深基坑土方开挖施工技术分析

黄振波

摘要：随着现代建筑中高层和超高层不断增加，超大面积深基坑在施工中也越来越常见，施工中由于其周围交通道路及原建筑和各类管线的存在造成了施工场地狭小等现状，增大了基坑的施工难度，因而在施工中科学合理的组织基坑土方施工，对保证施工安全及周围建筑安全具有现实意义。本文结合深基坑土方工程的特点选定合理、可行的土方开挖施工方案，并且对岛式开挖施工工艺进行分析探讨。

关键词：深基坑工程；土方开挖；工程特点；岛式开挖施工

前言

深基坑土方施工作为深基坑工程的重要内容之一，土方挖运工序是一个组织关系和逻辑关系非常复杂的关键工序。由于深基坑土方开挖过程是一个应力释放过程，会引起周边建筑物变形和破坏，道路开裂，地下管线断裂下沉、塌陷与破坏，所以，它也是支护结构强度、变形控制能否满足要求，降水能否达到预期效果的检验工序。

某工程基坑内面积约为7340.8米，周长约为338.2米，基坑开挖深度约9.45～13.70米。该基坑支护方案为：ABCDEFG段剖面采用放坡+复合土钉墙支护，其中AB段坡顶为市政道路，BC段坡顶为绿化带和人行道，CD段设有基坑的上下车道，DEF段坡顶为材料运输通道，FG段坡顶为材料堆场；GA段坡顶为多层天然地基建筑，建筑距离基坑最近处仅2.8m，是本基坑周边环境最复杂和最重要的部位，采用桩锚支护。ABCDEFG段基坑支护安全等级为二级，GA段基坑支护安全等级为一级。基坑使用年限为一年。

1.深基坑工程的特点

1.1由于现在城市高楼越来越多，深于10m的工程也越来越多，因此不可预见的因素也增多。

1.2由于很多工程与周边建筑物、道路、管线距离很近，很多工程的边距小于开挖深度，有的相距只有数米，基坑略有变形，周围建筑物和设施就会受影响。

1.3 地域性特点明显，要根据地区的岩土性质制定可行的施工方法，不能简单地把其他地区深基坑工程经验搬过来。

2.认真审查土方施工方案

土方分项工程施工方案是深基坑工程施工组织设计的重要内容之一。包括确定挖土顺序、挖土方法、运土方法、选择挖土机械和运输机械等。施工方案正确与否决定工程实施成败，工程技术人员必须认真审查。挖土顺序必须与设计工况相一致，符合施工规范规定。

挖土方法有放坡挖土法、岛式挖土法、盆式挖土法和逆式挖土等。运土可以利用土坡，土坡又分为坑内土坡和坑外土坡。选择方案必须结合实际情况，根据周边环境、地质条件、支护结构，贯彻执行“分层、分片、分段，先对撑后角撑，先撑后下挖，留土护壁，限时撑到围护桩”的原则要求。挖土必须兼顾支撑（土锚）加设的需要，避免只考虑挖土方便而不及时架设支撑，造成不利影响。对最下层土方采取分块流水开挖，并与混凝土底板施工相结合，最大限度地减少基坑无支撑的暴露时间。施工方案中应含有“基坑监测方案、应急措施”。通过加强施工监测工作，实现信息化指导施工。从基坑开始施工起，就对基坑位移、沉降、水位及支撑轴力等变化信息进行监测，以便分析研究，及时采取针对性措施，防止险情发生和扩大。运输方案的挖运机械匹配，不能简单地以额定运力来匹配挖土机械，要考虑到闹市区运土，因受到交通、环卫、环保等条件制约，可能出现土方挖出来运不出去的情况。

3.施工方案的确定

3.1基坑开挖采用分段、分层、对称开挖的施工方法进行。对环梁及围护支撑结构采用逐步加载，使其均匀受力，使施工工况与设计工况相符合，避免因单向挖土不分层或不对称造成水平环撑和桩顶受力不均匀产生过大的位移，以及使结构构件节点应力集中和多應变引起的开裂。严禁在无可靠的措施下挖机直接在支撑上作业，挖运土方时施工机械不可以碰撞支撑桩。

3.2挖土先外后内，保留基坑内中部区域原土坡道，有利于平衡坑内外土方侧压力以及限制坑内涌土和围护侧壁变形，可以搭设简易跨越环梁的架空道桥，使运土的车辆可以直接进入到基坑内，加快挖运土法，提高工作效率。

3.3严格实施支护结构和邻近建筑设施的变形观测与土方开挖的同步检测和信息化施工，用观测数据控制基坑挖土。

3.4开挖时做好防渗漏的准备，一旦渗漏马上进行封堵。

4.岛式挖土施工工艺

大基坑土方开挖拟采用多层开挖法施工，即岛式开挖法，可以最快开挖出基坑坡面进行支护施工，缩短工期；同时利用基坑中部尚有的土方可以平衡边坡土体的压力，防止坑壁失稳或基坑底隆起等现象的发生。

土方施工总体开挖路线仍然是由南向北推进，先挖坑边后挖中央，逐渐退到工地大门。

4.1施工步骤

按照基坑支护设计的分层要求，沿竖向将拟开挖土方划分3～8层（即与支护结构土钉和锚索排数相对应），拟安排3～4台挖土机进行土方挖运。

每层的挖土机负责该层内土方与基坑支护的交叉分层作业，尤其是在支护面要严格按照分层原则进行开挖；在非支护面，机械按照先两头，后中间，自上而下的原则进行开挖，分层施工步骤为：

⑴第1层土方开挖：首先进场2台挖土机，同时在第一层施工，尽快开挖出南面（AB段）和东面（GF段）支护工作面，并迅速向北面出土口推进。

⑵第2层土方的开挖：在基坑支护施工有一定的工作面后，再进场1～2台挖土机，进入第2层开始土方开挖，依然是从两头向中间推进。

⑶第3层土方施工：在第2层土方开挖面上支护施工完成后，第3层土方施工有工作面时，将首层施工的2台挖土机调到第3层土方施工作业面开始挖土；依次向下掘进，最终挖至设计标高上200MM。

挖土机开挖线路如附图所示。每机的开挖路线均由临时道路两侧向临时道路推进。车辆运输主通道设在基坑的中部，临近大门，东西两边发散分出两条支路，到达每台挖土机前。

随着土方的开挖，随即由人工对边坡进行修整，随即进行基坑支护结构的施工。在基坑支护结构施工过程中，土方开挖要暂停，等支护结构强度满足设计要求后，方可继续下层土方的开挖作业。

基坑支护施工与土石方挖运施工实行流水作业，分段交替施工，以提高效率，缩短工期。

5.土方施工注意事项

土方开挖深度必须严格按照国家关于基坑土方开挖的有关要求和设计要求进行分层分段开挖，不得超挖。

上一层的支护结构未达到设计要求的强度，不得进行下一层土石方开挖。

土石方挖运与基坑支护交叉作业要相互创造条件，及时跟进施工，尽量减少基坑侧壁土体裸露时间。

土石方开挖前要与项目部沟通，商量开挖部位、线路、具体时间安排等事宜，以便项目部提前安排组织施工，使土石方挖运与基坑支护作业达到合理流水作业，缩短工期。

土石方开挖严禁破坏已完成的支护结构，如对支护结构造成破坏，需立即上报有关单位进行处理。必要时在破坏处立即回填土方反压，以免发生进一步破坏现象。

土石方开挖需配备足够数量的指挥人员，特别是基坑支护工作面开挖时，不得出现无人指挥现象。原则上夜间禁止进行基坑工作面开挖。

开挖时密切注意异常地质现象，如基坑侧壁出现涌沙、涌泥或大量渗水现象，应停止开挖，必要时进行回填，并上报有关单位进行处理。

土方施工要严格控制坡顶动、静荷载，以免影响基坑稳定，严格控制土方开挖的范围和深度，每层开挖深度事先、事中要严格控制，严禁土方超挖，一旦超挖应立即按规范要求进行回填。

6.结论

深基坑工程是一个系统工程，涉及到设计、施工、监理和监测等不同单位，需要各方密切配合。由于各工程的场地的地质、环境条件不一样，在每个深基坑工程设计施工的具体技术方案制定中，必须因地而异，不可以照搬。深基坑工程工程存在较大的危险性，易发生重大的工程事故，因此只有从实际出发制定切实可行的施工方案，经专家论证审核通过方可以实施，这样才能确保基坑工程安全实施。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

[2]《建筑桩基技术规范》（JGT 94-2008）；