土木工程中深基坑土方開挖施工技術(shù)

王卓

0 引言

現(xiàn)今，施工中深基坑技術(shù)的廣泛運(yùn)用大大提高了城市地下空間的合理使用。實(shí)際上，隨著邊坡標(biāo)高和土體質(zhì)量，深基坑在施工過(guò)程中極易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，給施工者的生存和安全造成很大的影響。所以，現(xiàn)代深基坑施工技術(shù)人員，必須根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和施工實(shí)際狀況，合理預(yù)計(jì)在施工進(jìn)行過(guò)程中可能發(fā)生的問(wèn)題，并提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法，不斷改進(jìn)技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用，確保了基坑建設(shè)的質(zhì)量與安全。

1 深基坑工程的主要特征

目前，不僅城市的建筑總數(shù)在增加，且建筑規(guī)模也越來(lái)越大。因此，基坑實(shí)際深度高于10m 的工程也逐漸增多。同時(shí)，也伴隨著不可預(yù)見的因素，給城市安全帶來(lái)隱患。

城市環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，許多建筑幾乎與周圍的建筑、道路和管道緊密相連。更嚴(yán)重的是，許多項(xiàng)目的開挖深度大于兩棟建筑之間的邊緣距離。如果基坑變形或倒塌，周圍的建筑物和設(shè)施必將受到安全影響。

1.1 艱巨性

由于深基坑工程中的地下工程施工有諸多限制，在建筑基礎(chǔ)工程中很難進(jìn)行施工技術(shù)和處理方法。這些方法一旦掌握不好，不僅增加了建筑工程的難度，而且影響到整個(gè)深基坑工程的質(zhì)量。

1.2 重要性

一般情況下，深基坑工程事故難以預(yù)料，大多是突發(fā)性事故的，加劇了事故的嚴(yán)重性。

1.3 隱匿性

從深基坑工程施工過(guò)程來(lái)看，地基處理是一項(xiàng)基礎(chǔ)工程，而建筑地基處理技術(shù)具有發(fā)展?jié)摿?。很難通過(guò)后期的檢查，也很難發(fā)現(xiàn)建筑在使用中的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，地基處理中只有發(fā)生事故才會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。由此可見，深基坑工程施工技術(shù)在房屋建設(shè)中具有很大的隱匿性。

2 土方開挖技術(shù)一般原則

在深基坑開挖中，應(yīng)掌握必要的技術(shù)原則，以提高地基施工的安全性和合理性?；油练绞┕?yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及周邊地質(zhì)狀況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和布置；施工時(shí)應(yīng)遵循“分層、分段，分塊、擋土，擋土墻、限時(shí)對(duì)稱性平衡開挖支護(hù)、挖掘前支護(hù)、嚴(yán)禁超挖”等原則控制基坑變形。在挖掘過(guò)程中，必須在挖掘過(guò)程中提供支撐（或澆注墊層）。土方開挖量過(guò)大會(huì)造成施工困難。支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足一定強(qiáng)度要求并具有足夠剛度。基坑周圍應(yīng)預(yù)留擋土墻，在限定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行開挖和支護(hù)。開挖和支護(hù)應(yīng)在36h 之內(nèi)完成。

3 土木工程中深基坑土方開挖施工面臨的現(xiàn)狀

目前，國(guó)家正全面推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施工程。地基施工涉及穩(wěn)定、滲流、變形三大基礎(chǔ)巖土工程問(wèn)題。從力學(xué)角度來(lái)看，土方工程的過(guò)程就是混凝土體在地基中卸載的過(guò)程，這必然改變混凝土體的應(yīng)力狀況。在實(shí)際工作中，由于受到多種因素的影響，導(dǎo)致地基土出現(xiàn)不同程度的不均勻沉降現(xiàn)象。如果這種情況不能得到有效解決，就可能造成建筑基礎(chǔ)失穩(wěn)等事故的發(fā)生。近年來(lái)，我國(guó)的基坑工程出現(xiàn)了以下變化：

（1）基坑施工規(guī)模較大。在城市建設(shè)中，深基坑支護(hù)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。地基工程和土方工程在地基施工中占有重要地位。

（2）深基坑工程施工難度越來(lái)越大。

（3）基坑工程對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生了很大影響。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高，人們對(duì)建筑物及地下管線等建筑周邊空間環(huán)境提出了更高要求。在此背景下，深基坑開挖技術(shù)也得到迅速發(fā)展。特別是現(xiàn)在，城市地鐵建設(shè)如火如荼，往往要經(jīng)過(guò)城市的繁華地段。

4 深基坑施工方案的主要流程

4.1 制定施工方案前的準(zhǔn)備工作

深基坑開挖施工方案是整個(gè)建筑基坑開挖工程的重要環(huán)節(jié)。（1）深基坑工程施工的測(cè)量放線。測(cè)量放線的質(zhì)量控制要點(diǎn)是：施工單位要建立正確的測(cè)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，復(fù)核原基準(zhǔn)、基準(zhǔn)線和高程，并附有關(guān)工程施工測(cè)量控制網(wǎng)的二次測(cè)量。（2）按照科學(xué)、合理的方式刮抹、覆蓋施工局部表面，目的在于防止大體積結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯質(zhì)量問(wèn)題。（3）深基坑工程圖紙檢測(cè)控制技術(shù)。為了有效提高管理水平，深基坑工程單位應(yīng)結(jié)合各種因素，根據(jù)圖紙以及建筑自身狀態(tài)，加強(qiáng)質(zhì)量管理機(jī)制的創(chuàng)新和改進(jìn)，使之更符合現(xiàn)代深基坑工程的需要。深基坑工程管理體系的建立充分挖掘了施工管理的意義，為工程建設(shè)中重大項(xiàng)目的決策夯實(shí)了基礎(chǔ)，提供了充分的理論依據(jù)。（4）有必要安排相關(guān)專業(yè)人員對(duì)開挖情況實(shí)行檢查，并辦理相關(guān)校對(duì)手續(xù)。質(zhì)量測(cè)試主要包括地質(zhì)環(huán)境的探測(cè)、地基承受力的測(cè)試和施工周圍土體的穩(wěn)定性。

4.2 加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)管

深基坑建設(shè)的科技重點(diǎn)，一般有土地建設(shè)、地基支撐、地基組織建設(shè)、建筑施工危險(xiǎn)性預(yù)防、建筑施工結(jié)果檢驗(yàn)與確認(rèn)等方面，通過(guò)對(duì)建筑施工技術(shù)的合理管理，來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑施工技術(shù)質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)安全。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況、已確定的深基坑建設(shè)方法特點(diǎn)、各種建筑參數(shù)特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)特征等，選定了最佳的深基坑施工方式和地基支撐方法，對(duì)整個(gè)施工流程實(shí)行嚴(yán)密的技術(shù)監(jiān)管和合理的安全管理工作，并務(wù)必確保能注意到的各個(gè)建筑節(jié)點(diǎn)，以嚴(yán)密防止重大建筑施工安全事故的出現(xiàn)，并較大程度地減少對(duì)周圍環(huán)境的危害。

4.3 土方開挖施工技術(shù)的具體應(yīng)用

土方開挖施工的技術(shù)質(zhì)量，直接地關(guān)聯(lián)到施工順序問(wèn)題。要求建筑施工應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密按照規(guī)范施工順序依次完成，對(duì)建筑水深和標(biāo)高都應(yīng)當(dāng)精確監(jiān)控。挖掘或建筑施工時(shí)，預(yù)留約0.3m 土層，人工挖掘，并嚴(yán)格控制挖掘深度?；A(chǔ)建筑施工時(shí)在與設(shè)計(jì)參數(shù)相同的條件下，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制基礎(chǔ)高度和邊坡，以防止挖深或邊坡高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，從而嚴(yán)重影響地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，造成不良問(wèn)題。同時(shí)，深基坑工程要注意施工時(shí)測(cè)量放線。測(cè)量放線的質(zhì)量控制要點(diǎn)是：施工單位要建立正確的測(cè)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，復(fù)核原基準(zhǔn)、基準(zhǔn)線和高程，并附有關(guān)工程施工測(cè)量控制網(wǎng)的二次測(cè)量。

土方在進(jìn)行施工建設(shè)時(shí)，應(yīng)用機(jī)械合理分級(jí)進(jìn)行建設(shè)。首先按照噴錨建筑技術(shù)的各種特性，把深地基分成區(qū)域，然后再把各個(gè)區(qū)域分成二個(gè)主要工程作業(yè)面，一個(gè)沿地基的圍護(hù)進(jìn)行施工建設(shè)，另一個(gè)則在中間進(jìn)行大面積施工建設(shè)。在開鑿工作整個(gè)過(guò)程中如遇土壤積水現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)盡快進(jìn)行排放管理。然后，在開鑿建筑到達(dá)底部后，施工人員進(jìn)行底部管理和基坑邊坡修補(bǔ)。在開鑿施工建設(shè)的整個(gè)工作過(guò)程中，盡快把掘土車移到相應(yīng)地點(diǎn)，以保證開鑿施工建設(shè)的順利。在深地基施工澆筑至最后一層時(shí)，應(yīng)當(dāng)事先檢測(cè)和定位基樁的混凝土部位和標(biāo)記。在鏟斗等機(jī)械運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量避免鋼筋樁位置。建筑施工過(guò)程中如果出現(xiàn)特殊性質(zhì)的地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)通過(guò)解決技術(shù)手段加以有效解決。

4.4 注意基坑變形、位移的觀測(cè)和監(jiān)測(cè)

根據(jù)工程布置，土方開挖時(shí)，由于基坑開挖深度深，且靠近建筑群，需要對(duì)開挖的基坑進(jìn)行特殊的觀察、分析和監(jiān)測(cè)。觀測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)遵守要求：位移和沉降觀測(cè)點(diǎn)布置在基坑支撐樁頂部和連接梁頂面，監(jiān)測(cè)支撐樁的水平和垂直位移。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置應(yīng)牢固、醒目，并增加相應(yīng)的圍護(hù)設(shè)施。若觀測(cè)點(diǎn)被人為損壞，應(yīng)及時(shí)修復(fù)或復(fù)位。

4.5 施工現(xiàn)場(chǎng)的安全保證舉措

土方開挖時(shí)，土方開挖應(yīng)當(dāng)自上而下、分層進(jìn)行。（1）人工配合機(jī)械開挖時(shí)，禁止采用人工挖空基礎(chǔ)的方法，機(jī)械開挖不得超挖或挖空。（2）人工開挖時(shí)，作業(yè)人員作業(yè)前后的距離應(yīng)大于25m。人工配合機(jī)械開挖、邊坡修復(fù)等施工時(shí)，操作者不得在機(jī)械旋轉(zhuǎn)的有效半徑內(nèi)作業(yè)。（3）開挖基坑周圍應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)欄桿，夜間施工時(shí)基坑周圍應(yīng)提供充足的照明，基坑周圍、陡坡及其他危險(xiǎn)地段應(yīng)設(shè)置紅燈、警示標(biāo)志。（4）在基坑開挖過(guò)程中，隨時(shí)對(duì)基坑壁的變化進(jìn)行專項(xiàng)檢查。基坑一旦發(fā)現(xiàn)裂縫和滑坡，應(yīng)立即采取有力果斷的措施疏散人員，消除存在的安全隱患，確保施工安全。

5 深基坑施工中的常見問(wèn)題

5.1 開挖進(jìn)度與邊坡支護(hù)協(xié)調(diào)性差

由于施工過(guò)程中相關(guān)作業(yè)人員的配合程度低，協(xié)調(diào)性差，難以與邊坡支護(hù)作業(yè)進(jìn)行良好配合并控制整個(gè)施工進(jìn)度，施工中各項(xiàng)工作的協(xié)調(diào)性能較差。因此，容易造成施工不規(guī)范，難以維持施工過(guò)程的整體秩序。

5.2 邊坡整治難度大

在深基坑的開挖過(guò)程中，由于各種條件的作用，整個(gè)施工難度非常大。作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備之間存在著嚴(yán)重的人機(jī)協(xié)同問(wèn)題。但是，要想確保設(shè)備能夠安全地工作，必須具備一定程度的靈活度及靈活性才能保證其發(fā)揮最大作用。如果機(jī)械靈活性不夠，就很難限制挖掘量，難以確定邊坡的水平度。此外，對(duì)于基坑的施工，如果只采用人工施工，由于受到許多條件的限制，施工要求特別嚴(yán)格，質(zhì)量也不確定，特別是在安全性要求最高的工程施工中。

5.3 施工管理體系不完善

由于大多數(shù)施工單位忽視深基坑工程具體管理細(xì)節(jié)，管理?xiàng)l例嚴(yán)重缺失。因此，為了有效提高管理水平，深基坑工程相關(guān)單位應(yīng)結(jié)合各種因素，加強(qiáng)管理機(jī)制的創(chuàng)新和改進(jìn)，使之更符合現(xiàn)代土木工程建設(shè)的需要。施工管理體系的建立充分挖掘了施工管理的意義，為工程建設(shè)中重大項(xiàng)目的決策夯實(shí)了基礎(chǔ)，提供了充分的理論依據(jù)。

5.4 影響施工質(zhì)量的因素

5.4.1 人為因素

隨著建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大，土方開挖施工管理采用人力負(fù)責(zé)，已不能滿足土木工程的基本要求。人力開挖過(guò)程中，很多土方開挖施工細(xì)節(jié)問(wèn)題無(wú)法保證。同時(shí)，時(shí)效也會(huì)相對(duì)較低，不能及時(shí)處理施工中遇到的各種問(wèn)題。一方面現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量當(dāng)前管理檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，或者不夠明確，或者缺乏具體的方法指向說(shuō)明。同時(shí)，一些管理部門與施工作業(yè)人員配置和配合相比存在諸多問(wèn)題，如人員專業(yè)不匹配，檢測(cè)人員的失誤、疏忽或?qū)^(guò)程的不熟悉導(dǎo)致操作過(guò)程中必要的標(biāo)準(zhǔn)和程序出現(xiàn)錯(cuò)誤、管理方法相對(duì)落后，以及培訓(xùn)數(shù)據(jù)不夠完善甚至錯(cuò)誤等問(wèn)題。

另外，深基坑施工作業(yè)中，導(dǎo)致重大失誤的主要風(fēng)險(xiǎn)因素是違章作業(yè)、指揮失誤和疏漏、特殊案件處理不力。隨著當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展，施工人員面對(duì)的操作環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，原有的施工作業(yè)方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的操作需求。主要存在以下不足：原有深基坑施工作業(yè)訓(xùn)練目標(biāo)較為單一，更多地關(guān)注施工員的體能訓(xùn)練，現(xiàn)代化的操作除了基本的體能要求之外，更重要的是要提升施工人員的專業(yè)素養(yǎng)，要求深基坑施工人員具備快速的反應(yīng)能力、扎實(shí)的施工知識(shí)以及科學(xué)的操作技能等。相應(yīng)的主要危險(xiǎn)因素也是相同的。施工人員的錯(cuò)誤、遺漏和違規(guī)行為包括發(fā)出錯(cuò)誤指令，極有可能直接造成施工精度錯(cuò)誤，導(dǎo)致危險(xiǎn)事件。

5.4.2 物質(zhì)因素

雖然部分深基坑工程中使用的施工材料質(zhì)量已達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但長(zhǎng)期使用后會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。因此，很有必要對(duì)深基坑土木開挖施工材料的質(zhì)量進(jìn)行層層把關(guān)，在有效控制資金成本的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)秀的施工材料。同時(shí)，嚴(yán)格控制外來(lái)土方開挖施工材料質(zhì)量。嚴(yán)格遵守施工材料輸入質(zhì)量行為?，F(xiàn)階段最常用的是扁平化管理模式，使各部門人員明確施工重點(diǎn)和重點(diǎn)工作，對(duì)每一筆施工材料進(jìn)行登記，校對(duì)，同時(shí)將所有管理職責(zé)平均分配給各進(jìn)場(chǎng)管理人員，提高管理效率。

6 深基坑土方開挖施工技術(shù)應(yīng)用中的質(zhì)量控制

關(guān)于深基坑工程的事前管理控制、事后管理控制、事故處理控制等各項(xiàng)施工作業(yè)都必須切實(shí)做好，并且制定嚴(yán)格的工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量和安全息息相關(guān)，思想是安全管理和預(yù)防工作的核心內(nèi)容，要引導(dǎo)施工單位具有強(qiáng)烈的安全意識(shí)。在實(shí)際施工中，要把握安全第一的方針，讓有關(guān)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目部經(jīng)理和各施工單位領(lǐng)導(dǎo)明確各自的安全管理職責(zé)。對(duì)施工質(zhì)量、質(zhì)量成本進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)督和嚴(yán)格抽查，必須從頭到尾一絲不茍，準(zhǔn)確無(wú)誤。這也是對(duì)工程質(zhì)量監(jiān)督審查以及順利完成項(xiàng)目的一個(gè)基本保障。

6.1 制定完善的質(zhì)量控制體系

深基坑土方開挖技術(shù)的應(yīng)用所涉及的細(xì)節(jié)與質(zhì)量控制要點(diǎn)有很多，具體內(nèi)容如下：

（1）施工期間，施工人員應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)開挖深度，合理控制施工過(guò)程；同時(shí)，控制施工材料和相關(guān)零配件的購(gòu)買。采購(gòu)的施工樣品在訂貨前應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)和鑒定，并要求廠家提供相關(guān)依據(jù)，如出廠合格證、質(zhì)檢合格證等。散裝材料和設(shè)備適用于招標(biāo)采購(gòu)。

（2）施工前，做好實(shí)際地基勘察以及施工方案的編制工作。主要反映在以下幾個(gè)層面：水電供給、照明設(shè)施、防護(hù)設(shè)備的維護(hù)和充足，以及相關(guān)場(chǎng)地使用的空間和交通條件。為了有效提高管理水平，深基坑工程單位應(yīng)結(jié)合各種因素，根據(jù)圖紙以及建筑自身狀態(tài)，加強(qiáng)質(zhì)量管理機(jī)制的創(chuàng)新和改進(jìn)，使之更符合現(xiàn)代深基坑工程的需要。深基坑工程管理體系的建立充分挖掘了施工管理的意義，為工程建設(shè)中重大項(xiàng)目的決策夯實(shí)了基礎(chǔ)，提供了充分的理論依據(jù)。因此，必須時(shí)刻確保施工場(chǎng)地的秩序和清潔，以免影響進(jìn)度。另外，構(gòu)建房屋施工管理，還要從材料設(shè)備、人員管理以及施工技術(shù)等方面進(jìn)行研究與分析。

（3）工程后期工作與深基坑工程質(zhì)量密切相關(guān)。因此，有必要安排相關(guān)專業(yè)人員對(duì)開挖情況實(shí)行檢查，并辦理相關(guān)校對(duì)手續(xù)。質(zhì)量測(cè)試主要包括地質(zhì)環(huán)境的探測(cè)、地基承受力的測(cè)試和施工周圍土體的穩(wěn)定性。

6.2 做好基坑工程監(jiān)測(cè)工作

基坑一旦發(fā)現(xiàn)裂縫和滑坡，應(yīng)立即采取有力果斷的措施疏散人員，消除存在的安全隱患，確保施工安全。每個(gè)監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔應(yīng)按照基坑的設(shè)計(jì)要求來(lái)實(shí)施。通常一天一次，當(dāng)形狀超過(guò)相關(guān)規(guī)范或設(shè)計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)。當(dāng)出現(xiàn)事故跡象時(shí)，應(yīng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

7 結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前由于施工中深基坑技術(shù)的廣泛運(yùn)用，大大提高了城市地下空間的合理使用。近年來(lái)由于我國(guó)城市建設(shè)的迅速發(fā)展，深地基建筑施工技術(shù)也獲得了發(fā)展。深地基建筑施工的廣泛使用極大地提高了我國(guó)城市地下空間的利用率，在國(guó)土資源越來(lái)越稀缺的年代，這種建造技術(shù)的重要含義就更加明顯。在深基坑工程中，應(yīng)當(dāng)提出科學(xué)合理的工程方法。在建筑施工過(guò)程中，確保建筑施工產(chǎn)品質(zhì)量與安全性，并不斷改進(jìn)建筑施工方法，以保證建筑施工方法的科學(xué)合理可行性。