深基坑土方開挖施工技術要點分析

曾勇

摘 要： 我國的城市現代化建設力度不斷增強，各類型建筑大規(guī)模涌現，作為土木工程施工中的核心技術之一，深基坑土方開挖施工技術占據重要地位，很大程度上決定了工程整體施工質量、安全。尤其是高層建筑、超高層建筑施工技術要求不斷增加，在深基坑土方開挖施工過程中可能由于技術把控不當，受多種因素出現基坑變形、偏移等問題，阻礙后續(xù)施工活動安全有序進行。文章重點闡述深基坑土方開挖施工技術要點，在把握施工工藝特性基礎上，依據施工流程規(guī)范有序施工，力求打造質量、安全和效益并重的工程項目。

關鍵詞： 技術要點;土方開挖;深基坑支護;基坑降水

【中圖分類號】TU753 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）07-0042-03

科技創(chuàng)新推動社會發(fā)展，土木工程由于自身特性，施工活動較為復雜，其中涉及到諸多施工技術、工藝和材料，如何把控工程建設質量與安全，做好各環(huán)節(jié)技術要點十分關鍵。深基坑土方開挖作為當前工程項目建設的基礎環(huán)節(jié)，同時也是土木工程中的核心技術所在，技術復雜，對比一般的建筑基坑施工難度更大，加之不同區(qū)域實際情況有所不同，可能導致預計之外的問題出現，所以需要綜合考量影響因素，編制合理的施工方案，把握深基坑土方開挖施工技術要點，各環(huán)節(jié)全面監(jiān)管控制，如有問題出現，及時上報相關部門，由專業(yè)人員指導解決，保證后續(xù)施工活動安全有序進行。

1 工程概況

本工程基坑開挖長度為115.5m，寬度61.0m，周長約382.6m，基坑占地面積約7064.0m2，基坑開挖最大深度為23.35m，基坑形狀呈矩形。本工程自然地面平均標高約為-0.30m。坡道長度約105.0m，坑外長度約35.0m，坑內長度約70.0m，坡度為1：7，寬度9.0m。由于本項目基坑深度較大，地下水位高，屬于一級基坑，基坑支護方式采用樁錨支護樁形式，利用降水井降水。地下水位以上部分（-0.3m至-5.30m）采用放坡+土釘墻支護，下部為樁錨支護形式。

本項目土方開挖應與基坑支護交替配合施工，結合本工程的施工條件及地質條件，根據最終開挖深度的不同，將基坑劃分為七個區(qū)域進行基坑支護，各區(qū)域采用的支護樁樁長及錨索層數不同，如圖1。

2 深基坑土方開挖技術概述

2.1 土方開挖原則

深基坑土方開挖前，首先需要對施工現場進行地質勘察，收集相關地質地貌資料，在此基礎上編制合理的深基坑土方開挖方案。同時，分析影響施工活動開展的因素，動態(tài)優(yōu)化和調整深基坑土方開挖方案，保證后續(xù)施工活動有序展開。加強深基坑土方開挖廣度、深度控制，將檢測裝置放置在基坑中，邊挖掘邊檢測，避免開挖活動觸碰、損傷支護樁及降水井。因此，在充分掌握施工現場具體情況下，施工人員要標明支護樁及降水井的位置，按照施工工序規(guī)范進行[1]。

2.2 機械設備選擇

深基坑土方開挖活動采用機械為主、人工為輔的方式，開挖機械設備負責開挖活動，而人工負責基底清理、邊坡修整等工作。土方開挖期間，結合實際情況將開挖區(qū)域分區(qū)，為噴錨施工作業(yè)奠定基礎，本工程劃分為兩個作業(yè)面進行開挖。結合工程特點和工作量要求，合理選擇開挖設備，主要包括：300LC-5型反鏟挖掘機兩臺，PC400-7長臂挖掘機一臺，ZLM50E-3輪胎裝載機一臺，18m3自卸汽車10輛，挖機破碎頭一臺[2]。

2.3 施工前準備

施工現場，結合區(qū)域實際情況合理規(guī)劃，開設用于機械設備正常行駛的行車通道;完善排水設施，設置積水井、排水溝和疏通水路，避免雨水和地表污水流入基坑，保證基坑結構穩(wěn)定;開挖前，優(yōu)化支護系統(tǒng)設計，支護強度達到設計要求后，方可指導后續(xù)施工活動開展;機械設備運行前必須進行試運轉，按規(guī)定定期檢修現場開挖及運輸機械設備;設立測量基準點，嚴格把控基坑底標高和挖土深度;基坑土方開挖前，向監(jiān)理甲方遞交工程開工報告，經過審批核準后開挖活動方可展開;項目工程師和監(jiān)理代表共同勘察現場，確認現場水電供應情況及地下障礙物等情況，地上設置警示牌，避免后期開挖施工損壞地下構筑物及管線，從而誘發(fā)安全事故[3]。

3 深基坑土方開挖施工技術要點

3.1 水平、垂直分段劃分

本工程基坑開挖深度為14.55～23.35m，為保證該基坑支護工程的經濟合理性，根據地面高程及地質勘察報告共分為七個區(qū)，其中II區(qū)和V區(qū)基底標高均為-15.35m，整平場地后地坪標高不同，地下水位以上（-5.3m）土釘墻設計參數稍有區(qū)別，地下水位以下（-5.3m）支護樁、錨索設計參數相同。III區(qū)和VII區(qū)基底標高均為-18.85m，整平場地后地坪標高不同，地下水位以上（-5.3m）土釘墻設計參數稍有區(qū)別，地下水位以下（-5.3m）支護樁、錨索設計參數相同[4]。

3.2 設置運土坡道

結合工程項目特征，以及現場的施工作業(yè)條件，在基坑東側中部開設運土坡道，底寬9m，采用放坡+土釘墻支護方式。為了減少坡道兩側支護工程量，坡道設置在基坑內長度為70m，基坑外長度為35m，基坑土方開挖活動結束后，后退開挖基坑內坡道土[5]。

3.3 土方開挖

土方開挖階段，重難點在于基坑支護、基坑降水工作，依據施工順序運用分層分段退挖方式，實現開挖和支護同步進行。第一層和第二層土方開挖深度控制在3.9m～4.5m，第一層開挖到-3.8m，第二層開挖到-5.3m，土方開挖深度并未深入到地下水位，不需要同步降水施工。第一層土方開挖后，第一道、第二道土釘墻即刻進行施工，開挖到第二層時，同時開挖出運土坡道，創(chuàng)設足夠的作業(yè)空間，并使用專門的運土車及時將土方運出。第三道土釘墻和掛網噴護混凝土施工在-5.3m作業(yè)平臺上進行，同時要進行冠梁和支護樁施工活動，在這個過程中如何保障支護作業(yè)安全可靠，是繼續(xù)向下開挖的重中之重。待冠梁和錨索強度符合要求后方可進行下一個環(huán)節(jié)，規(guī)避安全隱患的存在[6]。

在第三層的土方開挖施工時，施工單位應等待支護樁強度符合設計標準下方可進行，修筑運輸道路，并使用壓路機反復碾壓夯實，保證道路具備足夠的承載力。土方開挖深度3.5m，開挖到-9.0m，由于此次開挖活動勞動量較大，難度大，需要將支護樁樁身完全暴露出來，在一定程度上阻礙后續(xù)土方開挖活動展開，為了規(guī)避開挖過程中觸碰損壞樁身，預留20到30cm的土方在基坑內部，錨索和腰梁工序施工活動結束后，檢測強度在70%以上方可開挖土方[7]。第四層、第五層土方開挖流程要求同上，第六層和第七層土方開挖有不同的深度要求，規(guī)范進行錨索腰梁施工時，也要注重區(qū)域內清土工作同步展開，留下30cm的土層，完全由人工清除干凈。工程機械行駛區(qū)域預留50cm保護層，不需要機械設備后借助挖機掃尾工作。最后施工區(qū)域內剩余的土方，通過垂直運輸方式運出。

3.4 基坑內部安全通道

土方開挖活動是一個耗時較久的活動，在作業(yè)過程中，為了保證作業(yè)全過程安全，需要開辟安全通道，設置安全圍欄在基坑周圍，深度在2m以上時，防護欄桿設置高度1.2m，設計為兩道橫桿，下部安裝高檔腳板，高15cm，保證同地面之間牢固連接。同樣的，在-5.3m的支護樁上安裝規(guī)格同上的安全圍欄[8]?；娱_辟安全通道，綜合考量土方開挖施工期間人員上下需求，搭設為“之”字形，并選擇安全可靠的材料，開辟面積較大的安全通道，為人員、材料進出基坑提供支持[9]。

3.5 基坑排水系統(tǒng)

深基坑很容易受到地下水影響，為了保證基坑穩(wěn)定、安全，應設置排水系統(tǒng)。與支護樁距離600mm處開挖排水溝，深度和寬度均為500mm;排水溝中間區(qū)域和兩側區(qū)域設置集水井，規(guī)格為1.0m×1.0m×1.5m。坡頂地面開挖設置排水系統(tǒng)，排水溝深度和寬度均為400mm。排水系統(tǒng)皆采用120mm的標準墻磚MU10水泥砂漿砌筑[10]。

3.6 土方外運和不明物處理

開挖產生的土方，需要依據施工要求及時運輸到指定地點，對于施工過程中發(fā)現的不明物，需要上報相關部門，經過業(yè)主和監(jiān)理共同確認后，方可進行后續(xù)的開挖活動。

3.7 注意事項

土方開挖期間可能出現其他因素影響，或是出現不可控情況，威脅到基坑穩(wěn)定和人員安全，故需做好安全管理工作。開挖至基地后預留300mm厚度的土方，實行人工開挖方式，避免機械開挖擾動地基土;土方開挖全過程要有專業(yè)人員指揮，首先進行支護及止水工作，條件滿足開挖需求后方可進行;基礎土方開挖，坑壁上標記水平點，然后測量基底標高;基坑開挖中為了保證基坑穩(wěn)定，應配備專人負責監(jiān)測基坑，為后續(xù)施工提供相關數據信息，了解基坑水平位移或是沉降等數據，優(yōu)化調整施工方案，保證作業(yè)安全;基坑土釘噴混凝土支護施工中，邊坡頂部設計為外斜坡，坡度5%，保證基坑充分排水，在雨季時基坑周邊和頂部積水得到充分排出，維護邊坡結構穩(wěn)定;土方開挖同時，降水井要注意圍護，避免有雜物進入降水井;機械化作業(yè)期間，要注意規(guī)劃開挖路線、范圍與順序，調整邊坡坡度、各層標高和水流流向，禁止超挖和亂挖，保證施工活動規(guī)范有序進行，維護作業(yè)安全。

4 深基坑土方開挖施工技術措施

深基坑土方開挖施工是一個較為復雜的過程，涉及到眾多人員、材料和機械設備，任何一個環(huán)節(jié)出現問題，都可能為工程整體質量和安全帶來負面影響，嚴重情況下會發(fā)生嚴重的安全事故，因此要進一步強化改進。

4.1 土方開挖控制

（1）標高控制。開挖過程中，根據基坑支護施工所需的挖深進行分步開挖。預應力錨索每做一排即測一層標高，及時統(tǒng)計挖土標高，掌握最新開挖深度。加強最后一個環(huán)節(jié)開挖控制，專業(yè)測量人員跟蹤超測，嚴格把控挖深，避免超挖、亂挖情況出現，提供可靠的數據參數。開挖深度的確定，可以標記白灰點，挖土機械依據開挖流程和要求逐步開挖，開挖同步進行測量，并注意開挖后的清槽工作，然后落實平槽工作。

（2）土方收尾。土方收尾工作，向基坑東側中部收尾。最后一個環(huán)節(jié)，土方挖運借助挖掘機向坡道口收土，收土和裝車運走同步進行，提升工作效率。坡道上挖掘機向后甩土，另一臺挖掘機在基坑坡道口裝車，如果現場挖掘機無法倒運，導致有土方剩下，可以選擇吊車垂直運輸。

4.2 土方和邊坡協(xié)調配合

在這個環(huán)節(jié)，要求土方和護坡工作協(xié)調配合，土方開挖隊伍進場后，開挖到土釘墻施工標高，開辟施工作業(yè)面;土釘墻施工活動結束后，立即進行降水井、護坡樁施工，施工養(yǎng)護后強度符合設計要求，然后向下開挖1.0m，開辟工作面，第一道預應力錨索施工活動可以規(guī)范展開，完成后土方回填-5.8m，為后續(xù)冠梁施工和預應力錨索施工奠定基礎。冠梁混凝土強度符合設計要求后，開挖到第二道錨索標高0.5m下，逐步開挖到槽底。土方開挖過程中，如果出現意外情況，應第一時間停止施工，相關人員有序疏散;邊坡垮塌，則要立即土方回填，保證邊坡結構穩(wěn)定;如果坡頂有載重物導致安全事故出現，需要第一時間清除坡頂重載物，避免出現垮塌事故威脅到人員生命安全[11]。

4.3 現場降水

深基坑土方開挖現場的降水工作，大概在一周前進行，結合具體施工進度控制降水速度，不宜過快，協(xié)調降水速度和土方開挖速度的關系[12]?，F場嚴格管控基坑水位，施工面在管井水位高度50cm到100cm以上，保證基坑周邊區(qū)域安全穩(wěn)定，施工活動有序進行。施工過程中加強管井保護工作，同時對每個管井清晰做好標記，避免土方運輸車輛行駛期間損壞管井，無法規(guī)避的管井，注重對地面設施和管線保護，有車輛和機械設備經過，停止降水，通過后降水恢復。

4.4 基坑監(jiān)測

為了保證深基坑土方開挖全過程安全、穩(wěn)定，施工單位需要根據實際要求設立水平位移觀測點，對基坑進行全面監(jiān)測。觀測點通常設置在冠梁或是支護結構上，做好觀測和記錄，每日觀測次數至少一次，如果發(fā)現特殊情況可以適當增加觀測頻率，及時發(fā)現和處理異常情況，保證深基坑安全。對于荷載較大區(qū)域，適當增加觀測頻率。

4.5 施工質量控制

縱觀當前深基坑土方開挖施工現狀來看，施工期間還有很多不足存在，影響到整體施工質量和人員安全，應進一步加強施工現場質量把控，施工流程進一步優(yōu)化，提升施工人員專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。健全配套的管理培訓體制，組織機械操作人員和技術人員積極參加，學習前沿技術和手段，落實職責到實處，切實提升深基坑土方開挖施工質量與效率。

4.6 加強細節(jié)把控

深基坑開挖中有支護和土方挖掘，施工中很多細節(jié)問題需要注意，在施工前充分考量和分析施工環(huán)境，結合設計圖紙編制合理的土方開挖方案，合理配備人員、材料和設備，把控施工進度有序進行，復雜邊坡則需要人工修整處理，挖掘中不定期檢查挖掘深度，避免出現深淺不一情況?，F場要做好地下管線的安全檢查工作，檢查管線是否有開裂、滲水情況;檢查井附屬設施是否有開裂或是積水情況，對比裂縫寬度和初始寬度，一旦出現地下管線持續(xù)漏水和開裂異常問題，及時上報相關部門歸檔記錄?，F場每日進行安全巡查，檢查關鍵工序施工情況，基坑變形和位移數值變化情況，周邊環(huán)境和支護體系穩(wěn)定性，基坑超載或大雨等特殊天氣等情況，依據標準及時處理，保證深基坑土方開挖施工安全。

結論：綜上所述，深基坑土方開挖施工難度較大，相較于一般建筑基坑而言，涉及環(huán)節(jié)更多，所選擇的技術要求更高。為了滿足新時代高層建筑、超高層建筑建設要求，應充分認識深基坑土方開挖施工技術重要性，把握技術要點，依據規(guī)范要求施工，維護工程質量和安全。

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