水利建筑的基坑開挖施工技術(shù)探究

王成華

【摘 要】水利工程建筑是建筑領(lǐng)域的一項重要組成部分，而基坑開挖及其支護工程則是水工建筑施工中的重要一環(huán)，對于保證建筑工程質(zhì)量安全、減少對其周圍建筑的影響方面有重要作用。本文對水工建筑施工的地基土質(zhì)分類及施工中存在的問題進行了簡要介紹，并對巖基開挖、軟基開挖、深基坑支護等施工技術(shù)進行了探討。

【關(guān)鍵詞】水利工程；建筑施工技術(shù)；基坑；開挖；支護

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑工程數(shù)量不斷增加，規(guī)模不斷擴大，對工程質(zhì)量的要求也越來越高。水工建筑工程中，基坑開挖和支護技術(shù)對工程質(zhì)量本身有基礎(chǔ)性影響，對地表植物和周圍建筑也會產(chǎn)生不同程度的影響。因此，施工單位對此十分重視。

一、水利建筑基坑開挖施工技術(shù)現(xiàn)狀

在目前水工建筑物施工中，基礎(chǔ)施工需要根據(jù)地基土質(zhì)進行開挖，滿足抗壓、抗?jié)B、抗剪等技術(shù)要求，施工時必須結(jié)合明確的技術(shù)規(guī)范標準和相關(guān)制度來進行。但在實際施工中并沒有完成依此進行，還存在一些問題。

1.地基土質(zhì)分類

水利工程建筑的地基多種多樣，一般常見的有巖石地基、土壤地基、砂礫石地基等幾種形式。這些天然基地受到施工現(xiàn)場地質(zhì)情況和水文條件的影響，會存在不同程度的缺陷，穩(wěn)定性和耐久性不強，容易影響建筑質(zhì)量。因此必須對此類地基進行人工處理，開挖基坑。地質(zhì)條件對基坑開挖影響較大，尤其是近些年來，環(huán)境惡化，沿海地區(qū)更甚，嚴重影響了基坑開挖工程的開展。

2.存在問題

受施工環(huán)境和技術(shù)的影響，水工建筑基坑開挖過程中會出現(xiàn)很多問題，如地下水滲透，造成的壩基、壩肩、壩下及庫岸管涌及滑坡；回水引起的土壤鹽漬化、沼澤化；水工建筑物的滲透破壞等，這些問題均會影響基礎(chǔ)穩(wěn)定。此外，目前水工建筑物基層開挖施工仍較多使用傳統(tǒng)的施工方法，這些方法存在著開挖速度慢、人工勞動量大、施工成本高等多種弊端，無法滿足現(xiàn)階段我國水利工程建筑的數(shù)量、規(guī)模和質(zhì)量要求。

二、水利建筑基坑開挖施工技術(shù)

水工建筑基坑開挖技術(shù)對水電工程的質(zhì)量、速度、效益有直接影響，技術(shù)使用不當，會降低基巖的承載能力、增大基礎(chǔ)的透水性、惡化基巖的天然結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造，很容易發(fā)生邊坡失穩(wěn)、樁身移位等問題，還會增加施工費用。因此必須要全面分析和考慮基坑內(nèi)樁的抗折能力，選擇適當施工技術(shù)。

1.基坑開挖

在施工之前，為確保施工的順利開展，必須設(shè)計科學、合理的設(shè)計圖紙，經(jīng)有關(guān)部門進行審核和批準之后再進行施工?；娱_挖按地基土質(zhì)具體分為巖基開挖和軟基開挖。

1.1巖基開挖技術(shù)

巖基開挖是根據(jù)工程施工設(shè)計的要求，將風化、破碎的巖層進行挖出，以此為水工建筑提供一個完整、穩(wěn)定的巖石基面。巖基開挖工程量大（從幾萬立方到上千萬立方米不等），人力、資金投入量大，工期長。所以為提高開挖速度，保證基坑開挖質(zhì)量，就必須選擇科學的方法進行開挖。以壩基開挖為例，壩基開挖是基坑開挖的一個重要的環(huán)節(jié)，在開挖時應做好以下工作：

（1）基坑內(nèi)部排水。當圍堰閉氣以后，需要立即排出基坑內(nèi)的積水，以此來降低和控制水位，保證開挖的順利進行；

（2）科學控制開挖程序。巖基開挖容易受到地質(zhì)和水文條件的影響，所以在開挖時工程往往都較為集中，安全問題也隨之發(fā)生。因此要嚴格控制基坑開挖程序，本著自上而下、先岸坡后河槽的原則進行；若河床較寬，就要考慮河床部分的平行工作，采取必要的安全措施；

（3）合理確定開挖的范圍和形態(tài)。在基坑開挖前，要考慮水工建筑的平面輪廓以及機械設(shè)備的運行空間、排水系統(tǒng)和道路的布置情況等，以此確定基坑開挖范圍；開挖后的巖基面要盡量保證其平整，同時盡可能向上游傾斜，適當控制其高度，避免過大的高度差而影響建筑物的定型；

（4）選擇科學的開挖方法。巖基開挖主要應用的是鉆孔爆破法，壩基巖石開挖時一般運用分層梯段松動爆破；一般使用預裂爆破成光面爆破開挖邊坡輪廓面；緊鄰水平建基面，應采用預留巖體保護層，并對保護層進行分層爆破。開挖偏差的要求：對節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育、發(fā)育和堅硬、中硬的巖體，水平建基面高程的開挖偏差不應大于±20cm；設(shè)計邊坡輪廓面的開挖偏差，在一次鉆孔深度條件下開挖時，不應大于其開挖高度的±2%。

1.2軟基開挖技術(shù)

軟基開挖的施工方法與巖基開挖方法相似，但由于地基土質(zhì)不同，在開挖時會遇到一些困難：

（1）淤泥。淤泥的特點是水分多、顆粒細、人無法停留在上面；而且淤泥種類較多，不同類型具體特點也不同，所以要有針對性的采取措施。稀淤泥，含水量較高、流動性很大、裝筐時易泄露，因而開挖難度較大。對此，可將干砂導入形成土埂，在土埂上進行操作（淤泥層較薄而且面積不大時）；當淤泥的面積較大時或深度較大時，可加大干砂添加量，在填筑多個土埂的同時進行分區(qū)處理；

爛淤泥，含水量較低、泥層厚度較大、粘稠強度大，在進行采挖時容易產(chǎn)生粘鍬。對此，則需在開挖之前將鍬沾水，或是利用三股叉或者五股叉代替鍬，或集中一點突破，挖到硬土后再向周圍擴散；夾砂淤泥，通常包含一層或者幾層夾砂層。在處理時要避免混亂挖除夾砂層，對于淤泥層較薄的則需要先晾干沙面再挖除。

（2）流砂。流砂是由滲流導致的管涌、流土現(xiàn)象，在非粘性土中容易形成，在細砂、中砂、粗砂中也會不同程度形成。流砂的治理主要有兩種治理方法：排和封。排是將流砂中的水分及時排除，以此來降低流砂的含水量和水力坡度；封則是封閉發(fā)生流砂的地區(qū)，避免流砂擴散。如果在基坑的底部發(fā)生翻砂冒水的情況，則可以在坑底較低的位置挖一個沉砂坑，將竹筐沉入坑底，利用竹筐的作用阻擋砂石排水；如果流砂層的厚度很小，則可以利用開挖的方法將流砂進行引流；此外還有砂石護面（在流砂坡面上依次鋪上一層粗砂、一層小石子，厚度在5～8cm左右，通過反濾作用防止夾帶泥沙，同時將水滲出）、柴枕護面（在坡面上鋪設(shè)爬坡式柴枕，坡腳設(shè)排水溝，溝底及兩側(cè)均鋪柴枕，以起到濾水拌砂的作用）等方法。

2.深基坑支護

深基坑開挖難度較大，在開挖時應遵循“由上而下，先撐后挖，分層開挖”的原則，即在開挖過程中，應先對開挖的土坡支護后再開挖下一層土體，按照設(shè)計要求進行，及時采取措施處理支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的水土流失問題，基坑的降、排水情況，基坑開挖結(jié)束后驗槽。

在進行基坑開挖時，為保證土地的穩(wěn)定性，需要根據(jù)地基土質(zhì)進行必要的安全支護結(jié)構(gòu)，并且確保支護結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全性，以防止邊坡失穩(wěn)、塌方等事故的發(fā)生；另外，也需要根據(jù)施工設(shè)計方案對支護形式進行科學設(shè)計，以順利完成施工。常見的支護結(jié)構(gòu)主要有：深層攪拌水泥土擋墻，灌注樁支護結(jié)構(gòu)、板樁支護結(jié)構(gòu)、噴錨網(wǎng)支護結(jié)構(gòu)等。

（1）深層攪拌水泥土擋墻，是在基坑四周用深層攪拌法將水泥與土拌合形成一定厚度的水泥土擋墻，成塊狀連續(xù)壁或格狀連續(xù)壁，利用自身重力擋土，從而與壁間土組成復合支護結(jié)構(gòu)，適用于場地較開闊，基坑深度≤7m，且土質(zhì)較軟弱的土層；

（2）灌注樁支護結(jié)構(gòu)，是用灌注樁（可做成單排、雙排或多排）作為深基坑開挖時的支護結(jié)構(gòu)，具有布置靈活、無震動、無噪音、施工簡便、造價低的特點；

（3）板樁支護結(jié)構(gòu)，是一種臨時性支護結(jié)構(gòu)，即在樁板中加錨桿或內(nèi)支撐，用以增加板樁的穩(wěn)定性，擋土、擋水，且一般不會產(chǎn)生較大側(cè)移，對附近建筑物、道路、管線等影響較小。常用的有鋼板樁（平板型和波浪型）和鋼筋混凝土板樁；

（4）噴錨網(wǎng)支護結(jié)構(gòu)，是噴混凝土、各類錨桿（管、索、栓）和鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護的簡稱，具體內(nèi)容包括：土方開挖、施工降排水等前期施工準備，錨桿造孔（有人工造孔、機械鏟孔或鉆機造孔等），制作與安放錨桿、灌注混凝土漿，張拉與錨固錨桿，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，噴漿（細石混凝土）等。

此外，還有鋼筋混凝土支撐和圍檁施工技術(shù)、鋼支撐施工技術(shù)等常采用的深基坑施工支撐技術(shù)，與支護技術(shù)相輔相成。

三、結(jié)語

基坑工程是水利建筑工程中一項重要的組成部分，其質(zhì)量對于水工建筑整體的施工質(zhì)量、建筑物的使用功能和壽命有著重要的影響。因此，施工單位必須深入了解和掌握基坑開挖施工技術(shù)，爭取充足的地下施工空間，根據(jù)不同的地基土質(zhì)情況采取科學的開挖技術(shù)，確?；娱_挖工程有序開展，保證工程質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 韓躍輝.議水工建筑的基坑開挖施工技術(shù)研究[J]. 城市建設(shè)理論研究.2012（ 28 ）

[2] 何永光. 水工建筑的基坑開挖施工技術(shù)探討[J]. 河南水利與南水北調(diào). 2012（16）

[3] 陳建常. 試析水工建筑的基坑開挖施工技術(shù)措施[J]. 科技資訊. 2013（04）

[4] 劉景福，陳淑華. 水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范[J]. 科技與企業(yè). 2013（03）