将两个出
土平台及坡道完全挖除，如图３ 所示。
图３　第４ 步土方开挖示意
Ｆｉｇ． ３　Ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｓｔｅｐ
３）针对⑥１，⑥４ 粉质黏土层土体渗透系数较
小，基坑降水难度较大，土体蠕变效用较为明显等
特点，为减少对基坑开挖施工的影响，采取以下措
施：①提前预降水，以延长此土层降水时间，缓解降
水困难的问题。②土方开挖中心岛及２ 步土台留设
避开此层土，保证土方开挖施工顺利进行。③充分
利用石灰可有效改善淤泥质土含水率的特性，在挖
出的淤泥质土中掺加石灰，减小开挖难度。
图４　地下室结构施工期间现场平面布置
Ｆｉｇ． ４　Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｂａｓｅｍｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　
４）在基坑设计时，提前考虑支撑施工及地下结
构施工期间的料场问题（钢筋、钢结构和模板堆料
的荷载按实际情况施加），将首道支撑兼作堆料平
台（见图４），充分利用了支撑空间，节约了工程
造价。
６　结语
Ｈ 型钢板桩作为一种新型的支护体系，很好地
应用于软土地区深基坑土方开挖的出土坡道临时
挡土墙，具有安全性和科学性，避免了对内支撑施
工的影响，既加快了施工进度，又可回收利用，比设
置栈桥等出土方式更经济。
首道对撑与出土坡道有效形成出土通道，同时
首道支撑兼作堆料平台，充分缓解了城市中心区现
场用地紧张的现状，具有较好的综合经济效益。
参考文献：
［ １ ］　褚剑鸣． 大型深基坑多道支撑下土方开挖施工技术［Ｊ］． 四
川建筑，２００９，２９（４）：２３４⁃２３５，２３７．
［ ２ ］　杨敏周． 淤泥质软土深基坑采用钢板桩支护的开挖技术［Ｊ］．
福建建设科技，２００１（１）：８⁃２９．
［ ３ ］　魏俊杰，张元华，王丽华，等． 饱和软土地区深基坑支护与降
水技术研究［Ｊ］． 吉林地质，２００８，２７（３）：９０⁃９３．
［ ４ ］　赵志缙，应惠清． 简明深基坑工程设计施工手册［Ｍ］． 北京：
中国建筑工业出版社，２０００．
（上接第１９ 页）
此现象时可以及时补充混凝土。⑧岩溶区旋挖时
由于溶洞的存在，特别是钻到半边岩时，会发生旋
挖钻头卡钻现象，如果深度过大，甚至难以取出，钻
头掉落导致该桩成为废桩，当遇到此种情况时一定
要放慢钻进速度，主动钻杆保持垂直，直到钻头平
稳地通过此区域再加快钻进速度。
４　结语
岩溶区旋挖桩多为端承嵌岩桩，往往基岩面的
起伏差异较大，地下隐伏岩溶形态位置、大小变化
不一，地下水变幻莫测，复杂的地质条件给成桩施
工带来很多不确定性，所以岩溶区旋挖灌注桩的成
桩质量一直存在较多不足。本文通过工程实例分
析总结出提高岩溶区旋挖桩成桩质量的施工工艺
及其有效的质量控制措施，可为岩溶区旋挖桩施工
提供有益参考，进一步提高旋挖桩的施工质量，减
少潜在施工事故，降低成本，提高基础工程效益。
参考文献：
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机械，２００５（３）：９１⁃９４．
［ ２ ］　武文，黄友华． 旋挖钻孔灌注桩施工工艺在某工程中的运用
［Ｊ］． 江西建材，２０１３（３）：６３⁃６４．
［ ３ ］　张学进． 钻孔灌注桩旋挖和回转成孔施工工艺的对比与分析
［Ｊ］． 建筑施工，２０１３（７）：５９２⁃５９４．
［ ４ ］　孔凡林，李成芳，袁由新． 重庆地区旋挖桩施工质量问题浅析
及解决对策［Ｊ］． 重庆建筑，２０１３ （３）： ２１⁃２２．
［ ５ ］　王家华，谭渡彬，陈益民． 高回填区域机械旋挖钻孔灌注桩施
工技术［Ｊ］． 混凝土与水泥制品， ２０１３（２）： ３５⁃３８．

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