深基坑開挖技術探討

王敏

【摘 要】基坑工程主要包括基坑支護體系設計與施工和土方開挖，是一項綜合性很強的系統工程。本文主要討論了深基坑開挖的有關技術問題。

【關鍵詞】深基坑；開挖；技術；探討

【Abstract】The foundation pit engineering mainly includes the design and construction of the foundation pit support system and earth excavation. It is a comprehensive and systematic project. This paper mainly discusses the related technical issues of deep foundation pit excavation.

【Key words】Deep foundation pit；Excavation；Technology；Discussion

1. 前言

（1）深基坑是指開挖深度超過5米（含5米）或地下室三層以上（含三層），或深度雖未超過5米，但地質條件和周圍環境及地下管線特別復雜的工程。基坑工程主要包括基坑支護體系設計與施工和土方開挖，是一項綜合性很強的系統工程。它要求巖土工程和結構工程技術人員密切配合。基坑支護體系是臨時結構，在地下工程施工完成后就不再需要。

（2）深基坑開挖，應認真研究整個建筑工程地質和水文地質、氣象資料、編制施工組織沒計。基坑開挖工程施工組織設計內容包括：開挖機械的選定，開挖程序，機械和運輸車輛行駛路線，地面和坑內排水措施，冬季、雨季、汛期施工措施等。基坑開挖前，必須對鄰近建筑物、構筑物、地下管線進行調查，摸清其位置、埋設標高、基礎及上部結構形式，并反映在基礎開挖施工平面圖上。

2. 深基坑開挖一般分為無支護放坡開挖和有支護開挖兩種方式

2.1 無支護放坡開挖較經濟，無支撐施工，施工主體工程作業空間寬余，工期短。適合于基坑四周無鄰近建筑及設施，有空曠處可供放坡的場地。適用于硬塑、可塑粘土和良好的砂性土。對于軟弱地基不宜挖深過大，要對地基進行加固。

放坡開挖應選擇合理的坡度和恰當的排水措施，以保證開挖過程中邊坡穩定性。開挖的斜面高度應考慮施工安全和便于作業。當達不到這兩個要求時，可采用分段開按，分段之間應設置平臺。為防止大面積邊坡表面強度降低，有時需要對坡面采取保護措施，如砂漿抹面等。

2.2 有支護開挖，是在場地狹小，周圍建筑物密集，地下埋設物多的情況下，先設置擋土支護結構，然后沿支護結構內側垂直向下開挖，需要對支護結構采取支撐或錨拉措施的，則邊支撐（錨系）邊開按。

（1）不設置內支撐的支護開挖有擋墻支護、擋墻加士錨支護、重力式擋墻支護等由于不設內支撐，有較寬闊的工作面，土方開挖和主體工程施工不受干擾，在開按深度較淺、地質條件較好，周圍環境保護要求較低的基坑，可考慮選用。

（2）設置內支撐的支護開挖，是用鋼筋混凝土或裝配式鋼支撐，與支護結構組成支護體系，維護基坑穩定的一種開挖方式，適合于軟弱地基。

（3）對于開挖面積較大，基坑支撐作業較復雜、困難，施工場地緊張的基坑，可將基坑中間先開挖，基坑支護結構內側先留士堤，待部分主體工程施工后，將斜撐支在主體工程結構上，開挖靠近支護結構內側士體，這是“中心島”開挖法。

（4）對于深度很大的多層地下室基坑開挖，可先施工地下連續墻作為地下室的邊墻或基坑的支護結構，同時在建筑物內部的有關位置澆筑或打下中間支承柱，然后向下開挖至第一層地下室底面標高，并澆筑該層梁板樓面工程和該層內的柱子或墻板結構，則成為地下連續墻的支撐。然后逐層向下開挖并澆筑地下室；與此同時向上逐層進行地面以上各層結構的施工，直到工程結束。這種開挖施工方式被稱之為“逆作法”。

2.3 合理的開挖程序及開挖施工參數是確保基坑穩定和控制基坑變形符合設計要求的關鍵，各種地層的基坑開挖施工均應滿足以下基本要求：

（1）有支護基坑要分層開挖，層數為n+1，n為基坑內所設支撐的道數。每挖一層及時加好一道支撐或設好一道錨桿；

（2）對設內支撐的基坑，在每層土開挖中，同時開挖的部分，在位置及深度上，要以保持對稱為原則，防止基坑支護結構承受偏載；

（3）確定支撐及圍檁或拉錨的質量要求，特別是加工及安裝的允許偏心值，并在施工管理中，加強對支撐構件、拉錨構件的生產及安裝質量的保證措施；

（4）規定施工場地、士方、材料、設備的堆放地及堆放量，限定基坑旁邊的超載；

（5）確保排水、堵水及降水措施，嚴防支護墻體發生水土流失而導致基坑失穩；

（6）合理確定地基加固的范圍及質量要求以及檢驗方法；

（7）配備滿足出土數量和時間要求的開挖設備、運輸車輛以及道路和堆場條件；

（8）提出監測設計，落實按監測信息指導施工和防止事故的條件。

3. 根據國內有流變性軟土地區基坑開挖實踐，人們認識到基坑開挖支撐施工過程中的每個分步開挖的空間幾何尺寸和擋墻開挖部分的無支撐暴露時間 ，對基坑支護墻體和坑周地層位移有明顯的相關性，這里違反基坑開挖中的時空效應的規律性。

3.1 選擇基坑分層、分步、對稱、平衡開挖和支撐的順序，并確定各工序的時限是必要的。在施工組織設計中定出如下的施工參數：

Ni——開挖分層的層數；

ni——每層分部的數量；

Tci——分部開挖的時間限制；

Tsi——分部開挖后完成支撐的時間限制；

Pi——支撐預加軸力（采用鋼支承時）；

B、h——貼靠檔士墻的支承土堤每步開挖的寬度和高度；

Tr——每步開挖所暴露的部分墻體，在開挖卸荷后無支撐暴露時間。

3.2 關于開挖機具，有支護基坑的機械開挖常采用抓斗挖土機（圖1），對于大型基坑也可采用正向鏟、反向鏟等，并輔以推土機等機械設備。

3.3 抓斗挖土機可用來挖砂士、粉質粘土或水下淤泥、開挖沉井中的水下土方最為合適。抓斗挖土機一般以吊機或雙筒卷揚機操作，用吊機操作時，吊車應放在穩固基礎上，對于剛度差的井壁周圍可能沉陷，吊車至少離開井壁2～5m，而且井壁支護設計時應考慮該荷載的傳遞。用卷揚機操作時，常在坑頂裝設臨時吊架。

3.4 正向鏟挖士（圖2）具有強制性和較大的靈活性，可以直接開挖較堅硬的土和經爆破后的巖石、凍土等；可開挖大型基坑，還可以裝卸顆料材料。正向鏟開挖停機平面以上的土，在開挖基坑時要通過坡道或大型吊車將其吊入坑內開挖。

3.5 反向鏟挖士機（圖3）的強制力和靈活性不如正向鏟，只能開挖砂土、粉質粘土、粉土等較松散土層，它是開挖停車平面以下的土。因此，它可以挖濕土，坑內僅設簡易排水即可。坑壁支護結構計算時，應考慮反向鏟挖土機的傳力。

3.6 拉鏟（索鏟，見圖4）的強制性較差，只能開挖砂土與粉質粘土等軟土，坑內僅設簡易排水即可開挖濕土，可用于大型基坑和溝渠的開挖。拉鏟大多用作將土棄在土堆上，也可以卸到運輸工具上。與反鏟比較，它挖土和卸土半徑較反鏟大，但開挖基坑的精確性較差。

3.7 采用上述機械挖土時，基坑必須有滿足機具工作的足夠尺寸，且在設計標高以上和坑壁支護以內各留一層土體用人工或其他可靠的方法開挖清理，以防止破壞基底原土和損傷坑壁支護。

土方運輸工具有自卸汽車、拖拉機拖車、窗窄軌鐵路翻斗車，此外，還可用皮帶運輸機、索鏟挖土機等調運土方。

參考文獻

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[2] 陳禮儀，胥建華. 巖土工程施工技術[M].四川：四川大學出版社，2008.

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[文章編號]1619-2737（2018）06-18-905

[作者簡介] 王 敏（1978.11-），女，工作單位：浙江中林勘察研究股份有限公司。