完善水工建筑基坑开挖施工技术的研究

2023-11-21许燮枢

建材与装饰 2023年33期

许燮枢

（广东省源天工程有限公司，广东广州 510000）

0 引言

广东省西江干流治理工程（肇庆段）-德庆县和封开县标段合同价为465372675.30 元，建设内容包括多个堤段的涵闸重建、涵闸加固、土方明挖、土方填筑、护坡坡面结构、防渗等工程。在这些工程中，基坑开挖技术是非常重要的一环。因为只有通过科学合理的开挖技术，才能确保基坑的稳定性和安全性，避免发生基坑塌方、坍塌等意外事故。接下来本文根据该工程的施工经验总结了常用水工建筑的基坑开挖施工技术，以及完善水工建筑的基坑开挖施工的措施。

1 水工建筑的基坑开挖施工技术

1.1 挖掘技术

在基础施工中，挖掘技术被广泛应用于水工、土木、公路、铁路等工程的基坑开挖和边坡整顿过程中。其基本原理是通过使用机械化设备进行土方开挖，包括切削和挖掘等作业，构建地面和基坑的物质交换平衡状态，以及使用运输机械进行土方的处理和搬运，最终达到形成合适地形的目的。挖掘机是常见的基础施工中的挖掘机械之一，它采用高强度和耐磨损的钢制结构体以及多种机械部件的组合，用于控制各种挖掘区域的深度、角度和方向，并对工作面进行切削和挖掘，以实现大量土方的开挖[1]。此外，在挖掘施工过程中，还需要使用配套的装载机、推土机等运输工具进行土方的处理和搬运，以达到作业效率的最大化。在挖掘施工中，为确保施工安全和有效性，需要考虑基坑周围环境、地质情况以及土质特性等因素，遵循科学的工程施工规范和标准。同时，在进行挖掘作业时，还需要根据工程的实际情况和变化，灵活应用各种挖掘机械和附件，选择合适的刀具和作业方法，并严格遵守施工现场的安全规范和操作要求，以确保施工的安全性、高效性和质量。

1.2 爆破技术

在水工建筑基坑开挖过程中，如果采用传统的机械化设备进行土方开挖和边坡整顿，会对周围环境和建筑物的稳定性产生一定的影响，例如振动和噪声等。因此，爆破技术在水工建筑领域得到了广泛的应用。爆破技术指采用炸药或其他爆炸剂对基坑土壤进行炸掘，并采取特殊安全措施保障施工作业安全的技术。在水工建筑基坑开挖中，爆破技术可以有效地减少土方开挖量和边坡整顿时间，提高施工效率。同时，爆破技术还可以提高边坡的稳定性和抗滑性，减少施工过程中的土体塌方现象，从而进一步保障施工安全[2]。在爆破施工过程中，需要根据基坑周围的建筑环境和地质条件，制定合理的爆破方案。因为爆破技术容易带来地面震动和噪声污染等问题，因此，爆破方案需要根据具体情况采取相应的措施，如选择合适的炸药和装药方式，设置有效的防护措施和监测系统等，从而减少对周围环境和建筑物的影响，保障施工安全和环保性。

1.3 抽水降水技术

在水工建筑基坑开挖过程中，由于地下水位高于或接近基坑开挖的底部，常常会遇到地下水的渗透和涌泉现象。这些积水不仅会增加土体的液压力，对边坡和基础的稳定性产生不利影响，还会阻碍施工作业的进行。为解决这一问题，常采用抽水降水技术，将基坑内的积水抽出，以减少液压力，避免地下水对施工产生影响，并为后续的基础施工创造有利条件。抽水降水技术主要包括井点抽水、隔离干挖、管网抽水等多种方式，根据具体情况和需要选择合适的降水方案。井点抽水是常用的降水方式之一，它通过在基坑中钻设抽水井，在井口设置泵和管道，将井水抽出并排放到外部沟渠或水源中。隔离干挖则是在基坑四周挖设临时围桩和防渗帷幕，将基坑内和周围的地下水分隔开来，使基坑内部形成干燥工作区域。管网抽水是在基坑周围铺设管道，将基坑内的积水通过管道输送到集中处理设施进行处理。在实施降水过程中，需要根据地质条件和基坑周围环境特点制定相应的安全措施，如设置监测系统、隔离防护等，以确保施工安全和环保性[3]。同时，在降水过程中需要根据实际降水效果及时调整降水方案，避免仅仅降低水位而未能解决实际问题，从而保障施工进度和质量。

1.4 加固支护技术

加固支护技术是水工建筑基坑开挖过程中常用的一种技术，它可以通过在土体中加固和支护来确保边坡和挖掘面的稳定性和安全性，从而建立稳定可靠的基础结构。在水工建筑基坑开挖中，加固支护技术主要采用以下材料和方式：钢模板、混凝土桩、水泥土搅拌桩、预应力锚杆、喷射混凝土等[4]。其中，钢模板广泛应用于基坑开挖中，可通过不同组合方式形成不同形状的支护结构，对边坡和挖掘面进行支撑和加固；混凝土桩和水泥土搅拌桩则是常用的加固支护方式，可通过预制或现场浇注等方式形成立体的加固体系；预应力锚杆和喷射混凝土则是常用的加固体系补强方式，可以对土体进行贯通连续的锚固或增强。在实施加固支护工作时，需要根据施工环境和地质条件，制定相应的施工方案和安全措施。例如，在进行深基坑开挖时，需要考虑土体的变形和沉降特性，采取对应的加固支护措施；在靠近地下水位较高的地段开挖时，需要进行水利应对工作，如井点抽水、隔离干挖等。

1.5 岩土加固技术

岩土加固技术是在水工建筑基坑开挖中，应用较广泛的一种加固技术。在地质条件较为复杂或存在较硬的岩层时，采用岩土加固技术能够有效地增强边坡的稳定性和抗滑性，同时减少土方开挖量，降低施工成本。喷射混凝土加固是常用的岩土加固技术之一，在水工建筑基坑开挖中应用广泛。该技术将混凝土喷射到未固结的土体或破碎的岩石中，通过混凝土的自重和自身的黏结作用，形成一个具有一定强度和稳定性的加固层，从而达到边坡加固的目的。锚杆加固也是常用的岩土加固技术之一，在水工建筑基坑开挖中应用广泛。该技术利用钢筋或钢绞线作为锚杆，钻入地下岩石或土体中，通过与锚杆周围的土体或岩石产生摩擦力和支撑力，防止边坡滑动或塌方的发生。砂浆灌注桩加固技术也是岩土加固的一种手段，它是利用钻孔机开挖孔洞并灌注特制的水泥浆成为桩体，通过桩体的自重和周边土体或岩石的摩擦和支撑力，对边坡进行加固和稳定[5]。在实际应用中，不同的岩土加固技术需要根据具体施工环境和地质条件进行选择和设计，以取得最佳的加固效果。同时，加固过程中需要严格控制施工质量和安全，保证加固结构的可靠性和稳定性。综上所述，岩土加固技术在水工建筑基坑开挖中的应用是非常必要的，能够有效地增强边坡的稳定性和抗滑性，减少土方开挖量，降低施工成本，对保障工程质量和提高施工效率都具有重要意义。

1.6 污染治理技术

在水工建筑基坑开挖过程中，往往会涉及危险废物、重金属等污染物质，这些污染物质如果不加控制和处理，可能会对周围环境产生非常严重的影响。因此，为了确保施工过程对环境不会造成持久的影响，需要采用相应的污染治理技术进行处理。生物修复是一种常用的治理技术，它使用微生物、植物或动物来分解有毒有害的物质，将其转化为无害或较少危害的物质，达到净化土壤和水体的目的。该技术具有无污染、绿色、经济等优点，尤其适用于小面积污染区域的治理。化学氧化也是常用的治理技术之一，它利用氧化剂来降解污染物质，将其转化为易于处理或无害的物质。该技术具有处理效果好、速度快等优点，但是需要耗费大量的氧化剂，成本较高。土壤改良技术是另一种常用的治理技术，它通过添加各种改良材料，如有机肥料、石灰、膨润土等，来改善污染土壤的物理、化学和微生物性质，提高土壤的自净能力。该技术具有简单易行、成本低廉等优点，但它需要选对改良材料，否则会适得其反。

2 完善水工建筑基坑开挖施工的措施

2.1 制订详细的施工计划和方案

在水工建筑基坑开挖施工中，制定详细的施工计划和方案是非常重要的一个步骤。首先，需要对施工现场的地形和地貌、地下水位、土壤情况等进行详细勘测和分析，以确定最合适的设计方案；其次，需要根据实际情况制订详细的施工计划，包括施工前的准备工作、挖掘机械设备的选择、施工期限、施工质量标准等。只有通过充分的前期调查和分析以及详细的计划和方案制定，才能确保施工过程的高效、安全和顺利进行，最终实现预期目标。

2.2 选择合适的开挖方式和机械设备

在水工建筑基坑开挖施工中，选择合适的开挖方式和机械设备至关重要。不同的施工条件需要采用不同的开挖方式和机械设备，以提高施工效率和质量。人工开挖适用于较小深度和局部挖掘，但其效率较低，只适用于小型施工；挖掘机开挖适用于较大的开挖深度和面积，且施工地形不复杂的情况下，可以快速、高效地完成开挖任务；爆破开挖适用于较硬岩土或因施工地形限制无法采取其他方式的情况，可以在短时间内完成开挖任务，但需要进行严格的施工安全措施和爆破设计以确保安全；水压冲孔开挖适用于水下或地下水位较高的情况，通过使用高压水流冲刷土体，可以减少水下开挖的扰动和对设备的损伤。综上所述，需要根据实际情况进行选择，并在施工过程中注重安全事项，以确保施工的顺利进行。正确选择开挖方式和机械设备可以大大提高施工效率和质量，从而最终实现预期目标。

2.3 加强施工安全管理

在水工建筑基坑开挖施工中，安全管理是极为重要的。要进一步加强安全管理，需要采取多种措施。首先要建立完善的安全制度，规范施工过程中的行为，并明确任务责任，确保每个施工阶段的安全措施与流程得以有效执行。同时，对施工人员进行系统的安全教育和培训，提高其安全意识和应对能力。此外，还需配置必要的安全设备，根据施工实际需求有针对性地配备相应的安全装备，以保障施工人员的身体安全。最后，在施工过程中还需定期进行安全检查和评估，及时发现安全隐患并采取相应措施，以确保施工安全。通过上述措施，可以最大限度地保障施工安全，提高施工质量和效率。

2.4 进行全面的环境监测

在进行水工建筑基坑开挖施工之前，需要对施工区域的地下水位、土壤变形、空气质量等因素进行全面的环境监测。具体而言，地下水位的监测主要是为了判断施工现场是否存在渗漏问题，以及有无影响安全施工的地下水源；土壤变形的监测则能够帮助工程师正确处理地基沉降和变形等情况，并采取相应措施保障施工质量；而空气质量的监测则能够帮助工程师控制施工现场的粉尘、有害气体等物质含量，以确保施工过程中不存在危害人身健康的因素。通过全面监测，工程师可以及时掌握施工现场情况，有效预防和化解各种环境问题，保证施工过程的安全性和顺利进行。在施工期间，环境监测同样非常重要。为了确保施工过程的持续稳定，需要定期对施工现场进行环境监测，及时发现并处理突发情况以保证施工正常进行。例如，如果出现地下水位降低或土壤变形较大等情况，需要立即采取相应的措施，以避免对施工产生不良影响。同时，还需加强对施工人员安全的管理，避免发生不必要的安全事故。在施工结束后，还需对环境进行后期监测，以确保施工区域环境恢复稳定。如果发现存在环境问题，还需及时展开相关修复工作，确保施工完成后的环境得到有效保障。

2.5 合理处理土方和废弃物

在水工建筑基坑开挖施工期间，会产生大量的土方和废弃物，这些废弃物需要得到合理的处理。采用填埋、转运、处理等方式进行处理，是常见的废弃物处理方法。首先，填埋是一种常见的处理方式。将废弃物埋入地下，即为填埋。填埋需要选址与填埋场地条件相匹配的区域，并按照相关法规要求建立填埋场，并对填埋现场进行监管和管理。然后，将运输来的废弃物进行分类处理，并对其进行打包和封闭，避免对周边环境造成污染。填埋后，还需对填埋现场进行监控和管理，避免地下水污染等问题。其次，转运是另一种常见处理方式。废弃物从现场转运至专业的处理场所进行处理，以达到资源再利用或环境友好型处理的目的。转运前，需要对废弃物进行分选、分类和包装，确保安全运输和有效处理。选择专业的转运公司进行处理，能够保障废弃物的安全性和处理效果。同时，废弃物处理还可采用处理的方式，例如生化处理、物理处理和化学处理等。但不同类型的废弃物需要选择不同的处理方式，确保废弃物处理的效果和安全性。