浅谈土建施工中深基坑开挖施工技术

2022-11-21代立芳

新疆有色金属 2022年4期

代立芳

（甘肃建投建设有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

从本质层面分析，岛式土方开挖技术是一种基于盆式土方开挖技术的逆向方式，其主要适用于规模较大的基坑，且利用角撑、环撑等作为支撑结构，基坑中心位置应具备较大空间。在实际应用从技术过程中可将基坑内部的土体划分为两大块，分别为中心区域土方以及基坑周围土方。该技术施工过程中需要首先对基坑周围土方进行挖除作业，并在此过程中同步设置支撑结构，将中心部分土方预留，使之成为“孤岛”，该技术也由此得名。在实际进行周边土方挖掘作业过程中，施工单位可以利用中心预留土方作为支点，进行栈桥架设作业，并依托于此栈桥进行机械化挖土、运土作业。

1 案例概述

案例工程为某地区新建建筑项目深基坑工程，整个施工区域地势平坦，周边区域光缆、电缆等地下管线数量较多，呈现出较为显著的错综复杂态势。工程设计中预定基坑开挖深度为14.75m，底部标高约为-12.05m，其中电梯井部分基坑开挖深度设计为21.75m，使得本工程呈现出较为典型的坑中坑结构，整体开挖深度进一步提升。该基坑长度以及宽度分别约为100m以及97m，整体平面呈现出菱形结构，面积接近10000m2。

2 岛式土方开挖技术应用要点

2.1 施工方案设计

在实际开展过程中，施工技术人员依据相关理论对工程作业进行深入分析，得出结论，在土方开挖作业初期，原始土体作为原有压力平衡状态被破坏情况影响下，支护结构背部土压力会向基坑内部释放，进而导致基层维护墙顶部区域出现水平位移值激增的情况[1]。考虑到当前尚不存在一种支护结构可以具备无限大的刚度确保自身整体结构不出现倾斜变形情况，因此，在本次工程施工过程中确保应力得到有效释放，降低其对支护结构的影响是方案设计的重点环节。施工设计人员在综合相关理论以及基坑平面图的基础上，决定在菱形东、西两个锐角角点区域进行第一步土方挖掘作业。

2.2 第一步土方挖掘

施工技术人员依据实际情况，决定在此环节采用大开挖形式。由于两个出土口可以直接进出且场地空间较为空旷，由此，施工单位决定采用6 台挖掘机同步开展作业。技术人员依据施工平面图将第一层土方划分为4个区域，分为两步进行挖掘。每个区域采用3 台挖掘机，通过上下传递的方式，依据标高进行开挖作业，工程设计人员标定，第一层挖掘至-2.1m 处，第二层则依据1:2的坡度进行开挖作业直至达到基底标高。

在实际进行开挖作业过程中，施工单位首先依照分层开挖技术要求，从施工区域北侧角点处为起点向南侧出土位置进行倒退式开挖作业，依照施工设计要求，第一层土方挖掘至-2.1m 处，第二层则依据1：2的坡度完成预定标高挖掘作业，直至第一道支撑结构工作面形成为止[2]。在基坑北部支撑结构施工作业流程全部完成后，施工单位可以将基坑南侧开挖作业积累的土方运至北侧进行填埋处理并形成相应运土坡道，在实际进行此环节作业过程中，施工单位可以采用分层回填方法，并将每层厚度控制在300mm 左右，同时确保该土坡坡度以及宽度与南侧出土坡一致，在完成此环节作业后，快速开展南侧基坑内支撑作业。

2.3 第二步土方挖掘作业

施工单位在确保第一道环梁以及支撑梁混凝土强度达成预定设计目标后，即开始第二步土方开挖作业。施工技术人员在开展本环节作业过程中充分考虑到本工程中支撑结构采用几何形状设计，因此在实际进行施工流程设计过程中，设定环梁围绕区域作为中心岛，并以此为中线点，对支撑结构下部开展开挖作业，在达到支撑梁设计标高后正式开展第二道支撑施工作业。在实际进行作业过程中，施工单位将大中心岛划分为两个工作面：中心岛内半径15m 范围内设定为第一工作面；中心岛内半径16-43m 范围内设定为第二工作面，施工单位在实际开展此环节作业过程中围绕两个工作面开展环形挖掘作业。每个工作面设置3 组，由4 台挖掘机组成的挖掘组，通过组合传递方式分3 层进行台阶式放坡挖掘，将基坑挖掘至-10.6m 标高位置，每层开挖深度约为-2.1m。

同时，本环节工作开展过程中，工程技术人员在基坑中部位置预留土堆作为土方装运平台，利用原北侧出土坡道开展土方运出作业。此过程中，技术人员依照实际需求决定在基坑南侧角点位置进行先行施工，形成第二道支撑结构作业面，同时在进行钢筋混凝土支撑结构作业过程中，施工单位应确保东、西两侧小环梁应形成整体局面。同时在测定支撑结构强度达成相关指标要求后，利用机械回填、人工配合模式将北侧坡道挖除的土体填筑至南侧出土口，此环节中，施工单位在实际进行分层填筑作业过程中，将各层厚度设定为300mm，同时将运土坡坡度以及长度分别控制在1:8～1:10 以及60～80m 区间范围内，同时依照运输车辆行使需求，将坡道宽度设计为12m。

施工单位在开展土坡填筑作业之前，首先对强化南侧出土口支撑结构强度，具体可以利用设置临时钢管支护的方式进行，利用规格为Φ300×12mm 钢管将第一与第二支撑结构顶撑相连接，并在第一道支撑腰梁下方及支护桩之间设置钢管使其形成斜撑状态，最大限度地降低因运土车辆行驶导致的基坑内支撑结构破损情况。

2.4 第三步土方挖掘作业

在实际作业过程中，利用上一环节作业过程中设置的南侧出土口以及坡道进行土方运输作业。随着施工作业进展不断深入，地下区域挖掘作业面也随之呈现出扩大态势，施工单位也依旧工程建设实际需求增加修土人员，而排、降水作业则组织专人进行管理。在集水井区域开挖作业过程中，施工单位在实际开展本环节作业过程中，首先依照工艺流程要求开展放样工作，在确保此区域内不存在威胁施工安全性以及质量的因素后正式开展开挖作业。施工单位在实际进行群桩、集水井部分开挖作业时利用人工以及塔吊配合的方式开展余土清运工作。在出土坡作业环节，施工人员利用机械倒退式开挖技术，依照基底部分向南侧出土口方向开展挖除作业。考虑到第二道支撑结构实际特点，难以应用机械倒退式开挖技术，因此，施工人员决定采用小型挖掘机在结构下方开展掏挖作业，并利用塔吊开展余土清运工作。

此环节作业过程中，施工单位依照相应设计一次开挖作业达到基底设计标高以上的200～300mm区间范围内，在实际进行此环节作业过程中，施工单位采用人工修土方式作为配合，有效确保开挖作业精准，不出现超挖现象。同时在基坑土方开挖后，施工单位立即进行支护桩底部混凝土传力板带结构作业，有效避免了支护桩向基坑内侧倾斜位移。施工技术人员在实际工作中依照相关规范要求，对支护桩部分桩间土体进行实时监测，确保该部分不存在渗漏水或泥涌等不良情况。在面对险情时，施工人员依照预定对策利用快硬水泥对其进行封堵作业，针对漏水严重的点位，则采用喷锚混凝土等进行封堵作业，切实保障地基安全性满足实际要求，切实保障基坑整体稳定性不受影响。