深基坑土方開挖施工與安全措施實(shí)施研究

文／劉彥慶 北京萬泉建設(shè)投資集團(tuán)有限公司 北京 100010

引言：

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，深基坑工程在城市建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。深基坑的土方開挖施工是基坑施工的重要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量和安全措施的實(shí)施對(duì)于工程的順利進(jìn)行具有重要意義。在土方開挖過程中，需要選擇合適的土方開挖方法，如機(jī)械開挖、人工開挖等，根據(jù)基坑具體情況進(jìn)行施工。同時(shí)，還需要考慮土方開挖過程中可能遇到的問題，如土體塌方、開挖沉降等，并提出相應(yīng)的解決方法[1]。深入研究土方開挖的工藝和方法，可以有效避免施工過程中可能出現(xiàn)的問題和安全隱患?；诖耍疚闹荚谕ㄟ^對(duì)深基坑土方開挖施工與安全措施的研究，提高基坑施工的效率和安全性。

1.深基坑工程施工特點(diǎn)

深基坑是指地下建筑工程中所挖掘的極深坑洞，常被用于修建高層建筑、地下車庫地下商場等。深基坑的挖掘和施工過程較為復(fù)雜，需要考慮土質(zhì)的穩(wěn)定性、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水的排水和防滲等問題。在挖掘過程中，常常采用鉆井、爆破機(jī)械挖掘等方法。為了保證施工過程的安全和順利進(jìn)行，還需要進(jìn)行地質(zhì)勘測、工程監(jiān)測等工作。在建設(shè)深基坑時(shí)，土方開挖和支護(hù)施工是相互協(xié)作、相輔相成的基本環(huán)節(jié)，為了確保建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，必須進(jìn)行基坑開挖和支護(hù)的施工[2]。與一般的基坑工程相比，深基坑工程具有如下特征：第一，支護(hù)系統(tǒng)存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。由于深基坑圍護(hù)系統(tǒng)屬于臨時(shí)工程，因此，其施工環(huán)境安全和裝備配套都比較一般。其次，地域性很強(qiáng)。深基坑工作范圍內(nèi)的環(huán)境一般比較復(fù)雜，各種因素都會(huì)對(duì)施工質(zhì)量造成影響，所以在施工之前需要對(duì)施工現(xiàn)場的地質(zhì)狀況進(jìn)行全面的調(diào)查，并以實(shí)際勘測結(jié)果為依據(jù)，制定出具有個(gè)性化的施工方案[3]。最后，需求工作人員的綜合能力更強(qiáng)。深基坑挖深大、施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，對(duì)施工隊(duì)伍的整體素質(zhì)要求很高。既要對(duì)巖土工程有一定的了解，又要對(duì)力學(xué)理論、測量技術(shù)等有一定的理論依據(jù)，所以在深基坑開挖過程中，深基坑首段施工是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程。

2.深基坑土方開挖的主要工藝和方法

2.1 土方開挖方法選擇

土方開挖是深基坑施工中最為基礎(chǔ)和重要的環(huán)節(jié)之一。在進(jìn)行土方開挖過程中，需要根據(jù)基坑的具體情況選擇合適的土方開挖方法。常見的土方開挖方法包括機(jī)械開挖和人工開挖。機(jī)械開挖是一種速度較快且效率較高的土方開挖方法。常用的機(jī)械包括挖掘機(jī)、推土機(jī)等。機(jī)械開挖能夠快速移除大量土方，并能適應(yīng)不同類型和性質(zhì)的土體。然而，機(jī)械開挖也存在一些問題，如施工區(qū)域狹小、機(jī)械設(shè)備大型等限制因素。人工開挖是指利用人力進(jìn)行土方開挖的方法。人工開挖適用于施工區(qū)域狹小、土體性質(zhì)較復(fù)雜或存在其他限制條件的情況。人工開挖需要人工勞動(dòng)和較長的施工周期，施工速度較慢，但相對(duì)較靈活，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜情況[4]。在選擇土方開挖方法時(shí)，需要考慮以下因素:在選擇土方開挖方法時(shí)，需要考慮基坑周圍的環(huán)境和地質(zhì)條件，如是否存在地下管線、鄰近建筑物、地下水位等。此外，還需要考慮施工工期、工程造價(jià)、施工安全等因素。在實(shí)際施工中，可能需要結(jié)合機(jī)械開挖和人工開挖兩種方法，以達(dá)到最佳的土方開挖效果。無論采用何種開挖方法，都需要嚴(yán)格按照施工規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，以確保施工質(zhì)量和工程安全。

2.2 深基坑土方開挖的施工工藝和方法

2.2.1 放坡開挖

放坡開挖的操作方式一般用于比較淺、比較深的基坑，采用一次挖土作業(yè)，既可以實(shí)現(xiàn)邊坡的開挖，又可以使邊坡的開挖達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在使用放坡開挖時(shí)，首先，在土壤堅(jiān)硬、地下水位較低的區(qū)域，必須保證基坑的斜坡，并配合鏟式挖土機(jī)進(jìn)行基坑的開挖[5]。其次，在高水頭地區(qū)，采用運(yùn)土車、反鏟挖掘機(jī)等機(jī)械進(jìn)行配合，以確保工程質(zhì)量。在施工過程中，要盡量避開邊坡的松軟、風(fēng)化等不利條件。

2.2.2 內(nèi)設(shè)支撐開挖

在深基坑開挖過程中，需要在豎壁上布置內(nèi)支撐，這是一項(xiàng)非常重要的施工工序。為此，必須對(duì)支護(hù)部位進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)，以確保其在施工中的順利進(jìn)行，并確保其穩(wěn)定性。若采用分層開挖法，則應(yīng)確保支護(hù)工藝與開挖工藝交叉，另外，可依據(jù)現(xiàn)場具體施工條件，選用中心島法。

2.2.3 拉錨開挖

如果是比較大的深基坑，就需要采用直立壁的拉錨開挖方式，一般情況下，這種深基坑的底部有比較大的空間。施工時(shí)，可采用分段、分段、分層等方式，確保全過程的連續(xù)性[6]。另外，還應(yīng)按照具體情況，區(qū)分不同的挖掘工作方法來保證土壤的穩(wěn)定性。采用拉錨支護(hù)技術(shù)，可在保證基坑施工進(jìn)度的前提下，有效降低工程造價(jià)。

2.2.4 明挖法

明挖法就是按照建筑設(shè)計(jì)圖中的高程，由高到低，將土方開挖出來。并在該工程結(jié)束后，進(jìn)行由下而上的方法，以達(dá)到對(duì)建筑中央部位的合理操作。明挖法施工方法簡單，效率高，造價(jià)低，但施工時(shí)噪聲大，對(duì)周邊環(huán)境有很大影響。

2.2.5 蓋挖法

蓋挖方法與明挖方法不同，它是從地表往下挖到規(guī)定深度后，封閉頂面，其余的工作由封閉空間進(jìn)行。蓋挖法屬于反向施工方法，但在實(shí)際操作中，應(yīng)根據(jù)具體情況適時(shí)調(diào)整施工次序[7]。蓋挖法具有在有大量建筑物的城區(qū)內(nèi)，不會(huì)對(duì)道路交通造成任何影響的特點(diǎn)。目前，蓋挖方式主要有兩種，分別是順作法和逆作法。順作法是在地面支護(hù)工作結(jié)束之后，用一塊可以支撐地面承重的梁板，以確保道路的通暢，而蓋挖順作法則是按照自下而上的順序，來完成整個(gè)建筑的構(gòu)造。而反作法是指在深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和在地面自上而下進(jìn)行工作的中間樁，這樣就可以降低工程的建設(shè)成本。

2.3 施工方案的選擇

對(duì)于深基坑土方開挖工程，在選擇施工方案時(shí)，應(yīng)考慮如下問題：其一，在進(jìn)行深基坑的土方開挖工程的施工前，必須要對(duì)該工程項(xiàng)目的概況進(jìn)行了解，具體包括了建筑物、基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)、有關(guān)的地質(zhì)勘察報(bào)告，施工現(xiàn)場周圍的地下管道等內(nèi)容,在基坑周圍區(qū)域內(nèi)，充分保障施工人員和設(shè)備的安全；第二，在深基坑的土方開挖工程中，在進(jìn)行開挖施工工藝作業(yè)之前，必須先進(jìn)行支護(hù)。與此同時(shí)，一定要遵循自上而下、分層分段的深基坑土方開挖工程的施工原則，未完成基坑支護(hù)工作前，不得進(jìn)行基坑工程。水泥墻、混凝土灌注樁等各種支護(hù)措施完成后，28 天后才可進(jìn)行開挖施工工藝作業(yè)。在建筑工地上，如果用的是砂礫層、粉土、碎石土、黃土等建筑材料，在周圍環(huán)境允許的情況下可以適當(dāng)?shù)販p少工程成本，并可以采取分段放坡的基坑施工方法，每一層的挖掘深度要根據(jù)具體的土壤條件而定，以2.5m 以下為宜[8]。因此，分段開挖時(shí)，工作面的寬度需要控制在20 米以內(nèi)。除此之外，要及時(shí)進(jìn)行混凝土的護(hù)坡澆筑施工，相鄰各層的施工工期不能大于3 天，在支護(hù)施工作業(yè)結(jié)束后，要對(duì)施工開挖角進(jìn)行選擇，然后在中間區(qū)域進(jìn)行挖掘，禁止隨意的挖掘和施工。其三，在基本設(shè)備齊全的情況下，盡可能選擇機(jī)械化的開挖施工方案，以提高施工效率。在一些深基坑工程中，如工程范圍不大，或設(shè)備條件不完備時(shí)，可采用人工開挖法。在后面的混凝土澆筑期間，需要使用一種人-機(jī)聯(lián)合的施工方案，這樣才能提高整體的施工效率和質(zhì)量。

2.4 施工要點(diǎn)分析

在深基坑土方開挖工程的施工過程中，必須遵守下列施工要點(diǎn)，從而確保了整個(gè)深基坑工程的質(zhì)量與效率，減少了施工過程中出現(xiàn)的安全事故。其一，在進(jìn)行深基坑的土方開挖工程的施工時(shí)，首先要確定好具體的施工方案，對(duì)施工工藝和作業(yè)方案的可行性進(jìn)行了充分的分析，確定了按順序、分層、分段的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和要求。為了方便手工的找平、修坡和清底等施工工作，當(dāng)使用機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行施工工作的時(shí)候，需要留出300 毫米的土層，為了保證基礎(chǔ)高程和斜坡的斜率能夠滿足工程建設(shè)的需要，避免工程超采；其二，在深基坑的土方開挖工程進(jìn)行施工前，需要對(duì)邊坡線進(jìn)行定位，可將開挖的進(jìn)度進(jìn)行匯總，每個(gè)承臺(tái)基坑的位置和標(biāo)高都要放出來，這樣才能有效地控制基坑的放線和深度，防止開挖過多或挖掘不充分；其三，在深基坑工程中，為了提高施工效率，往往采取一種“人-機(jī)”相結(jié)合的方法。在這樣的施工方案下，有關(guān)施工技術(shù)人員要及時(shí)將挖出的某些角落的土方清除干凈，然后用挖掘機(jī)將其運(yùn)走。同時(shí)在這段時(shí)間里，為了避免每一層的樁頭受到挖機(jī)的直接碾壓，要對(duì)最底層進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，避免基樁的被挖斗碰撞，從而有效地確保深基坑的土方開挖工程的施工質(zhì)量和安全性。

3.深基坑土方開挖施工的安全措施實(shí)踐研究

3.1 加強(qiáng)圍護(hù)施工質(zhì)量控制

在深基坑土方開挖過程中，其中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工起到了至關(guān)重要的作用。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，其主要包含著鉆孔的咬合樁、地下的連續(xù)墻、鉆孔的灌注樁之加止性水帷幕等各項(xiàng)復(fù)雜性的施工環(huán)節(jié)。從某種意義上來說，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工可以說是在深基坑內(nèi)，為了在一個(gè)安全的環(huán)境下高效地完成，需要對(duì)養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在圍護(hù)工程建設(shè)過程中，要對(duì)防水接縫密封性、護(hù)壁深度、底渣厚度等關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保每個(gè)關(guān)鍵的工程節(jié)點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生安全和質(zhì)量問題，避免在后期開挖施工過程中發(fā)生較大的變形，從而有效地保障了深基坑的土方開挖工程項(xiàng)目的安全完工。

3.2 加強(qiáng)土方開挖施工技術(shù)

區(qū)別于一般基坑的大開挖方式，在采用內(nèi)支撐的深基坑進(jìn)行土方開挖的時(shí)候，要將支撐施工對(duì)挖土進(jìn)度的影響降到最低，在開挖過程中，應(yīng)結(jié)合支護(hù)系統(tǒng)，盡量按照“分層、分段、對(duì)稱、時(shí)限”的原則進(jìn)行支護(hù)。在實(shí)施土方分段開挖時(shí)，應(yīng)充分考慮合理的傳力，每個(gè)步驟都要進(jìn)行分塊挖掘，以減少單一的開挖截面，并在挖掘過程中進(jìn)行支撐，從而對(duì)基坑的變形進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證周邊建筑和道路的安全。在成層開挖過程中，既要注意靜、動(dòng)兩面的穩(wěn)定性，再根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對(duì)坡度進(jìn)行控制。同時(shí)也要防止土方挖掘機(jī)械對(duì)支撐立柱，地下連續(xù)墻，混凝土支撐結(jié)構(gòu)，降水井管等的撞擊破壞，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基坑的控制，以上位置周圍的土方可以采用人工挖土，在支撐樁的兩邊盡可能地挖土，挖土高度要控制在0.5 米內(nèi)。在基坑開挖時(shí)，要注意對(duì)周圍環(huán)境的保護(hù)，有效地減少基坑、中圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的不均勻沉陷。土方開挖至某一深度后，架設(shè)棧橋，并用長臂式挖土機(jī)進(jìn)行挖土。另外，還應(yīng)注意土石方吊裝的安全措施。在深基坑施工中，采用挖掘機(jī)分步開挖，并在施工之前，將各類設(shè)備放置在基坑外側(cè)的安全、穩(wěn)固的基礎(chǔ)上。在起重口設(shè)置防護(hù)網(wǎng)或保護(hù)平臺(tái)，在起重之前，必須對(duì)夾具、鋼索等進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，達(dá)到要求后方可起重。提升和放下吊斗和繩索時(shí)，必須發(fā)出統(tǒng)一的信號(hào)，并有專門的人員在上面和下面進(jìn)行操作。在進(jìn)行土方吊裝作業(yè)時(shí)，必須仔細(xì)地進(jìn)行，不能用吊斗、吊繩去撞擊保護(hù)平臺(tái)或支架。在夜間進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要有足夠的燈光，當(dāng)遇到大風(fēng)，暴風(fēng)雨和地面塌陷時(shí)，要立即停止作業(yè)。

3.3 全面開展施工驗(yàn)收工作

以深基坑為基礎(chǔ)的土方開挖工程施工是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，往往會(huì)受到多方面因素的影響，從而產(chǎn)生有關(guān)的建筑工程的質(zhì)量與安全問題，如基坑外部的土壤或支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變形和位移、地下水的變化等一系列的問題。如果出現(xiàn)了這樣的問題，很容易造成地下管線的變形和位移，以及道路、建筑物、周圍的地面等問題，從而影響到后期的安全和質(zhì)量。因此，深基坑的土方開挖工程施工單位必須加強(qiáng)安全管理，實(shí)施全面的施工檢測，并對(duì)施工周邊的環(huán)境展開動(dòng)態(tài)的監(jiān)測。防止由于各種因素的影響，在深基坑工程建設(shè)中，存在著許多安全與質(zhì)量問題。除此之外，還需要對(duì)所有的施工材料和設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的控制，不要把質(zhì)量差的建筑材料帶到工地，所有的建筑材料都要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，檢驗(yàn)通過后才能交付使用。對(duì)于所有的施工裝備，都要進(jìn)行嚴(yán)格的操作試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)，確認(rèn)其性能符合規(guī)定的要求后，才能投入使用。這樣，就能確保深基坑土方施工的順利進(jìn)行，對(duì)工程進(jìn)行全面的檢查，確保工程能在最安全的施工環(huán)境下高效完成。

3.4 建立健全的質(zhì)控制度

在深基坑工程中，采用該技術(shù)需要在施工過程中注意到許多細(xì)節(jié)問題和質(zhì)量控制問題。（1）在施工中，要時(shí)刻對(duì)基坑的深度進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)施工工藝進(jìn)行合理的控制；同時(shí)，對(duì)建筑材料及相關(guān)零部件的采購進(jìn)行嚴(yán)格的管理。在訂購產(chǎn)品之前，必須對(duì)所購買的產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)、鑒定，并向制造企業(yè)索要產(chǎn)品出廠合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)合格證等證明。大容量的物料及設(shè)備適合招標(biāo)。（2）在進(jìn)行施工之前，要對(duì)實(shí)際地基進(jìn)行勘察，并對(duì)施工方案進(jìn)行編制。具體表現(xiàn)為：水、電、光、防護(hù)設(shè)備的維持與供應(yīng)，以及有關(guān)場所的空間與交通狀況。要想有效地提升管理水平，深基坑工程單位應(yīng)該綜合考慮多種因素，以圖紙為依據(jù)，以建筑自身狀況為依據(jù)，加強(qiáng)創(chuàng)新和完善質(zhì)量管理體制，讓其更加適應(yīng)現(xiàn)代化深基坑工程的需求。在深基坑工程管理體制的構(gòu)建中，可以充分地發(fā)掘出施工管理的重要性，從而為工程建設(shè)中的重要項(xiàng)目的決策奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并提供充足的理論基礎(chǔ)。所以在任何時(shí)候都要保證工地的有序、干凈，才不會(huì)影響到工程的進(jìn)度。另外，在建筑工程的施工管理上，在材料、設(shè)備、人員管理和施工工藝上也需要進(jìn)一步的探討和分析。（3）工程的后繼工作直接關(guān)系到深基坑施工的質(zhì)量。為此，需要組織有關(guān)的專家對(duì)挖掘現(xiàn)場進(jìn)行檢驗(yàn)，并進(jìn)行相應(yīng)的校核。工程質(zhì)量檢測主要有：勘察地質(zhì)環(huán)境、檢測基礎(chǔ)承載力和檢測工程周邊土體的穩(wěn)定。

3.5 隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)付各種突發(fā)事件

就深基坑土方施工單位而言，如果要采取最行之有效的安全措施，保證深基坑土方施工安全與質(zhì)量，對(duì)任何突發(fā)事件都要作好準(zhǔn)備，結(jié)合土方挖方工程的施工實(shí)踐和各方面的要求，制訂出一套比較完整的應(yīng)急計(jì)劃和預(yù)防措施，對(duì)有關(guān)的責(zé)任制進(jìn)行明確。在深基坑土方開挖施工過程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種突發(fā)事件如地下水突然涌入、土體塌方支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等。因此，施工單位需隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)這些突發(fā)事件。首先，要建立健全的應(yīng)急預(yù)案明確各種突發(fā)事件的處理措施和責(zé)任分工。其次，要設(shè)立專門的安全監(jiān)測團(tuán)隊(duì)對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患。同時(shí)，要配備必要的應(yīng)急設(shè)備和救援人員確保能夠迅速響應(yīng)并采取有效措施應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。另外，要與相關(guān)部門建立緊密合作及時(shí)報(bào)告和協(xié)調(diào)處理突發(fā)事件確保施工現(xiàn)場和周邊環(huán)境的安全。最后，要進(jìn)行定期演練和培訓(xùn)提高工作人員的應(yīng)急處置能力保證在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)能夠迅速、有序地進(jìn)行應(yīng)對(duì)和救援工作。比如，為了在深基坑土方工程中實(shí)現(xiàn)全過程安全控制，在幾個(gè)關(guān)鍵的施工節(jié)點(diǎn)都配備相應(yīng)的安全管理員，從源頭上預(yù)防建設(shè)項(xiàng)目的安全問題，保證了深基坑的土方開挖項(xiàng)目能夠在極度安全的情況下高質(zhì)量完成。通過以上措施的實(shí)施，能夠有效提升深基坑土方開挖施工的安全水平最大限度地減少事故發(fā)生的可能性保障人員和環(huán)境的安全。

結(jié)語：

總之，本文對(duì)深基坑土方開挖施工與安全措施實(shí)施進(jìn)行了深入研究，對(duì)于提高基坑施工的效率和安全性具有重要意義。通過深入探討土方開挖施工的工藝和方法以及相應(yīng)的安全措施，可以有效避免施工過程中可能出現(xiàn)的問題和安全隱患。希望本文的研究成果能夠?yàn)榻窈蟮纳罨庸こ淌┕ぬ峁┯幸娴膮⒖己椭笇?dǎo)。