大型建筑深基坑土方開挖的施工工藝研究

■梁 生 ■廣東強雄建設集團有限公司，廣東 廉江 524400

在大型建筑建設中，深基坑工程是重要的項目，其施工質量與整體工程質量有著緊密聯系。在深基坑工程中，土方開挖又是關鍵環節。然而，大型建筑土方開挖量大、施工面積廣，這在很大程度上增加了土方開挖的難度。所以，必須根據施工實際選擇合理的開挖方案，以最大限度確保基坑施工安全及質量，有利于工程的如期竣工。

1 大型建筑深基坑土方開挖方法的分類及選擇

1.1 分類

深基坑開挖方法多種多樣，且分類也各不相同。以巖土性質為劃分依據，可分為土方開挖與石方開挖;以施工環境為劃分依據，可分為洞挖、明挖與水下開挖;以適用情況為劃分依據，可分為分層開挖、全面開挖、分段開挖及分部位開挖等;以開挖者為劃分依據，可分為機械開挖、人工開挖及人工和機械配合開挖等［1］。

1.2 方法的選擇

在大型建筑深基坑土方開挖施工中，合理選擇土方開挖方法對保證施工質量有重要影響。因此，在選擇土方開挖方法時，不但要結合設計要求及建筑功能考慮，還要考慮施工地段的地質條件(如場地滲水情況、地下水水位、基坑深度等)、作業條件(場地寬窄、作業面大小等)及施工周圍環境(如地下管線分布、周圍建筑物等)等因素。在綜合考慮多種影響因素后，在選擇經濟、安全、可行的施工方案。

2 基坑開挖的形式

深基坑開挖工程量較大，如果是人工開挖，由于勞動強度過大，會直接影響到整個工程的施工進度。因此，除了使用人工作為輔助開挖，還應配以大型挖土機、運輸機械進行施工。機械挖土時，還應考慮基坑深度、地質條件、施工組織等因素再選擇開挖形式。現階段，常見的挖土形式主要有以下這幾種:放坡開挖、直立壁內開挖、直立壁無支撐開挖等。

3 開挖工藝

3.1 放坡開挖工藝

采用放坡開挖方式時，由于基坑深度會相對較淺，挖土機通常可一次便開挖至設計的標高，故在地下水位較高地區，軟土基坑可運用反鏟挖土機與運土汽車協同作業。若地下水位相對較低，且坑底堅硬，還可讓運土汽車下坑，以配合鏟挖土機進行坑底作業。在采用該方式開挖時，應注意保持基坑邊坡的穩定性。一般來說，在確定基坑邊坡的坡度時，要綜合考慮多種因素，如土質、開挖方法、基坑深度、邊坡荷載、留置時間、場地大小等［2］。如果遭遇可能影響邊坡穩定性的情況，應及時作出處理。通常情況下，影響邊坡穩定性的情況有:基坑開挖深度在5m 以上、邊坡負荷超載、存在可能引起土體滑移的淤泥等［3］。在基坑開挖工程中，還應注意采取有效的護面措施，以免基坑邊坡松散、風化或被雨水沖刷，保護基坑邊坡穩定。比如，使用高分子聚合材料覆蓋、采用鋼絲網混凝土護面等措施。

3.2 直立壁無支撐開挖工藝

在直立壁無支撐支護結構中，往往會使用重力式水泥土擋墻，因為具有較強的擋土與防水功能，坑深度大約為5 米，可使用運土卡車和反鏟挖土機協同作業。由于地下水位大多較高，故使用正鏟挖機下坑的情況較少。

3.3 直立壁拉錨開挖工藝

采用直立壁拉錨的基坑，深度相對較大，坑內作業條件往往較寬敞。在土方開挖中，一般需要分層級分區段開挖，然后穿插完成拉錨施工。值得注意的是，必須保證錨桿位置與分層及分區段開挖范圍相一致，并滿足土體穩定性及施工機械的要求，從而有利于最大程度地確保開挖進度與質量。

3.4 直立壁內支撐開挖工藝

若采用直立壁內支撐開挖工藝，主要制約因素是內支撐。使用內支撐時，施工機械的作業面會大大減少，挖土機械與運土汽車的工作效率也會降低，且會給施工增加一定難度。因此，必須對支撐進行合理布置，盡量將內支撐造成的影響縮到最小。一般來說，使用機械挖土時，支撐豎向間距應超過4 米。如果基坑運用了直立壁內支撐，其深度往往較大，且遠超出挖土機挖掘深度，此時則需分層開挖。在施工中，一般需要交叉進行土方開挖與支撐施工。對土方進行分層、分區開挖，然后逐漸形成一個支撐施工工作面，接著是內支撐施工，待內支撐達到一定的強度后，則開挖下一層土方，又形成一道支撐施工面，如此重復施工，形成一個支護結構體系，則稱為內支撐施工［4］。因此，在開挖基坑土方時，必須緊密結合支撐施工進行，并考慮支護結構設計情況，對土方分層及開挖的范圍作出合理的劃分，然后開始分層、分區開挖基坑土方。值得注意的是，在對基坑土方分層級分區開挖的范圍時，還應結合支撐施工時間、土體時空效應、機械作業面要求等因素進行綜合考慮。

土方開挖工藝還需和平面布置、支撐結構形式相配套。若選擇周邊桁架支撐，可采用島式挖土方案:先將周邊土層挖走，然后開始架設周邊桁架支撐結構，等到支撐形成，即能開始開挖中間島區的土方，再借助土方壓力控制支撐變形。如果選擇的是十字對撐，考慮到支撐設置后會不利于土方開挖的機械化作業，故主要采用盆式施工的方法。在基本完成下層中心土方的開挖后，即可著手進行十字對撐式鋼支撐的架設、澆筑，再依次將周邊土方挖去，形成對圍護壁的支撐。這種情況大多數是使用抓鏟與反鏟挖土機。

開挖兩層或者多層土方時，往往需要挖土機與運土汽車下基坑施工。因此，應在基坑的合適位置搭設有施工線橋或是留設有坡道，以滿足挖土機與運土汽車的正常通行。一般來說，挖土工作的開展需大、中、小型挖土機相配合進行，如支撐下挖土則使用小型挖土機、施工線橋或者裝車下挖土則使用大中型挖土機。基坑周邊的土，也可先用小型挖土機集中運至抓斗機工作點，再用抓斗機裝車集中運出。

4 大型建筑深基坑土方開挖的應注意問題

在土方開挖的整個過程中，有眾多因素會對施工造成不同程度的影響。因此，為了實現對開挖質量的有效控制，在開挖過程中應高度重視以下幾個方面的問題。

⑴對土方進行開挖時，必須根據事前制定的方案開展工作。如果選擇分層或者分段開挖方式，必須保證開挖深度與施工要求相符，避免擾動底層原狀土。⑵若基坑作業面不夠寬敞，且深度較大，而機械開挖很難實施，此時可考慮采用人工與機械相配合的開挖方法。⑶負責深基坑底部清底的工作人員，必須嚴格根據施工要求及規范開展工作，并要留意四周土壁情況。如果出現裂紋、塌落等情況，應馬上暫停工作，直至情況穩定后才可繼續施工。⑷為了確保現場施工安全，在大型建筑基坑開挖的同時，禁止在挖土機作業半徑內開展其他施工。⑸如果基坑開挖深度在2 米以上，基坑四周應設置有兩道防護欄，高度為0.6米與1.2 米，并要設置有危險標志，夜間還應有紅色警示燈，以最大限度地保證施工安全。⑹在深基坑頂部，先進行攔水壩的砌筑，防止頂部水流入到基坑內。

5 小結

總之，大型建筑深基坑土方開挖工程的作業量大、涉及范圍廣、對開挖技術要求高，一旦某個環節出現問題，則會直接影響到整個項目的施工進度、質量及安全。因此，相關部門或人員必須從思想上對大型建筑深基坑開挖施工給予高度重視，并在實際施工時，充分考慮現場實際，選擇可行的施工方案、設備及開挖方法等，還要注意加強過程質量監督與管理，既要確保工期，又要保證施工質量。

［1］胡雄革.高層建筑基坑土方開挖的施工技術及要點分析［J］.低碳世界.2014(23):259 -260.

［2］孟磊.土木工程中深基坑土方開挖的施工技術分析［J］.中國建筑金屬結構.2013(10):76.

［3］周古友，徐彤昕.淺談建筑施工中的深基坑土方開挖技術［J］.工程經濟.2013(03):64 -68.

［4］高永健，趙留剛.高層建筑工程中深基坑開挖施工技術的研究［J］.中華民居.2012(03):31.