1 工程概况
某核电站排水虹吸井（CC井）工程为半全埋置式地下结构，地下部分埋深约20 m，地面出露高度0.5 m。CC井地基为微风化岩，局部软土区域采取开挖换填为块石混凝土的方式进行处理，以保证地基的均匀性。自CC井到闸门井的排水隧洞采用盾构法施工，CC井兼作盾构始发井，其尺寸为40.5 m×39.3 m，最大开挖深度20 m。
本工程基坑自上而下涉及的地层主要为：①人工填土层、③黏土层、⑤2淤泥质黏土、⑥粉质黏土、 2微风化二长浅粒岩。CC井基础底面为 2层，属均质弹性地基。
前期设计及施工方案论证过程，主要存在以下重点：
1）场地内存在多个项目同时施工，因此建设方规定了基坑开挖最大范围，需在此范围内采取合适的基坑围护支护工艺，与相邻标段相协调。
2）CC井作为盾构始发井，需要考虑基坑围护设计与盾构施工的协调。
3）按核电厂设计原则，CC井基础必须坐落在天然岩层地基上。由于本工程岩层沿基坑南北向斜向分布，造成基坑南侧（盾构出洞侧）局部挖深较深，施工中应针对该处基坑的开挖采取特别措施，确保基坑安全。
2 基坑设计方案比选
2.1 初步方案的提出
在初步设计方案中，CC井基坑采取了围护锚桩＋局部混凝土角撑的形式，主要设计原则为[1-4]：
1）考虑到基坑北侧与相邻标段排水箱涵基坑相衔接，且岩层埋深较浅，为此，该侧基坑采用岩层爆破放坡的开挖方式，边坡按1∶0.25一坡到底，便于爆破出渣施工的工作面展开（图1）。
2）基坑东西两侧开挖范围上部在土层内、下部在基岩内区域，上部土层采取分层开挖、分层支护。该区域围护结构采用φ1 000 mm@1 500 mm吊脚灌注桩＋1～4道高压旋喷土锚形式，便于土方开挖的便捷作业。土锚竖向间距3.1 m，水平间距为1.5 m（3.0 m），灌注桩桩底进入微风化岩不小于0.6 m（中风化岩不小于1.6 m）。下部岩层爆破区域留岩宽度大于2 m，以保证围护嵌固稳定。岩体内放坡开挖，坡比1∶0.25。围护桩后采用2排高压旋喷桩止水至岩面（图2）。
3）基坑近南侧开挖范围全部在土层内，土方分层开挖、分层支护。围护结构采用φ1 200 mm@1 500 mm灌注桩＋5道高压旋喷土锚，土锚竖向间距3.1 m，水平间距1.5 m，桩底进入微风化岩至少0.6 m（中风化岩至少1.6 m），围护桩后采用2排高压旋喷桩止水至岩面（图3）。
4）基坑南侧为排水隧洞盾构出洞位置。结合施工范围红线及盾构施工的埋深要求，表层采用一级放坡卸土至＋2.5 m。深层围护采用φ1 200 mm@1 500 mm灌注桩＋4道支撑。为尽量与基坑东西侧挖土顺序相协调，上2道支撑采取高压旋喷土锚，土锚竖向间距为3.1 m，水平间距为1.5 m。中心标高同东、西两侧第1、第2道土锚。土锚设为水平锚杆，主要是为了避免与盾构隧道在空间上的交叉。下2道支撑采取钢筋混凝土角撑形式，主要是考虑基坑下部盾构隧道占据空间较大，锚杆无法搭设。围护桩后采用2排高压旋喷桩止水至岩面。盾构出洞加固采用高压旋喷桩满堂加固（图4）。
本方案的优点为：充分利用基坑北侧相邻的箱涵施工段作为出渣通道，基坑总体采用敞开式开挖，便于爆破和出渣作业；土方开挖量相对较节省；施工可满足整体工程进度要求。
但同时该方案也带来如下问题[5-7]：
1）基坑南侧由于底部为盾构出洞位置，难以设置锚杆体系，采用了混凝土角撑支撑形式。受结构空间限制，在盾构出洞前需将混凝土支撑体系凿除并进行换撑，施工较繁琐。
2）混凝土角撑层高较小，对挖土工况不利，且南侧因基岩面较深，需进行深挖换填处理，施工空间狭小，问题更加突出。
3）由于混凝土角撑跨度大，需在中部设置格构立柱，但格构柱位于岩层爆破开挖区。由于基坑为分层开挖，爆破作业时上部混凝土支撑体系已形成，爆破施工不可避免地会对格构柱产生振动影响，这成为基坑施工中的一个安全隐患。
2.2 优化方案的提出
综合以上因素，主要对基坑南侧围护形式进行了进一步优化，主要设计原则为合理利用场地内允许的开挖范围，将南侧改为3级放坡开挖形式。底部采取重力坝挡土（图5）。
为协调基坑施工与盾构出洞之间的关系，规定了盾构出洞前的结构施工顺序：
1）土方开挖至CC井底板标高后，施工CC井主体结构底板及外墙。
2）盾构出洞之前，结构内部未施工空腔处采用钢筋混凝土支撑进行临时换撑。
3）对工作井外墙外进行土体回填加固处理，满足盾构出洞地基强度及止水要求。
对盾构出洞工况，基坑也进行了必要的处理（图6）。
方案调整后的优点为：取消了基坑南侧原混凝土支撑形式，调整为分级放坡开挖方式，使该区域土方开挖与整体基坑土方开挖更加协调。取消了中间格构柱，便于基坑范围内岩层爆破施工的进行。同时，也更加有利于基坑南侧局部深坑的处理。虽增加了部分土方开挖量，但综合总体施工效率来看，施工效果优于初步方案。
3 基坑南侧局部深坑开挖施工针对性措施
按核电厂设计原则，CC井基础必须坐落在天然岩层地基上。本工程岩层沿基坑南北向斜向分布，且实际岩层分布线与勘察结果略有差异，造成基坑南侧（盾构出洞侧）局部挖深较深。本工程经优化后最终确定在南侧采用放坡开挖＋底部重力坝挡土的方案。靠近重力坝范围的局部超挖，对南侧基坑的稳定会产生较大影响。
考虑到实际基岩埋深情况的不均匀性，为避免大范围超挖对边坡构成较大影响，实际施工中采取分块支撑、抽条开挖的形式（图7）。
第1阶段：根据现场实际情况，对三角区北侧4～5 m区域已外露的基岩区域进行清理，沿基岩清理出一块东西向的长条形区域，对该区域先进行素混凝土换填，作为支撑受力带；将三角区处重力坝凸出侧进行削平整理。
第2阶段：在完成上述工作后，在图示区域安装钢支撑，钢支撑采用φ0.5 m钢管，设置8道，间距5 m；该支撑为可拆卸钢结构；围檩采取40#工字钢。
第3阶段：在第2阶段支撑安装完成且北侧回填素混凝土达到设计强度后，首先对①分区进行开挖换填素混凝土，待换填混凝土达到设计强度，再对②分区进行开挖换填，最后对③分区进行换填。
开挖换填过程中，加强对南侧放坡区域的监测及应急措施处理。如果监测数据超过报警值，应该立即采取应急措施，如增加支撑数量、减小分块开挖宽度、砂包回填等。
按上述步骤进行抽条开挖后，整个基坑南侧的位移量控制在了合理范围内，整体基坑稳定，未受影响。
4 结语
基坑的设计方案应充分考虑与后续施工的顺畅性，针对复杂土层条件下的基坑，应进行多种施工工艺的可行性比较，从而优化选择。在设计施工总承包模式下，可有效地推动前期设计方案与后续施工方案之间的有效互动，以便于整体工程的顺利实施。