高层建筑深基坑土方开挖技术探讨

徐 路

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，深圳 518000）

土方开挖作为高层建筑深基坑施工的重要组成部分，其开挖施工质量往往决定着深基坑施工的总体质量。鉴于高层建筑工程项目深基坑土方开挖量比较大，且不同地区地质条件存在较大差异，因此不断完善土方开挖施工技术对高层建筑施工意义重大。

1 工程概况

以某建筑工程中高层建筑项目7～10楼为例，项目采用剪力墙结构，施工前对本高层建筑所在现场时水文条件和地质条件进行详细勘察获得相关数据。同时，结合本工程所在地区往年地质报告，确定该地区地下水主要来自大气降水，在地面下2.5～2.7 m，对混凝土结构不会产生腐蚀作用。本工程项目概况见表1。

本高层建筑工程项目周围环境状况良好，且深基坑红线内无须要进行保护的构筑物。为确保基坑开挖施工的顺利开展，以北侧开始，逐渐向南侧延伸，形成平行流水开挖作业形式。为保证土方开挖安全，采用分层分段开挖方式，上层土方开挖使用大型挖掘机，下层部分采用小型机械进行开挖作业。为避免挖掘机下陷，下层布设钢板[1]。此外，为确保深基坑内部干燥，做好基坑排水处理。

表1 本高层建筑施工概况

2 深基坑土方开挖重点与难点

结合地质勘察报告结果，对本工程地面以下土层结构进行分析，确定岩土层承载力参数调查结果，并对基槽工程设计参数进行详细分析，具体参数见表2。

根据工程实际情况，通过总结认为基坑土方开挖工作重点和难点包括以下3个方面。首先，工期紧，任务重。通过表2中数据可以看出，工程项目深基坑施工条件比较差，各层土质情况相对复杂，开挖作业量大，可能存在不可预测因素，一定程度上增加了施工难度。因工期比较紧张，为进一步减少深基坑施工对周围建筑的影响，需要不断改进土方开挖施工技术。其次，基坑是本工程的重要施工结构，在进行施工过程中既要保证地下连续墙和预应力锚索的施工质量，也要不断完善基坑施工，很大程度上增加了土方开挖工作的难度[2]。最后，工程虽然周围无构筑物，但是基坑开挖可能导致道路沉降变形，需要在开挖期间做好变形和沉降监测工作。由于基坑周围分布有地下管线、高压电线等，如果开挖过程中引起土体移位或变形，容易导致上述管线遭到破坏，继而引发安全事故。

表2 本工程岩土层承载力以及基槽设计参数（部分）

3 高层建筑深基坑土方开挖技术要点

3.1 施工准备

施工准备包括技术准备和设备准备，其中技术准备包括组织相关人员、详细检查深基坑周围情况和做好标记。针对基坑现场实际情况，分析土方开挖技术应用的可行性，排查潜在风险。施工前准确划分施工区域，做好安全维护工作，完善交通管制；组织相关人员开展施工前准备，全面审查设计图纸，并且调查深基坑施工总体情况，以确定最佳土方开挖方案；做好测量放线准备工作，恢复中桩（10 m间距），并测量深基坑施工现场标高和轴线控制桩，根据设计要求完成水准测量工作，同时进行复测，根据复测结果确定标高计算的精准度，为土方开挖作业提供精准的基准线[3]。为进一步提高突发开挖效果，每个作业面均采用矩形放线方法。本工程土方开挖设备准备工作关注深基坑开挖每个环节情况，充分利用机械设备的自动化特征，最大限度发挥施工效益。由于土方开挖危险系数比较大，特别是高层建筑，工程在深基坑土方开挖过程中须注意做好人员组织工作，尽量减少人工开挖，并且保证机械设备满足施工现场土方开挖需要。

3.2 土方开挖

工程基坑开挖结合建筑基底相对标高，在开挖前将水位降到坑底标高的50 m以下，以减少对结构的影响。CFG桩基施工降水时，注意对周边土体的扰动，并且根据工程实际需要选择恰当的降水方案。盲沟设置保证各项参数控制在合理范围之内，深度1.2 m，宽度1.0 m，沟底直径40 cm，每隔一段距离设置一个集水井。在此基础上，利用小挖掘机进行桩基间土方挖掘，采用大挖掘机进行运载。开挖方式为倒退行驶，处理上层虚土后再进行桩间土开挖。测量人员随后跟进，以免出现欠挖过超挖现象[4]。桩破除需做好标记工作，沿标记处理。本工程分3个阶段进行土方开挖。第1阶段开挖主要包括基坑支护护坡（第一级）和附属平台，按照自然放坡方式，整体开挖深度控制在2.3～2.5 m，局部位置深度可达3.5 m。采用分层开挖，非淤泥层厚度小于2 m，淤泥层厚度小于1 m。第2阶段土方开挖在锚索施工结束后，基坑结构周围使用人工进行挖掘，同样采用分层开挖方式，到-7.0 m，边坡自然放坡。第3阶段将土方挖到设计深度，自然放坡，但是采用阶梯式开挖，分层厚度小于2 m，底部预留相应的人工作业区域（300 mm）作为人工清槽空间。清槽后，挖掘机倒退开挖，将土方运出，人工修正后采用塔吊将其余土方运出。工程深基坑土方开挖施工过程中布设土方临时堆场，在与基坑顶部距离边缘位置5～6 m处。结合基坑施工设计要求，基坑顶部3 m范围内允许荷载为10 kN·m-1，因此要对土方开挖后堆放进行合理控制，严禁超过3 m控制线。在此基础上，为避免因荷载过大导致基坑边坡坡体发生移位，要合理安排土方运输车辆停放区域和行驶路线。

3.3 土方回填

深基坑土方开挖作业时，需要对基坑四壁、地下室墙面以及地面进行开挖处理，结合不同地质条件采用不同的开挖方法。通过断层破碎带时，采用“三台阶临时横撑法”进行施工，保证开挖作业的科学性与合理性，减少施工作业对结构搅动的影响[5]。通过软弱地层时，采用循环进尺方法，提高开挖准确性。严格根据施工设计要求对基坑进行合理处理，若存在超挖现象，则根据相关要求及时进行回填，同时需保证回填材料质量。在进行回填作业时，需要考虑工程地下室结构，并对外墙保护开展质量检测，保证质量满足施工规范和要求后才开展后续工作。回填前对基坑内部进行彻底清理，清除杂物，同时避免留有积水，防止后续出现分层现象。土方开挖结束后，采用分层回填方法降低基坑暴露时间。当高层建筑地下室施工结束后，沿结构缝隙和外墙进行分层回填。回填土尽量选用黏性土（密实度＞0.94），同时做好防水施工配合，两者同步开展。

3.4 支护桩保护

工程在开展深基坑开挖时，为防止对支护桩结构造成严重破坏，进而对深基坑稳定性造成不良影响，须采取如下保护措施。首先，机械开挖有可能对支护桩造成挤压，导致桩位偏移。为减少此类情况，对于可能导致行进路线受到影响的支护桩进行开挖回填处理，待开挖到指定标高后，机械设备退场，并重新钻孔。其次，所有进场机械设备进行统一管理，开挖时统一指挥，避免发生超挖现象。如有必要，对于支护桩周围土方采用人工开挖方式。再次，对开挖区域进行科学划分，预留相应的空间（300 mm），为后续可能使用人工开挖提供作业空间，并且采取有效措施降低机械开挖对支护桩所产生的扰动作用。最后，沿支护桩边缘布设垫层，彻底清除沟槽内杂物。

4 结语

在高层建筑项目施工中，深基坑施工是结构施工的基础，广泛应用了土方开挖施工技术。土方开挖施工技术具有明显特征，总体施工效益良好，是推动高层建筑深基坑结构施工质量提升的关键。但是，土方开挖技术的应用容易受到施工技术和施工机械设备的影响，导致施工质量降低。为避免上述情况，施工过程中要注意做好施工前的各项准备工作，并且保证各项施工流程的施工质量，不断完善施工工艺，从而更好地利用土方开挖施工技术，为高层建筑深基坑施工创造更多便利条件，提升总体施工质量。