高層建筑深基坑土方開挖技術探討

徐 路

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，深圳 518000）

土方開挖作為高層建筑深基坑施工的重要組成部分，其開挖施工質量往往決定著深基坑施工的總體質量。鑒于高層建筑工程項目深基坑土方開挖量比較大，且不同地區地質條件存在較大差異，因此不斷完善土方開挖施工技術對高層建筑施工意義重大。

1 工程概況

以某建筑工程中高層建筑項目7～10樓為例，項目采用剪力墻結構，施工前對本高層建筑所在現場時水文條件和地質條件進行詳細勘察獲得相關數據。同時，結合本工程所在地區往年地質報告，確定該地區地下水主要來自大氣降水，在地面下2.5～2.7 m，對混凝土結構不會產生腐蝕作用。本工程項目概況見表1。

本高層建筑工程項目周圍環境狀況良好，且深基坑紅線內無須要進行保護的構筑物。為確保基坑開挖施工的順利開展，以北側開始，逐漸向南側延伸，形成平行流水開挖作業形式。為保證土方開挖安全，采用分層分段開挖方式，上層土方開挖使用大型挖掘機，下層部分采用小型機械進行開挖作業。為避免挖掘機下陷，下層布設鋼板[1]。此外，為確保深基坑內部干燥，做好基坑排水處理。

表1 本高層建筑施工概況

2 深基坑土方開挖重點與難點

結合地質勘察報告結果，對本工程地面以下土層結構進行分析，確定巖土層承載力參數調查結果，并對基槽工程設計參數進行詳細分析，具體參數見表2。

根據工程實際情況，通過總結認為基坑土方開挖工作重點和難點包括以下3個方面。首先，工期緊，任務重。通過表2中數據可以看出，工程項目深基坑施工條件比較差，各層土質情況相對復雜，開挖作業量大，可能存在不可預測因素，一定程度上增加了施工難度。因工期比較緊張，為進一步減少深基坑施工對周圍建筑的影響，需要不斷改進土方開挖施工技術。其次，基坑是本工程的重要施工結構，在進行施工過程中既要保證地下連續墻和預應力錨索的施工質量，也要不斷完善基坑施工，很大程度上增加了土方開挖工作的難度[2]。最后，工程雖然周圍無構筑物，但是基坑開挖可能導致道路沉降變形，需要在開挖期間做好變形和沉降監測工作。由于基坑周圍分布有地下管線、高壓電線等，如果開挖過程中引起土體移位或變形，容易導致上述管線遭到破壞，繼而引發安全事故。

表2 本工程巖土層承載力以及基槽設計參數（部分）

3 高層建筑深基坑土方開挖技術要點

3.1 施工準備

施工準備包括技術準備和設備準備，其中技術準備包括組織相關人員、詳細檢查深基坑周圍情況和做好標記。針對基坑現場實際情況，分析土方開挖技術應用的可行性，排查潛在風險。施工前準確劃分施工區域，做好安全維護工作，完善交通管制；組織相關人員開展施工前準備，全面審查設計圖紙，并且調查深基坑施工總體情況，以確定最佳土方開挖方案；做好測量放線準備工作，恢復中樁（10 m間距），并測量深基坑施工現場標高和軸線控制樁，根據設計要求完成水準測量工作，同時進行復測，根據復測結果確定標高計算的精準度，為土方開挖作業提供精準的基準線[3]。為進一步提高突發開挖效果，每個作業面均采用矩形放線方法。本工程土方開挖設備準備工作關注深基坑開挖每個環節情況，充分利用機械設備的自動化特征，最大限度發揮施工效益。由于土方開挖危險系數比較大，特別是高層建筑，工程在深基坑土方開挖過程中須注意做好人員組織工作，盡量減少人工開挖，并且保證機械設備滿足施工現場土方開挖需要。

3.2 土方開挖

工程基坑開挖結合建筑基底相對標高，在開挖前將水位降到坑底標高的50 m以下，以減少對結構的影響。CFG樁基施工降水時，注意對周邊土體的擾動，并且根據工程實際需要選擇恰當的降水方案。盲溝設置保證各項參數控制在合理范圍之內，深度1.2 m，寬度1.0 m，溝底直徑40 cm，每隔一段距離設置一個集水井。在此基礎上，利用小挖掘機進行樁基間土方挖掘，采用大挖掘機進行運載。開挖方式為倒退行駛，處理上層虛土后再進行樁間土開挖。測量人員隨后跟進，以免出現欠挖過超挖現象[4]。樁破除需做好標記工作，沿標記處理。本工程分3個階段進行土方開挖。第1階段開挖主要包括基坑支護護坡（第一級）和附屬平臺，按照自然放坡方式，整體開挖深度控制在2.3～2.5 m，局部位置深度可達3.5 m。采用分層開挖，非淤泥層厚度小于2 m，淤泥層厚度小于1 m。第2階段土方開挖在錨索施工結束后，基坑結構周圍使用人工進行挖掘，同樣采用分層開挖方式，到-7.0 m，邊坡自然放坡。第3階段將土方挖到設計深度，自然放坡，但是采用階梯式開挖，分層厚度小于2 m，底部預留相應的人工作業區域（300 mm）作為人工清槽空間。清槽后，挖掘機倒退開挖，將土方運出，人工修正后采用塔吊將其余土方運出。工程深基坑土方開挖施工過程中布設土方臨時堆場，在與基坑頂部距離邊緣位置5～6 m處。結合基坑施工設計要求，基坑頂部3 m范圍內允許荷載為10 kN·m-1，因此要對土方開挖后堆放進行合理控制，嚴禁超過3 m控制線。在此基礎上，為避免因荷載過大導致基坑邊坡坡體發生移位，要合理安排土方運輸車輛停放區域和行駛路線。

3.3 土方回填

深基坑土方開挖作業時，需要對基坑四壁、地下室墻面以及地面進行開挖處理，結合不同地質條件采用不同的開挖方法。通過斷層破碎帶時，采用“三臺階臨時橫撐法”進行施工，保證開挖作業的科學性與合理性，減少施工作業對結構攪動的影響[5]。通過軟弱地層時，采用循環進尺方法，提高開挖準確性。嚴格根據施工設計要求對基坑進行合理處理，若存在超挖現象，則根據相關要求及時進行回填，同時需保證回填材料質量。在進行回填作業時，需要考慮工程地下室結構，并對外墻保護開展質量檢測，保證質量滿足施工規范和要求后才開展后續工作。回填前對基坑內部進行徹底清理，清除雜物，同時避免留有積水，防止后續出現分層現象。土方開挖結束后，采用分層回填方法降低基坑暴露時間。當高層建筑地下室施工結束后，沿結構縫隙和外墻進行分層回填。回填土盡量選用黏性土（密實度＞0.94），同時做好防水施工配合，兩者同步開展。

3.4 支護樁保護

工程在開展深基坑開挖時，為防止對支護樁結構造成嚴重破壞，進而對深基坑穩定性造成不良影響，須采取如下保護措施。首先，機械開挖有可能對支護樁造成擠壓，導致樁位偏移。為減少此類情況，對于可能導致行進路線受到影響的支護樁進行開挖回填處理，待開挖到指定標高后，機械設備退場，并重新鉆孔。其次，所有進場機械設備進行統一管理，開挖時統一指揮，避免發生超挖現象。如有必要，對于支護樁周圍土方采用人工開挖方式。再次，對開挖區域進行科學劃分，預留相應的空間（300 mm），為后續可能使用人工開挖提供作業空間，并且采取有效措施降低機械開挖對支護樁所產生的擾動作用。最后，沿支護樁邊緣布設墊層，徹底清除溝槽內雜物。

4 結語

在高層建筑項目施工中，深基坑施工是結構施工的基礎，廣泛應用了土方開挖施工技術。土方開挖施工技術具有明顯特征，總體施工效益良好，是推動高層建筑深基坑結構施工質量提升的關鍵。但是，土方開挖技術的應用容易受到施工技術和施工機械設備的影響，導致施工質量降低。為避免上述情況，施工過程中要注意做好施工前的各項準備工作，并且保證各項施工流程的施工質量，不斷完善施工工藝，從而更好地利用土方開挖施工技術，為高層建筑深基坑施工創造更多便利條件，提升總體施工質量。