深基坑土方開挖施工技術(shù)分析

黃振波

摘要：隨著現(xiàn)代建筑中高層和超高層不斷增加，超大面積深基坑在施工中也越來越常見，施工中由于其周圍交通道路及原建筑和各類管線的存在造成了施工場地狹小等現(xiàn)狀，增大了基坑的施工難度，因而在施工中科學(xué)合理的組織基坑土方施工，對保證施工安全及周圍建筑安全具有現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合深基坑土方工程的特點(diǎn)選定合理、可行的土方開挖施工方案，并且對島式開挖施工工藝進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：深基坑工程；土方開挖；工程特點(diǎn)；島式開挖施工

前言

深基坑土方施工作為深基坑工程的重要內(nèi)容之一，土方挖運(yùn)工序是一個組織關(guān)系和邏輯關(guān)系非常復(fù)雜的關(guān)鍵工序。由于深基坑土方開挖過程是一個應(yīng)力釋放過程，會引起周邊建筑物變形和破壞，道路開裂，地下管線斷裂下沉、塌陷與破壞，所以，它也是支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、變形控制能否滿足要求，降水能否達(dá)到預(yù)期效果的檢驗(yàn)工序。

某工程基坑內(nèi)面積約為7340.8米，周長約為338.2米，基坑開挖深度約9.45～13.70米。該基坑支護(hù)方案為：ABCDEFG段剖面采用放坡+復(fù)合土釘墻支護(hù)，其中AB段坡頂為市政道路，BC段坡頂為綠化帶和人行道，CD段設(shè)有基坑的上下車道，DEF段坡頂為材料運(yùn)輸通道，F(xiàn)G段坡頂為材料堆場；GA段坡頂為多層天然地基建筑，建筑距離基坑最近處僅2.8m，是本基坑周邊環(huán)境最復(fù)雜和最重要的部位，采用樁錨支護(hù)。ABCDEFG段基坑支護(hù)安全等級為二級，GA段基坑支護(hù)安全等級為一級?；邮褂媚晗逓橐荒辍?/p>

1.深基坑工程的特點(diǎn)

1.1由于現(xiàn)在城市高樓越來越多，深于10m的工程也越來越多，因此不可預(yù)見的因素也增多。

1.2由于很多工程與周邊建筑物、道路、管線距離很近，很多工程的邊距小于開挖深度，有的相距只有數(shù)米，基坑略有變形，周圍建筑物和設(shè)施就會受影響。

1.3 地域性特點(diǎn)明顯，要根據(jù)地區(qū)的巖土性質(zhì)制定可行的施工方法，不能簡單地把其他地區(qū)深基坑工程經(jīng)驗(yàn)搬過來。

2.認(rèn)真審查土方施工方案

土方分項(xiàng)工程施工方案是深基坑工程施工組織設(shè)計的重要內(nèi)容之一。包括確定挖土順序、挖土方法、運(yùn)土方法、選擇挖土機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械等。施工方案正確與否決定工程實(shí)施成敗，工程技術(shù)人員必須認(rèn)真審查。挖土順序必須與設(shè)計工況相一致，符合施工規(guī)范規(guī)定。

挖土方法有放坡挖土法、島式挖土法、盆式挖土法和逆式挖土等。運(yùn)土可以利用土坡，土坡又分為坑內(nèi)土坡和坑外土坡。選擇方案必須結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、支護(hù)結(jié)構(gòu)，貫徹執(zhí)行“分層、分片、分段，先對撐后角撐，先撐后下挖，留土護(hù)壁，限時撐到圍護(hù)樁”的原則要求。挖土必須兼顧支撐（土錨）加設(shè)的需要，避免只考慮挖土方便而不及時架設(shè)支撐，造成不利影響。對最下層土方采取分塊流水開挖，并與混凝土底板施工相結(jié)合，最大限度地減少基坑無支撐的暴露時間。施工方案中應(yīng)含有“基坑監(jiān)測方案、應(yīng)急措施”。通過加強(qiáng)施工監(jiān)測工作，實(shí)現(xiàn)信息化指導(dǎo)施工。從基坑開始施工起，就對基坑位移、沉降、水位及支撐軸力等變化信息進(jìn)行監(jiān)測，以便分析研究，及時采取針對性措施，防止險情發(fā)生和擴(kuò)大。運(yùn)輸方案的挖運(yùn)機(jī)械匹配，不能簡單地以額定運(yùn)力來匹配挖土機(jī)械，要考慮到鬧市區(qū)運(yùn)土，因受到交通、環(huán)衛(wèi)、環(huán)保等條件制約，可能出現(xiàn)土方挖出來運(yùn)不出去的情況。

3.施工方案的確定

3.1基坑開挖采用分段、分層、對稱開挖的施工方法進(jìn)行。對環(huán)梁及圍護(hù)支撐結(jié)構(gòu)采用逐步加載，使其均勻受力，使施工工況與設(shè)計工況相符合，避免因單向挖土不分層或不對稱造成水平環(huán)撐和樁頂受力不均勻產(chǎn)生過大的位移，以及使結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中和多應(yīng)變引起的開裂。嚴(yán)禁在無可靠的措施下挖機(jī)直接在支撐上作業(yè)，挖運(yùn)土方時施工機(jī)械不可以碰撞支撐樁。

3.2挖土先外后內(nèi)，保留基坑內(nèi)中部區(qū)域原土坡道，有利于平衡坑內(nèi)外土方側(cè)壓力以及限制坑內(nèi)涌土和圍護(hù)側(cè)壁變形，可以搭設(shè)簡易跨越環(huán)梁的架空道橋，使運(yùn)土的車輛可以直接進(jìn)入到基坑內(nèi)，加快挖運(yùn)土法，提高工作效率。

3.3嚴(yán)格實(shí)施支護(hù)結(jié)構(gòu)和鄰近建筑設(shè)施的變形觀測與土方開挖的同步檢測和信息化施工，用觀測數(shù)據(jù)控制基坑挖土。

3.4開挖時做好防滲漏的準(zhǔn)備，一旦滲漏馬上進(jìn)行封堵。

4.島式挖土施工工藝

大基坑土方開挖擬采用多層開挖法施工，即島式開挖法，可以最快開挖出基坑坡面進(jìn)行支護(hù)施工，縮短工期；同時利用基坑中部尚有的土方可以平衡邊坡土體的壓力，防止坑壁失穩(wěn)或基坑底隆起等現(xiàn)象的發(fā)生。

土方施工總體開挖路線仍然是由南向北推進(jìn)，先挖坑邊后挖中央，逐漸退到工地大門。

4.1施工步驟

按照基坑支護(hù)設(shè)計的分層要求，沿豎向?qū)M開挖土方劃分3～8層（即與支護(hù)結(jié)構(gòu)土釘和錨索排數(shù)相對應(yīng)），擬安排3～4臺挖土機(jī)進(jìn)行土方挖運(yùn)。

每層的挖土機(jī)負(fù)責(zé)該層內(nèi)土方與基坑支護(hù)的交叉分層作業(yè)，尤其是在支護(hù)面要嚴(yán)格按照分層原則進(jìn)行開挖；在非支護(hù)面，機(jī)械按照先兩頭，后中間，自上而下的原則進(jìn)行開挖，分層施工步驟為：

⑴第1層土方開挖：首先進(jìn)場2臺挖土機(jī)，同時在第一層施工，盡快開挖出南面（AB段）和東面（GF段）支護(hù)工作面，并迅速向北面出土口推進(jìn)。

⑵第2層土方的開挖：在基坑支護(hù)施工有一定的工作面后，再進(jìn)場1～2臺挖土機(jī)，進(jìn)入第2層開始土方開挖，依然是從兩頭向中間推進(jìn)。

⑶第3層土方施工：在第2層土方開挖面上支護(hù)施工完成后，第3層土方施工有工作面時，將首層施工的2臺挖土機(jī)調(diào)到第3層土方施工作業(yè)面開始挖土；依次向下掘進(jìn)，最終挖至設(shè)計標(biāo)高上200MM。

挖土機(jī)開挖線路如附圖所示。每機(jī)的開挖路線均由臨時道路兩側(cè)向臨時道路推進(jìn)。車輛運(yùn)輸主通道設(shè)在基坑的中部，臨近大門，東西兩邊發(fā)散分出兩條支路，到達(dá)每臺挖土機(jī)前。

隨著土方的開挖，隨即由人工對邊坡進(jìn)行修整，隨即進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中，土方開挖要暫停，等支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計要求后，方可繼續(xù)下層土方的開挖作業(yè)。

基坑支護(hù)施工與土石方挖運(yùn)施工實(shí)行流水作業(yè)，分段交替施工，以提高效率，縮短工期。

5.土方施工注意事項(xiàng)

土方開挖深度必須嚴(yán)格按照國家關(guān)于基坑土方開挖的有關(guān)要求和設(shè)計要求進(jìn)行分層分段開挖，不得超挖。

上一層的支護(hù)結(jié)構(gòu)未達(dá)到設(shè)計要求的強(qiáng)度，不得進(jìn)行下一層土石方開挖。

土石方挖運(yùn)與基坑支護(hù)交叉作業(yè)要相互創(chuàng)造條件，及時跟進(jìn)施工，盡量減少基坑側(cè)壁土體裸露時間。

土石方開挖前要與項(xiàng)目部溝通，商量開挖部位、線路、具體時間安排等事宜，以便項(xiàng)目部提前安排組織施工，使土石方挖運(yùn)與基坑支護(hù)作業(yè)達(dá)到合理流水作業(yè)，縮短工期。

土石方開挖嚴(yán)禁破壞已完成的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如對支護(hù)結(jié)構(gòu)造成破壞，需立即上報有關(guān)單位進(jìn)行處理。必要時在破壞處立即回填土方反壓，以免發(fā)生進(jìn)一步破壞現(xiàn)象。

土石方開挖需配備足夠數(shù)量的指揮人員，特別是基坑支護(hù)工作面開挖時，不得出現(xiàn)無人指揮現(xiàn)象。原則上夜間禁止進(jìn)行基坑工作面開挖。

開挖時密切注意異常地質(zhì)現(xiàn)象，如基坑側(cè)壁出現(xiàn)涌沙、涌泥或大量滲水現(xiàn)象，應(yīng)停止開挖，必要時進(jìn)行回填，并上報有關(guān)單位進(jìn)行處理。

土方施工要嚴(yán)格控制坡頂動、靜荷載，以免影響基坑穩(wěn)定，嚴(yán)格控制土方開挖的范圍和深度，每層開挖深度事先、事中要嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁土方超挖，一旦超挖應(yīng)立即按規(guī)范要求進(jìn)行回填。

6.結(jié)論

深基坑工程是一個系統(tǒng)工程，涉及到設(shè)計、施工、監(jiān)理和監(jiān)測等不同單位，需要各方密切配合。由于各工程的場地的地質(zhì)、環(huán)境條件不一樣，在每個深基坑工程設(shè)計施工的具體技術(shù)方案制定中，必須因地而異，不可以照搬。深基坑工程工程存在較大的危險性，易發(fā)生重大的工程事故，因此只有從實(shí)際出發(fā)制定切實(shí)可行的施工方案，經(jīng)專家論證審核通過方可以實(shí)施，這樣才能確?；庸こ贪踩珜?shí)施。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGT 94-2008）；