關(guān)于土建基坑開挖技術(shù)的研究

張新龍

（陜西建工第七建設(shè)集團(tuán)有限公司 陜西 710000）

關(guān)于土建基坑開挖技術(shù)的研究

張新龍

（陜西建工第七建設(shè)集團(tuán)有限公司 陜西 710000）

本文將對(duì)土建基坑施工前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行分析，并探討基坑施工中方法的合理選擇，進(jìn)而研究基坑施工技術(shù)中常建寧問題的解決。

土建；基坑開挖；技術(shù)

在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的過(guò)程中，越來(lái)越多的土建工程出現(xiàn)在城市中。然而隨著人們建筑工程高度、功能、主體形狀要求的提升，建筑工程建設(shè)的難度和技術(shù)要求都大幅增加。特別是土建基坑工程，作為土建工程基礎(chǔ)對(duì)于工程質(zhì)量和功能都具有較大影響。因此工程單位應(yīng)當(dāng)科學(xué)運(yùn)用土建基坑開發(fā)技術(shù)，保證工程質(zhì)量和安全。

1　施工前的準(zhǔn)備與分析

1.1對(duì)土建基坑開挖的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了解

設(shè)計(jì)方案是土建基坑開挖的重要依據(jù)，基坑施工安全的技術(shù)保證也有賴于此。基坑技術(shù)專家根據(jù)施工地點(diǎn)和工程實(shí)際情況制定設(shè)計(jì)方案，其中涉及的技術(shù)多且復(fù)雜，其中基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、變形控制設(shè)計(jì)、強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)是其中的主要設(shè)計(jì)部分。而進(jìn)行這些設(shè)計(jì)的主要目的在于：確保基坑穩(wěn)定；降低對(duì)周圍環(huán)境的影響；為施工安全提供保障。所以工程人員只有深入有效的掌握基坑設(shè)計(jì)方案，才能夠?qū)崿F(xiàn)以上目的，具體施工中應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)方案的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)分析，進(jìn)而形成對(duì)施工關(guān)鍵部位和環(huán)節(jié)的有效把握。

1.2對(duì)深基坑的水文地質(zhì)特性進(jìn)行了解

在了解和掌握基坑水文地質(zhì)方面，不僅需要設(shè)計(jì)人員的參與，施工人員也需要做到心中有數(shù)。基坑施工的質(zhì)量和效率與水文情況息息相關(guān)，進(jìn)而對(duì)施工的組織、管理、施工技術(shù)運(yùn)用、施工安全事故預(yù)防造成嚴(yán)重影響。我國(guó)地域幅員遼闊，不同地域間具有不同的水文地質(zhì)情情況。例如在水位方面，北方水位較深，南方水位較淺。地面沉降、流沙、基坑涌水、基坑邊坡滑移等問題經(jīng)常出現(xiàn)在一些地區(qū)基坑開挖中。因此，工程人員必須深入的了解和掌握施工地區(qū)的地質(zhì)水文情況才能夠在設(shè)計(jì)施工中有效應(yīng)對(duì)相應(yīng)的問題。

1.3掌握基坑的環(huán)境狀況

除了施工單位內(nèi)部因組織、技術(shù)、管理不力造成基坑開發(fā)事故外，缺乏對(duì)基坑周圍環(huán)境的了解也是重要原因之一。如在山東某基坑開挖事故中，該基坑的規(guī)格為面積7.0>7.0m2、深度8.8m；施工地點(diǎn)為層高12m的廠房?jī)?nèi)；基礎(chǔ)類型為天然基礎(chǔ)。兩個(gè)最近的排架柱距離基坑邊緣為8m；排架基礎(chǔ)為矩形獨(dú)立基礎(chǔ)5.4> 5.4m；基礎(chǔ)埋深為室內(nèi)地坪以下1.8m；廠房排架柱與基坑邊緣距離2.6m。在該工程中雖然該基坑的面積不大，但是整個(gè)廠房的使用和安全受到開挖過(guò)程中位移影響，進(jìn)而產(chǎn)生了安全事故。這起事故發(fā)生的云因在于施工單位對(duì)于這種小基坑沒有進(jìn)行全面的地質(zhì)水文了解，也沒有掌握周圍廠房設(shè)備等特殊環(huán)境，最終因圍護(hù)不到位而產(chǎn)生安全事故。

2　合理施工方法的選擇

（1）從基坑工程設(shè)計(jì)確定的主要施工參數(shù)出發(fā)，根據(jù)基坑地基加固條件、開挖深入、支撐形式、幾何尺寸、規(guī)模，對(duì)詳細(xì)的可操作的開挖與支撐施工程序和施工參數(shù)進(jìn)行制定。在基坑開挖和支撐的施工工序和施工參數(shù)的制定過(guò)程中，工程人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格貫徹平衡、對(duì)稱、分步、分層的原則。其中分層開挖層數(shù)和每層開挖深度是其中最重要的施工參數(shù)，另外擋墻未支撐前暴露的時(shí)間、寬度、高度參數(shù)也要進(jìn)行嚴(yán)格制定。在大面積不規(guī)則形狀建筑基坑工程中，基坑中間部分地層先開挖的過(guò)程中基坑擋墻被動(dòng)區(qū)土體通常會(huì)被用作支撐擋墻的土堤，并根據(jù)抵住擋墻的要求確定土堤斷面尺寸，此參數(shù)也是基坑開挖中的重要參數(shù)[1]。

（2）在具體施工中充分落實(shí)施工程序和施工參數(shù)，進(jìn)而有效解決處理施工中遇到的問題，并保證基坑開挖餓質(zhì)量和施工安全進(jìn)行。例如在大型高層建筑地下室的基坑施工中，工程開挖的方法應(yīng)當(dāng)選擇分層盆式法，將支撐安裝或澆筑于每一層先挖中間部分，然后分布、對(duì)稱的挖出每根支撐兩端所留支撐擋墻的土地，最后對(duì)其間頂住擋墻的部分支撐進(jìn)行安裝或澆筑。工程人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)支撐形式等情況確定每個(gè)分步的開挖時(shí)間和支撐施工時(shí)間，并根據(jù)明確的數(shù)值進(jìn)行具體控制。在設(shè)置改善基坑土性和減少土的流變變形方面，工程人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮井點(diǎn)降水法，進(jìn)而收獲更好的效果。

3　幾種基坑開挖特殊情況的處置

3.1基坑支護(hù)綜合處理

根據(jù)基礎(chǔ)各個(gè)部位開挖深度的不同，采取不同的臨時(shí)支頂斜撐和加強(qiáng)被動(dòng)區(qū)措施，并通過(guò)回灌、輕型井點(diǎn)降水、挖土卸荷等技術(shù)，促進(jìn)基坑基坑和周邊建筑安全、投資少、施工時(shí)間短等目的的實(shí)現(xiàn)的過(guò)程就是基坑支護(hù)綜合處理。在進(jìn)行基坑支護(hù)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意以下內(nèi)容：①原有支護(hù)樁應(yīng)當(dāng)盡量保留，通過(guò)發(fā)揮原有支護(hù)樁的作用實(shí)現(xiàn)減少成本投入的目的。②在基礎(chǔ)施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠性符合要求。③防止周圍建筑、道路、地下管線由于基坑周圍土體變形或降水造成了的不均勻澄江。④在進(jìn)行基坑支護(hù)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)以方面施工為重要原因。工程人員應(yīng)當(dāng)從這些原則出發(fā)，對(duì)基坑支護(hù)綜合處理方案進(jìn)行科學(xué)合理的確定，其中利用輕型井點(diǎn)、回灌、不同開挖深度采取不同的支頂斜撐和不同承臺(tái)胎膜、外圍土體卸荷等是較為有效的措施[2]。

3.2基坑施工中地下水處理

基坑開挖時(shí)具有兩個(gè)重要要求基坑保持干燥和邊坡穩(wěn)定，在不符合這兩項(xiàng)要求的條件下施工會(huì)對(duì)工程進(jìn)度和施工安全造成威脅。例如當(dāng)基坑因地下水出現(xiàn)流砂現(xiàn)象、內(nèi)部土體發(fā)生較大位移時(shí)，施工不僅會(huì)影響施工安全和進(jìn)度，還會(huì)對(duì)基坑周邊的建設(shè)等設(shè)置造成破壞。因此，基坑施工中工程人員應(yīng)當(dāng)充分重視基坑施工中的地下水處理工作。實(shí)踐中工程人員可采用以下方法進(jìn)行處理：①止水法。這種方法的原理是將止水帷幕設(shè)置于基坑周邊，防止地下水進(jìn)入基坑。其中地下連續(xù)墻、灌漿法、沉井法是實(shí)際施工中較為常用和有效的方法。②排水法。其原理在于排除基坑范圍內(nèi)的地表水和地下水，其中井點(diǎn)降水、明溝排水是較為常用的方法。實(shí)踐當(dāng)中止水法相對(duì)于排水法需要更多的成本投入，同時(shí)也具有較高的施工難度。而井點(diǎn)降水法具有操作技術(shù)易于掌握、施工簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，在當(dāng)前的土建基坑工程中應(yīng)用較為廣泛。井點(diǎn)降水的優(yōu)點(diǎn)包括：其井點(diǎn)管設(shè)置于擬建工程的基坑周圍，通過(guò)設(shè)置的抽水設(shè)備不斷排除產(chǎn)生的積水，這樣基坑范圍內(nèi)的地下水深度就別控制在設(shè)計(jì)深入以內(nèi)。在不同幾何形狀的基坑中也同樣適用井點(diǎn)法，其在穩(wěn)定邊坡和克服流砂方面效果明顯。

在基坑施工中工程人員不僅要對(duì)安設(shè)水泵、洗井、填充濾料、安設(shè)井管、成孔進(jìn)行嚴(yán)格控制，還應(yīng)當(dāng)給予以下問題充分的重視：基坑內(nèi)井點(diǎn)的抽水操作應(yīng)當(dāng)那個(gè)同時(shí)進(jìn)行，進(jìn)而在要求范圍內(nèi)控制水位差；有效前側(cè)水位，對(duì)于水位過(guò)大的情況則可采用設(shè)置回灌井點(diǎn)等措施進(jìn)行補(bǔ)救；防止基坑內(nèi)回流排除的地下水；應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查運(yùn)行中潛水泵是否和井壁直接接觸，防止電動(dòng)機(jī)等設(shè)備在磨損的情況下進(jìn)入水；基坑中的深井井點(diǎn)通常需要較長(zhǎng)的井管，每挖掘一段距離應(yīng)當(dāng)連接井灌和支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐，進(jìn)而有效固定井管；為了排除上層的地下水，施工人員可在基坑底部不透水層設(shè)置砂井；及時(shí)拔出使用完畢的井管[3]。

3.3基坑開挖中的變形控制

基坑工程中的變形是導(dǎo)致基坑施工安全問題的重要因素之一，基坑施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)主要考慮變形控制，尤其是開外階段的變形控制。基坑開挖過(guò)程產(chǎn)橫土體應(yīng)力釋放，原有的底層應(yīng)力平衡體系被打破，土體在擾動(dòng)后會(huì)流變和固結(jié)。其中無(wú)支撐暴露變形和有支撐暴露變形施工控制的重點(diǎn)，在控制無(wú)職稱暴露變形時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)支撐軸力、支撐時(shí)間、開挖時(shí)間、開外空間尺寸等重要施工參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)控制，并以設(shè)計(jì)要求和實(shí)際施工條件為依據(jù)對(duì)施工工藝進(jìn)行科學(xué)選擇。其次，對(duì)支撐暴露變形控制。維護(hù)結(jié)構(gòu)在一層土體開挖、支撐完成后進(jìn)度到下一層土體開挖的時(shí)間就是圍護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐暴露時(shí)間。而基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐暴露期間的變形即為有支撐暴露變形。而其中加固情況、支撐軸力、開挖深度、暴露時(shí)間等共同影響有支撐暴露變形，所以工程人員應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行重點(diǎn)控制。

4　結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)土建基坑開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，以求為提升我國(guó)土建基坑施工質(zhì)量和安全貢獻(xiàn)綿力。但本文還存在一定局限，希望行業(yè)人員能夠加強(qiáng)重視，有效提升基坑工程水平。

[1]周美智.建筑工程深基坑開挖技術(shù)探討[J].門窗，2012（09）：108+110.

[2]張永峰.工民建中深基坑開挖與支護(hù)施工技術(shù)的探究[J].科技展望，2014（08）：208+210.

[3]陳建常.試析水工建筑的基坑開挖施工技術(shù)措施[J].科技資訊，2013（09）：104～105.

TU753

A

1673-0038（2015）42-0022-02

2015-9-30

張新龍（1970-），男，工程師，大專，主要從事工程管理工作。