建筑工程深基坑土方开挖施工技术应用

建筑工程深基坑土方开挖施工技术应用

汪小城

浙江省一建建设集团有限公司浙江杭州310013

摘要：土方开挖是深基坑工程施工的关键工序，必须要十分慎重。严格按照规范编制施工方案，精心准备组织施工。本文主要结合工程实例，阐述土方开挖的技术条件、土方开挖的特点、施工顺序、监测方法、安全预控措施，旨在加强工程的施工技术水平，确保基坑的质量与安全。

关键词：深基坑；土方开挖；施工；监测

1、工程概况

工程位于杭州市钱江新城，市民中心东南方向。距离钱塘江直线距离不到500m，北侧紧邻地铁四号线。基坑面积8406m2，基坑共分5层开挖。其中第一层为自然土标高～第一道支撑垫层底-3.9m，土方量为20174m3；第二层为-3.9m～第二道支撑垫层底-11m，土方量为84060m3；第三层为-11m～第三道支撑垫层底-16.1m，土方量为42030m3；第四层为-16.1m～第四道支撑垫层底-21.1m，土方量为42030m3；第五层为-21.1m～坑底-25.9、-24.75m，土方量约为43711m3；基坑总土方量约为232005m3。

2、施工重点与难点

本工程整体设置地下五层，基坑基本呈正方形，周长约367米，面积约8770平方米，沿香樟路向长约80～85米，沿富春路向长约105米。地下室基坑平均开挖深度24～25m，主楼下承台开挖深度为26.6m、27m，局部深坑达到29.8m。超深的因素使得基坑施工中许多常规的内容都成为施工难点。常规基坑可以考虑留设坡道出土，或挖机分两级驳运出土。但反映在本工程中，在第四层土方开挖开始至基底（即标高-16.1m以下）由于考虑放坡角度及长度，这些方法都不再适用，采用抓铲垂直吊运出土。围墙内施工场地狭小，尤其是深基坑工程施工阶段，坑边到围墙间距离一般仅有3m。第一道支撑梁顶标高-3.0m，与基坑边形成约2m的高差，对土方外运造成相当大的困难。本场区属钱塘江现代江滩地貌，系钱塘江口近、现代冲海积沉积的粉砂性土地层。本场地地下水位埋深较浅，约为3m左右，施工不当极易在地下室基坑施工过程中发生管涌、塌陷等地质灾害并导致事故。

3、土方开挖前的技术条件

基坑开挖前，编制专项方案并经专家论证通过。围护、支撑、圈梁、地基达到设计强度，且基坑预降水达到开挖面深度以下0.5～1.0m。委托专业单位实施基坑监测，实行信息化施工，根据监测数值及时采取预防措施，确保基坑和周围道路的安全。结合主体结构的实际施工条件，严格按照“时空效应”理论分层、分段、分块开挖土方，遵循“分层开挖，先撑后挖”及“大基坑，小开挖”的原则。开挖过程中，按规范要求进行放坡，严禁超挖。尽量缩短围护结构暴露时间，土方开挖至基底时立即跟上基础垫层的施工，以抵抗基底隆起变形，并形成底层支撑。

4、土方开挖施工

以后浇带为界限，将整个地下室底板划分为5个区块，施工顺序为1区→2区→3区→4区→5区。为使土方开挖运输车辆行走方便，在基坑的东南角及东北角设置挖土行车栈桥。在标高-1.2m~-3.0m处设置钢筋砼板带，通过加固达到停放垂直运输的抓铲及土方车辆的行走。

（1）第一层土方开挖整体上包含两大部分，即地连墙压顶梁部分与第一道支撑以上土方（-1.0m～-3.9m.）。土方量约为20174m3。在坑内外降水达到设计要求后，地连墙压顶梁位置土方开挖完成并凿除至压顶梁底后进行压顶梁结构施工。再进入第一道支撑以上的土方开挖。第一层土方开挖及第一道支撑施工完毕后，转入土方运输车辆行车栈桥的施工。

（2）当压顶梁及第一道支撑（栈桥）混凝土强度达到80％之后，开挖至第二道支撑底标高（-3.9m～-11.0m）后，施工第二道支撑及围檩，土方量为84060m3。挖土道路按照坡度1：7进行放坡，先做出临时挖土便道，然后从角撑部位往外掏挖至标高。第二层土方开挖并当第二道支撑及围檩混凝土强度达到80％之后，开挖至第三道支撑底标高（-11.0m～-16.1m）后，施工第三道支撑及围檩。土方量为42030m3。

（3）当第三道支撑及围檩混凝土强度达到80％之后，开挖至第四道支撑底标高（-16.1m～-21.1m），施工第四道支撑及围檩。土方量为42030m3。由于场地受限第四土方开挖无法采用放坡至基坑，固采用抓铲出土。土方通过挖机翻至抓铲位置，由抓铲垂直进行外运。开挖第五层土，第五层为-21.1m～坑底-25.9、-24.75m，土方量约为43711m3。开挖顺序由基坑西侧向东，按后浇带分区开挖及浇筑底板。土方利用挖机翻至抓铲处，利用抓铲运出基坑，如图1所示。坑底预留30cm采用人工修土。

5、土方运输方案

现有场地仅东侧邻靠城市干道香樟路，其余三面均无市政道路资源可资利用，故在香樟路一侧设置3个大门作为主要的材料及土方运输出入口。东北角及东南角作为主要出入口，中间部位大门作为辅助出入口。运输车辆之间可互不干扰。

在开挖第一层到第三层土方时，加固栈桥位置分别设两个运土坡道下到基坑底。运土车辆可由坡道直接经大门进出现场。当一个坡道挖开做支撑时，另一个坡道还可以使用；必要时也可一个坡道专门下坑，一个坡道专门上坑，以提高出土效率。基坑开挖车辆的行走线路进行放坡，坡面宽8~10m，可两车交汇，纵向放坡系数为1：7，能满足车辆爬坡行走要求。

第三道支撑施工完成后，运土坡道将被挖除，剩余第三层土方及第四、五层土方将由留在基坑内的挖运机械运至取土平台下方，再由停在取土平台上的抓铲机垂直运输并装运上车。

对于进入场内的车辆，大门口均设专人指挥，每辆车都需明确进入哪个出入口或出土口、装土后从哪个大门出场。土方车驶出场地前必须将车上的泥土清理干净。

6、基坑监测方案

深基坑施工过程中，基坑由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，同时也引起围护结构在两侧压力差的作用下而产生的水平方向位移和因此产生的墙外侧土体的位移。因此，基坑变形包括围护结构的变形、坑底隆起及基坑周围地层移动以及基坑外侧地层纵向不均匀沉降，对于基坑外的建筑物、管线安全影响至关重要。为科学合理地指导施工，确保支护工程的安全以及周边建筑物和道路管线的正常使用，做到信息化施工，应做好基坑监测。基坑监测的设置包括深层土体水平位移、基坑内外地下水位监测、支撑系统的监测、基坑周边的沉降观测、围护桩压顶梁和支撑立柱位移观测监测。除此之外还应做好基坑周边的沉降、裂缝观测、基坑内地连墙壁的渗水情况观测、支撑梁裂缝观测等。

7、安全预控和保护措施

施工前，了解施工区域有关地下管线图、临近道路、建筑分布情况资料，仔细阅读理解，做好前期总体布置，并主动征求建设单位、监理工程师及市政部门的意见，使围护监测体系能满足周边环境保护要求。工地现场车辆进出通道应避开管线，如无法避开的则应在车辆经常通过的位置用混凝土加固路面或铺设钢板。在上水管、雨水管、污水管、煤气管上面不宜堆放重物，如砂、石、钢筋、水泥等堆场。有效的深井降水是基坑安全的技术措施，而现场配备应急的自发电设施是对这种技术措施的有力保障。安排专人对自发电设施进行日常维保，确保其在外供电线路断电后的十分钟内即恢复降排水系统及其它应急系统的正常运作。

8、结束语

通过该工程深基坑土方开挖施工技术应用，可以得出以下结论：土方开挖、支撑施工按照时空效应原理科学组织，严格遵循“分层、分块、留土护壁、对称限时开挖支撑”的原则。在基坑施工过程中，对于周边环境的监测是重点。实施信息化施工，对基坑变形及周边道路环境实行监测，以土方及支撑施工阶段围护墙和周边环境的变形控制值为依据确保基坑及周边环境变形量控制在预设目标范围内。

参考文献：

[1]杨熙.大型地下建筑物深基坑土方开挖施工技术[J].建筑施工，2018（1）：11-14