深基坑土方开挖施工技术要点分析

2020-10-21曾勇

写真地理 2020年7期

曾勇

摘要：我国的城市现代化建设力度不斷增强，各类型建筑大规模涌现，作为土木工程施工中的核心技术之一，深基坑土方开挖施工技术占据重要地位，很大程度上决定了工程整体施工质量、安全。尤其是高层建筑、超高层建筑施工技术要求不断增加，在深基坑土方开挖施工过程中可能由于技术把控不当，受多种因素出现基坑变形、偏移等问题，阻碍后续施工活动安全有序进行。文章重点阐述深基坑土方开挖施工技术要点，在把握施工工艺特性基础上，依据施工流程规范有序施工，力求打造质量、安全和效益并重的工程项目。

关键词：技术要点;土方开挖;深基坑支护;基坑降水

【中图分类号】TU753 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）07-0042-03

科技创新推动社会发展，土木工程由于自身特性，施工活动较为复杂，其中涉及到诸多施工技术、工艺和材料，如何把控工程建设质量与安全，做好各环节技术要点十分关键。深基坑土方开挖作为当前工程项目建设的基础环节，同时也是土木工程中的核心技术所在，技术复杂，对比一般的建筑基坑施工难度更大，加之不同区域实际情况有所不同，可能导致预计之外的问题出现，所以需要综合考量影响因素，编制合理的施工方案，把握深基坑土方开挖施工技术要点，各环节全面监管控制，如有问题出现，及时上报相关部门，由专业人员指导解决，保证后续施工活动安全有序进行。

1 工程概况

本工程基坑开挖长度为115.5m，宽度61.0m，周长约382.6m，基坑占地面积约7064.0m2，基坑开挖最大深度为23.35m，基坑形状呈矩形。本工程自然地面平均标高约为-0.30m。坡道长度约105.0m，坑外长度约35.0m，坑内长度约70.0m，坡度为1：7，宽度9.0m。由于本项目基坑深度较大，地下水位高，属于一级基坑，基坑支护方式采用桩锚支护桩形式，利用降水井降水。地下水位以上部分（-0.3m至-5.30m）采用放坡+土钉墙支护，下部为桩锚支护形式。

本项目土方开挖应与基坑支护交替配合施工，结合本工程的施工条件及地质条件，根据最终开挖深度的不同，将基坑划分为七个区域进行基坑支护，各区域采用的支护桩桩长及锚索层数不同，如图1。

2 深基坑土方开挖技术概述

2.1 土方开挖原则

深基坑土方开挖前，首先需要对施工现场进行地质勘察，收集相关地质地貌资料，在此基础上编制合理的深基坑土方开挖方案。同时，分析影响施工活动开展的因素，动态优化和调整深基坑土方开挖方案，保证后续施工活动有序展开。加强深基坑土方开挖广度、深度控制，将检测装置放置在基坑中，边挖掘边检测，避免开挖活动触碰、损伤支护桩及降水井。因此，在充分掌握施工现场具体情况下，施工人员要标明支护桩及降水井的位置，按照施工工序规范进行[1]。

2.2 机械设备选择

深基坑土方开挖活动采用机械为主、人工为辅的方式，开挖机械设备负责开挖活动，而人工负责基底清理、边坡修整等工作。土方开挖期间，结合实际情况将开挖区域分区，为喷锚施工作业奠定基础，本工程划分为两个作业面进行开挖。结合工程特点和工作量要求，合理选择开挖设备，主要包括：300LC-5型反铲挖掘机两台，PC400-7长臂挖掘机一台，ZLM50E-3轮胎装载机一台，18m3自卸汽车10辆，挖机破碎头一台[2]。

2.3 施工前准备

施工现场，结合区域实际情况合理规划，开设用于机械设备正常行驶的行车通道;完善排水设施，设置积水井、排水沟和疏通水路，避免雨水和地表污水流入基坑，保证基坑结构稳定;开挖前，优化支护系统设计，支护强度达到设计要求后，方可指导后续施工活动开展;机械设备运行前必须进行试运转，按规定定期检修现场开挖及运输机械设备;设立测量基准点，严格把控基坑底标高和挖土深度;基坑土方开挖前，向监理甲方递交工程开工报告，经过审批核准后开挖活动方可展开;项目工程师和监理代表共同勘察现场，确认现场水电供应情况及地下障碍物等情况，地上设置警示牌，避免后期开挖施工损坏地下构筑物及管线，从而诱发安全事故[3]。

3 深基坑土方开挖施工技术要点

3.1 水平、垂直分段划分

本工程基坑开挖深度为14.55～23.35m，为保证该基坑支护工程的经济合理性，根据地面高程及地质勘察报告共分为七个区，其中II区和V区基底标高均为-15.35m，整平场地后地坪标高不同，地下水位以上（-5.3m）土钉墙设计参数稍有区别，地下水位以下（-5.3m）支护桩、锚索设计参数相同。III区和VII区基底标高均为-18.85m，整平场地后地坪标高不同，地下水位以上（-5.3m）土钉墙设计参数稍有区别，地下水位以下（-5.3m）支护桩、锚索设计参数相同[4]。

3.2 设置运土坡道

结合工程项目特征，以及现场的施工作业条件，在基坑东侧中部开设运土坡道，底宽9m，采用放坡+土钉墙支护方式。为了减少坡道两侧支护工程量，坡道设置在基坑内长度为70m，基坑外长度为35m，基坑土方开挖活动结束后，后退开挖基坑内坡道土[5]。

3.3 土方开挖

土方开挖阶段，重难点在于基坑支护、基坑降水工作，依据施工顺序运用分层分段退挖方式，实现开挖和支护同步进行。第一层和第二层土方开挖深度控制在3.9m～4.5m，第一层开挖到-3.8m，第二层开挖到-5.3m，土方开挖深度并未深入到地下水位，不需要同步降水施工。第一层土方开挖后，第一道、第二道土钉墙即刻进行施工，开挖到第二层时，同时开挖出运土坡道，创设足够的作业空间，并使用专门的运土车及时将土方运出。第三道土钉墙和挂网喷护混凝土施工在-5.3m作业平台上进行，同时要进行冠梁和支护桩施工活动，在这个过程中如何保障支护作业安全可靠，是继续向下开挖的重中之重。待冠梁和锚索强度符合要求后方可进行下一个环节，规避安全隐患的存在[6]。

在第三层的土方开挖施工时，施工单位应等待支护桩强度符合设计标准下方可进行，修筑运输道路，并使用压路机反复碾压夯实，保证道路具备足够的承载力。土方开挖深度3.5m，开挖到-9.0m，由于此次开挖活动劳动量较大，难度大，需要将支护桩桩身完全暴露出来，在一定程度上阻碍后续土方开挖活动展开，为了规避开挖过程中触碰损坏桩身，预留20到30cm的土方在基坑内部，锚索和腰梁工序施工活动结束后，检测强度在70%以上方可开挖土方[7]。第四层、第五层土方开挖流程要求同上，第六层和第七层土方开挖有不同的深度要求，规范进行锚索腰梁施工时，也要注重区域内清土工作同步展开，留下30cm的土层，完全由人工清除干净。工程机械行驶区域预留50cm保护层，不需要机械设备后借助挖机扫尾工作。最后施工区域内剩余的土方，通过垂直运输方式运出。

3.4 基坑内部安全通道

土方开挖活动是一个耗时较久的活动，在作业过程中，为了保证作业全过程安全，需要开辟安全通道，设置安全围栏在基坑周围，深度在2m以上时，防护栏杆设置高度1.2m，设计为两道横杆，下部安装高档脚板，高15cm，保证同地面之间牢固连接。同样的，在-5.3m的支护桩上安装规格同上的安全围栏[8]。基坑开辟安全通道，综合考量土方开挖施工期间人员上下需求，搭设为“之”字形，并选择安全可靠的材料，开辟面积较大的安全通道，为人员、材料进出基坑提供支持[9]。

3.5 基坑排水系统

深基坑很容易受到地下水影响，为了保证基坑稳定、安全，应设置排水系统。与支护桩距离600mm处开挖排水沟，深度和宽度均为500mm;排水沟中间区域和两侧区域设置集水井，规格为1.0m×1.0m×1.5m。坡顶地面开挖设置排水系统，排水沟深度和宽度均为400mm。排水系统皆采用120mm的标准墙砖MU10水泥砂浆砌筑[10]。

3.6 土方外运和不明物处理

开挖产生的土方，需要依据施工要求及时运输到指定地点，对于施工过程中发现的不明物，需要上报相关部门，经过业主和监理共同确认后，方可进行后续的开挖活动。

3.7 注意事项

土方开挖期间可能出现其他因素影响，或是出现不可控情况，威胁到基坑稳定和人员安全，故需做好安全管理工作。开挖至基地后预留300mm厚度的土方，实行人工开挖方式，避免机械开挖扰动地基土;土方开挖全过程要有专业人员指挥，首先进行支护及止水工作，条件满足开挖需求后方可进行;基础土方开挖，坑壁上标记水平点，然后测量基底标高;基坑开挖中为了保证基坑稳定，应配备专人负责监测基坑，为后续施工提供相关数据信息，了解基坑水平位移或是沉降等数据，优化调整施工方案，保证作业安全;基坑土钉喷混凝土支护施工中，边坡顶部设计为外斜坡，坡度5%，保证基坑充分排水，在雨季时基坑周边和顶部积水得到充分排出，维护边坡结构稳定;土方开挖同时，降水井要注意围护，避免有杂物进入降水井;机械化作业期间，要注意规划开挖路线、范围与顺序，调整边坡坡度、各层标高和水流流向，禁止超挖和乱挖，保证施工活动规范有序进行，维护作业安全。

4 深基坑土方开挖施工技术措施

深基坑土方开挖施工是一个较为复杂的过程，涉及到众多人员、材料和机械设备，任何一个环节出现问题，都可能为工程整体质量和安全带来负面影响，严重情况下会发生严重的安全事故，因此要进一步强化改进。

4.1 土方开挖控制

（1）标高控制。开挖过程中，根据基坑支护施工所需的挖深进行分步开挖。预应力锚索每做一排即测一层标高，及时统计挖土标高，掌握最新开挖深度。加强最后一个环节开挖控制，专业测量人员跟踪超测，严格把控挖深，避免超挖、乱挖情况出现，提供可靠的数据参数。开挖深度的确定，可以标记白灰点，挖土机械依据开挖流程和要求逐步开挖，开挖同步进行测量，并注意开挖后的清槽工作，然后落實平槽工作。

（2）土方收尾。土方收尾工作，向基坑东侧中部收尾。最后一个环节，土方挖运借助挖掘机向坡道口收土，收土和装车运走同步进行，提升工作效率。坡道上挖掘机向后甩土，另一台挖掘机在基坑坡道口装车，如果现场挖掘机无法倒运，导致有土方剩下，可以选择吊车垂直运输。

4.2 土方和边坡协调配合

在这个环节，要求土方和护坡工作协调配合，土方开挖队伍进场后，开挖到土钉墙施工标高，开辟施工作业面;土钉墙施工活动结束后，立即进行降水井、护坡桩施工，施工养护后强度符合设计要求，然后向下开挖1.0m，开辟工作面，第一道预应力锚索施工活动可以规范展开，完成后土方回填-5.8m，为后续冠梁施工和预应力锚索施工奠定基础。冠梁混凝土强度符合设计要求后，开挖到第二道锚索标高0.5m下，逐步开挖到槽底。土方开挖过程中，如果出现意外情况，应第一时间停止施工，相关人员有序疏散;边坡垮塌，则要立即土方回填，保证边坡结构稳定;如果坡顶有载重物导致安全事故出现，需要第一时间清除坡顶重载物，避免出现垮塌事故威胁到人员生命安全[11]。

4.3 现场降水

深基坑土方开挖现场的降水工作，大概在一周前进行，结合具体施工进度控制降水速度，不宜过快，协调降水速度和土方开挖速度的关系[12]。现场严格管控基坑水位，施工面在管井水位高度50cm到100cm以上，保证基坑周边区域安全稳定，施工活动有序进行。施工过程中加强管井保护工作，同时对每个管井清晰做好标记，避免土方运输车辆行驶期间损坏管井，无法规避的管井，注重对地面设施和管线保护，有车辆和机械设备经过，停止降水，通过后降水恢复。

4.4 基坑监测

为了保证深基坑土方开挖全过程安全、稳定，施工单位需要根据实际要求设立水平位移观测点，对基坑进行全面监测。观测点通常设置在冠梁或是支护结构上，做好观测和记录，每日观测次数至少一次，如果发现特殊情况可以适当增加观测频率，及时发现和处理异常情况，保证深基坑安全。对于荷载较大区域，适当增加观测频率。

4.5 施工质量控制

纵观当前深基坑土方开挖施工现状来看，施工期间还有很多不足存在，影响到整体施工质量和人员安全，应进一步加强施工现场质量把控，施工流程进一步优化，提升施工人员专业能力和职业素养。健全配套的管理培训体制，组织机械操作人员和技术人员积极参加，学习前沿技术和手段，落实职责到实处，切实提升深基坑土方开挖施工质量与效率。

4.6 加强细节把控

深基坑开挖中有支护和土方挖掘，施工中很多细节问题需要注意，在施工前充分考量和分析施工环境，结合设计图纸编制合理的土方开挖方案，合理配备人员、材料和设备，把控施工进度有序进行，复杂边坡则需要人工修整处理，挖掘中不定期检查挖掘深度，避免出现深浅不一情况。现场要做好地下管线的安全检查工作，检查管线是否有开裂、渗水情况;检查井附属设施是否有开裂或是积水情况，对比裂缝宽度和初始宽度，一旦出现地下管线持续漏水和开裂异常问题，及时上报相关部门归档记录。现场每日进行安全巡查，检查关键工序施工情况，基坑变形和位移数值变化情况，周边环境和支护体系稳定性，基坑超载或大雨等特殊天气等情况，依据标准及时处理，保证深基坑土方开挖施工安全。

结论：综上所述，深基坑土方开挖施工难度较大，相较于一般建筑基坑而言，涉及环节更多，所选择的技术要求更高。为了满足新时代高层建筑、超高层建筑建设要求，应充分认识深基坑土方开挖施工技术重要性，把握技术要点，依据规范要求施工，维护工程质量和安全。

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