淺析大型基坑土方開挖施工技術

葉琴

摘要：基坑工程施工程序之一就是基坑挖土，它決定著整個基坑工程的質量。特別是大型基坑的土方挖掘工作，需要考慮多方面的因素。譬如土方開挖處的施工環境、其周邊土質和地形情況、施工期間所在地的氣候等，這些因素都是在基坑土方開挖之前就需要進行全面檢測并分析研究的數據。基于此，本文首先對大型基坑土方開挖技術進行了總結歸納，并簡要分析了這些技術的具體適用范圍，研究相關技術施工原理及重難點。

關鍵詞：大型基坑；土方開挖；施工技術

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A

1、概述

基坑工程施工程序之一就是基坑挖土，它決定著整個基坑工程的質量。基坑施工工期與挖土速度在數學計算上呈反比例關系，也就是說如果需要挖掘的土方量較大，那么該基坑的施工工期主要取決于施工過程中的挖土速度，隨著施工技術的不斷改進，現在基坑挖土速度有了非常明顯的提高。在基坑挖土階段還有一項工作內容很重要，即工程支撐系統的構建，這一階段是關系到支撐系統強度以及工程變形控制水平，需要利用專業的技術對這些參數進行準確檢測，并要對工程實際降水標準進行科學測定。基坑土方開挖方案的制定需要考慮的因素非常之多，譬如土地的地質情況、所在地的氣候環境以及周邊的施工環境等等，這些均是影響土地開挖進程的關鍵。

2、大型基坑土方開挖的難點分析

（1）明確各單位工程的合理技術標準

依據相關工程施工理論以及方法研究，制定相應的施工規范及規程是基坑施工開始之前所必須要做的關鍵工作。規范的主要內容應該包括施工的具體細則，關鍵工序基坑穩定性研究，支撐系統結構強度測定，基坑周邊地層的移動情況以及基坑周邊施工環境等等。這些內容均需要進行嚴格的計算，已制定符合標準的施工設計。

提出安全而合理的施工程序及施工參數

首先，分層開發方式主要適用于設計有支撐的基坑，這類基坑在結構上對分層數有著嚴格的要求，需要進行科學準確的測定。一般情況下，基坑分層數在數值上就等于“基坑支撐道數+1”，整個施工過程中，每開挖一層，就需要相應的設置一道支撐系統或者一道錨桿，以保證工程能夠順利安全的進行。如果施工方案中設計是采用土釘墻或者噴錨網來進行的，那么應該保證在每開挖一層土后，就應該相應的做好一層支撐系統，也就是說邊挖邊做好支撐。

其次，如果施工的基坑是有內支撐的，那么每一層土的開挖，均需要在同樣位置、同樣深度，對稱開挖。之所以要執行這種規定，是為了防止因為開挖導致基坑支撐結構出現承重偏載的情況。

第三，嚴格控制支撐系統、圍檁或拉錨的施工標準，保證這些關鍵部件的質量；對于基坑周邊的環境要有明確的相關規定，如場地內堆放的材料、設備在施工場地內的數量等等，嚴格控制基坑周邊的載重量；科學設計排水、堵水以及降水工程，嚴格控制基坑周邊墻體的水土流失，以免基坑穩定性降低；全面研究地基加固的方式，確定地基加固的范文以及質量標準，合理選擇滿足施工要求的開挖設備等等，通過實時的監測來保證施工的順利進行，控制施工事故的發生。

大型基坑開挖方法及適用范圍

（1）直接分層開挖

施工要求：直接分層開挖方式是目前最簡單的基坑挖掘方法，其包含了兩種挖掘方式：放坡開挖、無內撐挖掘。如果挖掘的土方是軟地基，那么就不能挖掘過深，通常情況下挖掘深度在6--7m范圍內。其中，放坡開挖方式施工起來相對更簡單一些，而且這種方式開挖能夠在較短的時間內完成較大的工作量，放坡開挖可以滿足分層開挖的條件，同時也可以執行一次性挖掘工作；無內撐挖掘方式在實際的基坑挖掘工作中，需要較大面積的主體結構作業空間，同樣也能夠在技術層面上進行工期的縮短。

適用范圍：基坑四周空曠、有足夠的放坡場地，周圍沒有建筑設施或地下管線的情況，最簡單的開挖方式。

（2）盆式開挖方法

施工要求：所謂盆式開挖，就是先將基坑中間位置的土進行挖出，再以此為基礎，挖除基坑四周的土方，形成一個盆式基坑。整個施工過程第一步需要完成的就是中間部分土方的挖掘，而周邊土方需要按照1:1--1:1.25的比例來進行放坡設置，以形成一個對四周圍護結構的被動土反壓力區，這樣就可以在一定程度上增強圍護的機構穩定性；第二步開始對中間部分砼墊層、基礎或地下室結構進行施工，完成后再依靠水平支撐或者斜撐來將四周圍護結構進行全面處理，每挖一層土就要相應的進行一次水平橫頂撐設計，直到坑底，最后還要對該部分結構進行澆筑

適用范圍：盆式開挖方法主要適用于盆式部位土方開挖方便，基坑面積大，且整個基坑工程所需要建設的支撐系統較小，無法進行放坡施工，工程的施工成本較低的基坑工程中。此外，如果地下室底板設計有后澆帶或可以預留了施工縫的大面積基坑開挖，就可以優先考慮使用盆式開挖方法。

（3）中心島開挖方法

施工要求：所謂中心島式挖土，就是說先將基坑中心土體進行保留，從擋墻四周內開始對土方進行挖掘。如果施工基坑的面積較大，而且地下室底板設計有后澆帶或者說能夠預留施工縫時，我們就可以選擇中心島式開挖方法。在實際施工過程中，首先要挖掘的是這部分土方的周邊部分，而基坑中央的土方是暫時保留。之所以這樣設計，是因為這部分土方可以起到反壓的作用，保證基坑底部的土能夠隆起，有利于支撐系統的設計，保證其能夠具有較強的穩定性。此外，還可以在留土區以及擋土墻之間設計支撐系統。

適用范圍：宜用于大型基坑，支護結構的支撐型式為角撐、環梁式或邊桁架式，中間具有較大空間的情況。

（4）逆筑法開挖或半逆筑法開挖

施工要求：通常情況下，高層建筑的基坑比較大且深，所以相應的圍護結構內支撐系統或者錨桿系統的工程施工量較大，整個工程的工期較長。假設基坑中還是用了內支撐體系，那么隨著地下室結構由下而上進程，不再需要進行內支撐系統的建設，將會給整個工程帶來較繁重的拆除工作，如果使用的鋼筋混凝土作為內支撐系統，還需要進行爆破拆除。所謂逆筑法就是將地下室的梁、板、柱結構當做內支撐系統的支撐圍護結構。

適用范圍：主要適用于市區等施工場地緊張，周邊環境要求高的深基坑，其可以地上地下同時施工，減少造假，同時不影響上行交通。

（5）沉井開挖

施工要求：所謂沉井開挖，就是對不穩定的含水地層進行豎井開挖時，預先設計制作一段井筒，并在該井筒的下端安裝刃腳，利用井筒的自重或者外界施加一定的壓力是該井筒下沉，并將井筒內的巖石挖掘出來的施工方法，我們還可以將這種方法稱之為沉箱鑿井法。整個施工過程是挖掘與自然下沉同時進行的，直到挖掘至不穩定地層。

適用范圍：就目前基坑工程施工來看，沉井開挖方法主要應用于橋梁、煙囪、水塔的基礎以及水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構筑物和盾構或頂管的施工中。用于軟土地基的基坑，對于環境保護較好，一定條件下可以減少工期，降低成本。

4、總結

對于選擇合適的土方開挖施工技術應該按照以下三點來確定：首先基坑開挖應根據基坑工程設計文件要求；其次，選擇一個合理的基坑開挖方案；第三，基坑的挖掘工作一定要嚴格執行已經審批過的方案，切不可在未經審批的條件下擅自進行修改。此外，一旦基坑開挖，還有很多需要著重注意的關鍵施工點：土方分層開挖數、每一層分段挖掘的數量、分段挖掘的工期限制、基坑支護系統構建是否與工況保持時間及位置上的一致等等，整個施工過程一定要嚴格遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。另外，在開挖過程中，及時監測，及時反饋，做到信息化施工。用監測數據來指導指導進度。

參考文獻

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