高层建筑基坑土方开挖施工技术要点研究

梁 红

（甘肃柏诚毅通建筑有限责任公司，甘肃 平凉 744000）

土方开挖是高层建筑基础施工体系的重要组成部分，土方开挖施工是保证工程总体建设质量、基础结构性能以及建筑物使用安全的重要环节。现代建筑工程建设规模大，对基础结构稳定性和基坑土方开挖作业质量提出了更高的要求。传统基坑土方开挖施工技术体系存在滞后性，面对复杂的施工现场会有诸多难点。为此，需要在施工期间加强基坑土方开挖施工技术的实践研究，保证基坑土方开挖质量满足工程建设要求。

1 高层建筑基坑土方开挖施工难点

1.1 现场环境复杂

高层建筑主要分布在城区范围内，现场环境复杂，周边密集分布建筑物、市政道路、桥梁等构筑物，并且现场土层中分布着市政给排水管网、燃气管网、输电线路等地下设施。如果盲目开展基坑土方开挖作业，不但会影响邻近建筑物与构筑物结构的稳定性和正常使用，还有可能挖断地下设施，从而造成严重的经济损失，若挖断燃气管线、输电线路还会造成重大安全隐患，易出现燃气泄漏、人员触电等安全事故。

1.2 工程机械多

现代高层建筑工程为追赶工期进度，避免建筑基础施工时间过长、成本上涨、工程无法如期竣工交付，会在现场布置大量的工程机械，通过增加机械设备数量来提高作业效率，虽然取得了显著效果，但是由于现场机械设备数量过多，对施工组织能力提出了更严格要求，一旦管理不当，就会出现机械设备作业半径不足、相互干扰的问题，不利于基坑土方开挖作业的有序开展。

1.3 支护结构复杂

在高层建筑基坑土方开挖期间，所选用的支护结构形式复杂多样，常见形式包括钢支撑、喷锚网、钢板桩、地下连续墙等，不同支护形式的功能效用、作用机理和适用范围存在差异，需要根据工程实际情况进行选择，避免盲目选择支护形式导致安全隐患。同时，单一支护形式存在明显的局限性，多数情况下的实际支护效果并不理想，存在一定的风险系数，因此，需要搭配多种支护形式，维持基坑结构处于稳定状态，保证现场作业安全。

2 高层建筑基坑土方开挖施工技术要点

2.1 施工前期准备

建筑基坑土方开挖作业是一项综合性活动，具有涉及方面和影响因素众多的特征。因此，为保证基坑土方开挖作业顺利开展，避免在施工期间出现各类突发状况和工程事故，需要提前做好施工准备工作，具体包括开挖图纸会审、场地勘察、清理表土、测量放线、机具设备就位等工作。

（1）开挖图纸会审环节应全面审查开挖图纸中的线条符号使用情况、参数指标标注情况、图纸编号和数量，如果存在信息标注不全、错漏遗缺、图纸数量不足等问题，应将问题反馈给设计单位，重新绘制开挖图纸，直至通过图纸会审。

（2）场地勘察环节应委派专人前往现场进行实地考察，重点收集水文地质条件、地下设施、邻近建筑物分布情况等方面的资料，并对开挖图纸内容与现场环境进行对照检查，根据考察结果制定基坑土方开挖技术方案，如现场地下水位偏高，需要组织降排水施工，并选用地下连续墙等具备一定挡水防渗能力的支护结构。

（3）清理表土环节需要施工人员使用机具设备清除基坑土方开挖现场表面15cm厚表土层，同时，清理现场地表植被、各类垃圾杂物、坚硬碎石等障碍物，并检查现场地表平整度、压实度是否达标。若现场土层中分布给排水管线等地下设施，需要在图纸中标注各处地下设施的位置和埋深值，绕开地下设施开展土方开挖作业，必要时可临时迁移地下设施。

（4）在测量放线环节，测量人员需参照施工图纸，携带全站仪、水准仪等仪器设备前往现场，标记土方开挖轮廓边线，打入木桩或撒布白灰进行标识，并在后续重复测量基坑底部标高、基坑坑壁垂直度等参数，以此把控土方开挖精度。

（5）在机具设备就位环节，施工单位应将正铲挖掘机、抓铲挖掘机等机具设备运输就位，详尽检查设备位置、平整度，并开展多项功能性试验，避免后续因设备位置错误、故障频发而影响基坑土方开挖作业效率。

2.2 土方分层开挖

高层建筑基础体积较大，需要开展大量的土方开挖作业。因此，施工单位必须严格遵循“分层开挖”原则，根据土方开挖深度划分作业阶段，分层完成土方开挖作业，并在上层土方开挖完毕后，全面检查基坑底部标高、边坡稳定性、支护结构变形量，确定一切无误后，再开展下一阶段土方开挖作业。同时，需要严格把控土方开挖厚度与开挖顺序，严禁出现超挖、欠挖问题，通常按照从上到下的顺序开挖土方，若以基坑中心为开挖起始点，应按照从中间延伸至两边的开挖顺序。土方开挖完毕后，需要检查坑底平整度、坑底标高，如果存在超挖、欠挖的情况，需对超挖部位进行人工回填与夯实处理，对欠挖部位进行人工补挖作业，待土方开挖验收通过后立即进入下道工序，土方暴露时间控制在24h以内。一般情况下，可以分三阶段开展基坑土方开挖作业，并搭配采取多种开挖方法和支护形式。

（1）第一阶段，可采取倒退行驶的方法开展开挖作业，正常地层条件土层单层开挖厚度不得超过2.0m，淤泥质土层单层开挖厚度控制在1.0m内，并采取锚喷网等支护形式。

（2）第二阶段，需要提前采取冠梁锚索等支护形式，将分层开挖厚度控制在2.0m左右，在支护结构部位和其他部位分别采取人工开挖和机械开挖的方式，按照自然放坡的形式处理边坡，直至开挖至第一阶段平台后，即可停止开挖作业。

（3）第三阶段，优先采取阶梯式开挖方法，将分层开挖深度控制在2.0m以内，采取机械开挖的方式开挖上部土方，在坑底临近设计标高时，切换至人工开挖方式。同时，要求施工人员在底部按照顺时针的方向挖设放坡阶梯，将开挖起始点当作土料外运收口部位，并填实废砖渣等材料作为临时通道。

2.3 基坑支护

建筑基坑土方开挖作业存在较高的风险系数，易受到施工扰动、地表水、地下水渗透等多方面因素影响，在基坑开挖期间可能出现基坑塌陷等工程事故，存在安全隐患。因此，为保证现场作业安全，需要遵循“先支后挖”原则，根据工程情况提前选定基坑支护形式，在土方开挖期间同步开展基坑支护作业，由支护结构维持坑壁和边坡的稳定性。此外，还需要掌握各种支护形式的工艺做法，以锚喷网和钢板桩为例。

（1）锚喷网施工环节应提前准备适当规格的螺纹钢筋作为锚杆材料，对钢筋进行矫直处理，清理表面灰尘、锈迹，涂刷防锈保护漆层，使用连接接头连接各节段锚杆，并在轴线方向布置若干对中器。随后，在边坡和坑壁指定位置钻设孔洞，要求孔径、孔深略大于锚杆的杆径、长度，清理孔内沉渣，在孔内放入锚杆，确定锚杆放置就位、露出长度达标后，灌注水泥浆，静置一段时间，待浆液成型，重复上述操作施作剩余土钉。最后，在土钉露出部位使用铅丝绑扎钢筋网片，在钢筋网表面分多次喷射混凝土面层，将面层抹压整平，待面层强度达标后即可完成喷锚网施工。

（2）钢板桩施工环节需提前准备带锁口冷弯型钢或是热轧型钢材料，检查型钢是否存在变形、连接锁口锈蚀等问题，矫直弯曲型钢、清理锁口部位残留锈迹，必要时更换锈蚀锁口、过度变形的型钢。待型钢预处理完毕后，施工人员按顺序依次在各处桩位打入钢板桩，重点检查是否存在咬口脱缝、打入深度不足的情况。若咬口脱缝，需在开口部位补插钢板桩；若打入深度不达标，需使用转角桩绕开障碍物，并检查钢板桩垂直度，如果桩身偏斜程度超标，可将桩身上拔一段高度后重新锤入，纠正桩身。在基坑回填环节，施工人员可采取冲击拔桩、精力拔桩或是振动拔桩的方法按顺序拔除先期打入的钢板桩，清理拔除钢板桩表面灰尘、污渍，留待后用。

2.4 土方堆放

在土方堆放环节，为方便现场土方开挖作业和后续基坑回填，施工单位可选择在工程现场临时堆放挖取土料，但禁止在基坑边缘堆放土料，避免由于基坑坑壁上部荷载引发基坑变形、塌陷等安全事故。一般情况下，需要在基坑顶部边缘外侧5m处规划土方临时堆放区域，禁止在基坑边缘3.0m范围内堆放土方，且该区域实际荷载不得超过10kN/m2。

3 高层建筑基坑土方开挖施工优化控制

3.1 优选基坑土方开挖的方法与方式

现代高层建筑工程中，基坑土方开挖的方法与方式多种多样，各类方法、方式的适用条件、施工效果存在明显差异，施工单位应根据工程实际情况选择恰当的开挖方法与方式。

（1）常见的基坑土方开挖方法包括放坡挖土、逆作开挖、中心岛挖土和盆式挖土四种。其中，放坡挖土是将建筑基础边坡开挖成斜面，根据土层性质确定放坡坡度。现场分布为普通土层、坚土层和砂砾层时，放坡坡度应控制为1∶0.5、1∶0.33和1∶0.25，此方法多用于挖土深度小于4.0m的建筑工程，有着成本低廉、易于操作的优势。逆作开挖是同步开展土方开挖和土建结构施工，将土方开挖过程划分为若干阶段，当基坑开挖至一定深度后，施作主体结构，重复上述操作完成基坑土方开挖作业。在施工期间需要准备小型挖土机械，选择地下连续墙作为支护形式，以承受结构荷载和施工荷载，此方法有着受力结构良好、作业效率高的优势，可以在现场立体开展上部结构和地基基础结构施工。

（2）基坑土方开挖方式分为机械开挖、人工开挖两种。其中，机械开挖是施工人员操纵正铲挖掘机等设备在现场挖设土方。采取机械化施工模式有着作业效率高的优势，但土方开挖精度较差，容易出现超挖、欠挖问题，且需要根据土方开挖的方法与现场水文地质条件选择机械设备型号，明确规定开挖坡度等工艺参数。人工开挖是由施工人员使用便携式挖土设备开展土方开挖作业，作业精度较高，但土方开挖效率较低，往往需要采取机械开挖和人工开挖两种形式配合施工，待土方开挖至坑底设计标高0.2～0.3m处后，由机械开挖模式切换至人工开挖模式。

3.2 降排水施工

若基坑土方开挖环节的作业安全受到地表水、地下水的影响，当工程现场流经地表径流或地下水位超标时，容易引发坑底突涌水、坑壁滑塌、基坑变形等多项问题，存在质量安全隐患。因此，在基坑施工前，需要提前掌握现场水文条件，在基坑周边挖设截水沟、排水沟、布置若干轻型降水井点，由截水沟阻止地表径流进入基坑作业区域，在地下水位过高时启动降水井点内泵机抽采地下水，以此控制地下水位。在必要时还需要采用地下连续墙作为基坑围护结构，在基坑外围挖设沟槽，清理槽内灰尘、污渍，平整槽壁，在槽内放置钢筋笼，浇筑混凝土，再将各节段导墙进行连接，成型的地下连续墙具备挡水、挡土的作用，能够保持基坑土方开挖作业面的干燥状态。

3.3 基坑监测

为全面把控基坑土方开挖过程，及时发现质量安全隐患并处理，施工单位需要同步开展基层监测作业，在现场布置若干监测点位，设立地下水位、水平位移、支撑轴力等监测项目，定期采集监测数据，根据监测数据变化趋势掌握施工现场情况。

同时，需要设定报警值与动态调整监测频率。

4 结语

综上所述，为保证建筑基坑土方作业顺利开展，营造稳定、安全、高效的施工环境，施工单位需要进一步提高对基坑土方开挖施工的重视程度，从技术角度着手，全面掌握基坑土方开挖施工技术要点，严格把控土坑开挖、基坑围护等施工环节的作业质量，积极落实优选土方开挖方法、方式，降排水施工，基坑监测等质量控制策略，提高基坑土方开挖施工水准。