曹 哲

（煤炭工業(yè)潞安礦區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 長治 046000）

在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的過程中，土建施工技術(shù)逐漸向多樣化、先進(jìn)化方向發(fā)展。而深基坑開挖是土建施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，會(huì)對(duì)土建施工質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此需要深入研究深基坑開挖施工技術(shù)，進(jìn)一步提高深基坑開挖質(zhì)量。

1 概述

1.1 深基坑定義

深基坑指的是開挖深度大于5m的基坑工程，或開挖深度在5m以內(nèi)但周圍環(huán)境以及地質(zhì)條件、地下管線十分復(fù)雜的基坑工程[1]?；庸こ淌┕ぶ饕ㄖёo(hù)體系施工與土方開挖施工兩個(gè)環(huán)節(jié)，具有較強(qiáng)的綜合性，對(duì)巖土工程技術(shù)人員與結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員有著較高的要求。

1.2 深基坑開挖施工特點(diǎn)

首先，深基坑開挖施工形式較為多樣，整體施工較為復(fù)雜；其次，深基坑開挖施工規(guī)模相對(duì)較大，在施工過程中很容易出現(xiàn)問題。此外，深基坑開挖施工環(huán)境十分復(fù)雜，且深基坑開挖施工會(huì)受到地下管線、周圍建筑等因素的影響。

2 深基坑開挖施工分析

2.1 施工原則

在深基坑開挖施工時(shí)需要堅(jiān)持相應(yīng)的原則，從而提高深基坑開挖施工的質(zhì)量。首先，需要堅(jiān)持細(xì)致勘察這一原則。在深基坑開挖之前，需要詳細(xì)勘察深基坑開挖現(xiàn)場，并根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況制定深基坑開挖方案與工序。例如，在深基坑開挖過程中可能會(huì)觸碰到地下管線或其他障礙物，所以在施工前需要進(jìn)行現(xiàn)場勘察，明確施工現(xiàn)場中的影響因素。其次，需要堅(jiān)持先撐后挖這一原則。在施工過程中需要先進(jìn)行支撐施工再進(jìn)行開挖施工，且不能出現(xiàn)超挖等問題，否則可能會(huì)引發(fā)安全事故。

2.2 施工順序

在深基坑開挖施工時(shí)需要明確深基坑開挖施工的順序。首先，需要準(zhǔn)確分析深基坑開挖現(xiàn)場的環(huán)境，明確施工現(xiàn)場的施工條件。同時(shí)，需要根據(jù)技術(shù)分析結(jié)論對(duì)施工方案進(jìn)行全面分析與優(yōu)化，并制定施工質(zhì)量控制措施，為深基坑開挖施工的順利開展提供保障[2]。其次，需要按照要求進(jìn)行土方開挖與運(yùn)輸，提高深基坑開挖效率。

2.3 施工方法

常用的深基坑開挖方法有很多，例如放坡挖土法、盆式挖土法、中心島式挖土法等。第一，放坡挖土法。放坡挖土法屬于直接分層放坡開挖的方法，具有工期短、作業(yè)空間大等特點(diǎn)，多被應(yīng)用在沒有支護(hù)的深基坑開挖工程中；第二，盆式挖土法。盆式挖土法指的是先開挖基坑中間部位，再開挖基坑周邊部位，多被應(yīng)用在有支護(hù)的深基坑開挖工程中[3]。且相比于其他方法，盆式挖土法可以使周邊土坡對(duì)圍護(hù)墻產(chǎn)生支撐作用，降低圍護(hù)墻的變形概率，但土方外運(yùn)的難度相對(duì)較大；第三，中心島式挖土法。中心島式挖土法是盆式挖土法的逆向運(yùn)用，即先開挖基坑周圍土方再開挖基坑中心區(qū)域。中心島式挖土法具有挖掘與運(yùn)土速度快等優(yōu)勢，多被應(yīng)用在有支護(hù)的深基坑開挖工程中。但中心島式挖土法會(huì)延長支護(hù)結(jié)構(gòu)的受荷時(shí)間、加大支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量。

2.4 施工機(jī)械

深基坑開挖施工主要以機(jī)械施工為主，以人工施工為輔。在施工時(shí)需要先利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行大面積的挖掘，之后再通過人工進(jìn)行坑底與邊坡的修理和清理。為此，在施工前需要科學(xué)選擇機(jī)械設(shè)備，例如選擇合適的挖掘設(shè)備與運(yùn)輸設(shè)備，如圖1所示。

圖1 深基坑挖掘與運(yùn)輸設(shè)備

3 深基坑開挖施工技術(shù)在土建施工中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某工程為經(jīng)濟(jì)適用房工程，一共有17棟樓，均采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)與框剪結(jié)構(gòu)。該工程基坑面積為8891.56m2，開挖深度為7.5m。且該工程結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)為丙級(jí)，抗震設(shè)防分類為丙類。該工程的深基坑開挖施工難度相對(duì)較大，因?yàn)樵谏罨娱_挖時(shí)挖掘機(jī)不能碰撞到各種樁以及支撐梁。同時(shí)，該工程的地下水位相對(duì)較高，所以需要做好基坑降水工作，并且做好觀測與記錄工作。

3.2 施工準(zhǔn)備

在深基坑開挖施工之前需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，從而保障后續(xù)施工的順利進(jìn)行。第一，做好標(biāo)高處理工作。施工人員需要按照設(shè)計(jì)圖紙的要求對(duì)深基坑的標(biāo)高進(jìn)行處理，從而優(yōu)化深基坑開挖施工技術(shù)的應(yīng)用效果；第二，做好技術(shù)分析工作。施工人員需要對(duì)所選擇的開挖施工技術(shù)進(jìn)行綜合分析，判斷施工技術(shù)是否符合要求；第三，做好施工現(xiàn)場的總平面布置工作。例如，施工人員需要科學(xué)設(shè)置施工現(xiàn)場的出入口，為挖掘設(shè)備與運(yùn)輸設(shè)備的出入提供便利；第四，做好施工設(shè)備與工具的準(zhǔn)備工作。在該工程中施工單位需要準(zhǔn)備6臺(tái)精密水準(zhǔn)儀、6臺(tái)精密經(jīng)緯儀、2臺(tái)全站儀、8臺(tái)PC300型挖掘機(jī)、6臺(tái)PC60挖掘機(jī)、20輛運(yùn)輸車[4]。

3.3 基坑支護(hù)施工

該工程的基坑開挖深度在5m以上、基坑周邊距離紅線較近，且該基坑不具備放坡條件，所以需要在該基坑中設(shè)置支護(hù)。施工人員需要在該基坑中設(shè)置一道止水帷幕、一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐梁與單排鋼筋混凝土支護(hù)樁，從而優(yōu)化支護(hù)效果，避免后續(xù)開挖施工中出現(xiàn)安全事故。同時(shí)，施工人員需要在支護(hù)樁的外側(cè)設(shè)置一排水泥土攪拌樁止水帷幕。

3.4 降水井施工

該工程所處區(qū)域的地下水水位相對(duì)較高，會(huì)對(duì)深基坑開挖產(chǎn)生較大影響，所以需要做好基坑降水工作，將水位控制在合理范圍內(nèi)。首先，施工人員需要在該工程中設(shè)置174口深度為14m的降水井以及10口深度為10m的觀察井。之后需要在降水井與觀察井的內(nèi)部設(shè)置無砂管、在外部設(shè)置多層土工布，從而確保降水井與觀察井的透水直徑在800mm以上；其次，施工人員需要利用波紋管實(shí)現(xiàn)降水井的并聯(lián)，并通過沉淀井與沉淀池進(jìn)行初步沉淀和三級(jí)過濾。此外，施工人員需要按照要求進(jìn)行降水工作且需要在基坑開挖前20d進(jìn)行全面降水，使水位降低至槽底1m以下。在這一過程中需要安排專業(yè)人員進(jìn)行降水觀測與記錄，確保水位符合要求之后再進(jìn)行深基坑開挖施工。

3.5 土方開挖施工

該工程的基坑開挖深度為7.5m，且不具備放坡條件，所以在土方開挖時(shí)應(yīng)用中心島式挖土法，并將土方開挖分為三步。第一步開挖至基坑內(nèi)的環(huán)梁下皮標(biāo)高-2.55m處，之后在支撐下鋪設(shè)厚度為50mm的石屑?jí)|層，并澆筑水平支撐混凝土；第二步是在水平支撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，從北向南開挖至標(biāo)高-5.5m處；第三步是按照從北向南的方向分層對(duì)稱均勻開挖至標(biāo)高的-8.25m處[5]。具體步驟為：①該工程施工現(xiàn)場的空間十分空曠，所以在進(jìn)行第一步土方開挖時(shí)可以采用大開挖形式。施工人員可以根據(jù)施工圖紙將第一層土方劃分為4個(gè)區(qū)域，并在每個(gè)區(qū)域中應(yīng)用3臺(tái)挖掘機(jī)，之后通過上下傳遞的方式進(jìn)行開挖作業(yè)。在開挖過程中施工人員可以從施工區(qū)域的北側(cè)角點(diǎn)處開始，向南側(cè)出土位置進(jìn)行倒退式開挖，直到開挖至基坑內(nèi)的環(huán)梁下皮標(biāo)高-2.55m處。且在完成基坑北部支撐結(jié)構(gòu)施工后，可以將基坑南側(cè)開挖出的土方運(yùn)至北側(cè)，從而形成運(yùn)土坡道。在開挖之后，施工人員需要在基坑支撐下方鋪設(shè)50mm厚的石屑并澆筑水平支撐混凝土；②當(dāng)水平支撐混凝土的強(qiáng)度達(dá)到100%之后，施工人員可以進(jìn)行第二步開挖施工。該工程中的支撐結(jié)構(gòu)采用了幾何形狀，所以在進(jìn)行第二步開挖施工時(shí)，將環(huán)梁圍繞區(qū)域設(shè)定為中心島，并將中心島的半徑控制在15m，之后以此為中心點(diǎn)進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)下部的開挖施工。在開挖過程中，施工人員可以將4臺(tái)挖掘機(jī)設(shè)置為一個(gè)挖掘組，之后按照從北向南這一方向，通過組合傳遞的方式進(jìn)行臺(tái)階式挖掘，直到挖至標(biāo)高-5.5m處為止，并確保出土坡度為1∶1。此外，在開挖過程中施工人員可以在基坑中部位置預(yù)留土堆，從而為土方裝運(yùn)提供便利；③在施工作業(yè)范圍不斷擴(kuò)大的過程中，地下挖掘作業(yè)面也越來越大，所以施工人員需要按照要求進(jìn)行第三步開挖施工。首先，施工人員需要根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行放樣測量，判斷地下區(qū)域中是否存在安全隱患或質(zhì)量影響因素；其次，施工人員需要嚴(yán)格控制各個(gè)區(qū)域的開挖質(zhì)量。例如，在集水井區(qū)域施工時(shí)，需要利用塔吊＋人工的方式清運(yùn)余土；再次，在出土坡作業(yè)時(shí)，需要按照從北向南的方向利用機(jī)械倒退式開挖技術(shù)進(jìn)行分層對(duì)稱均勻開挖，直到開挖至基坑設(shè)計(jì)標(biāo)高的-8.25m處（如圖2所示）。在這一過程中施工人員需要通過人工修土的方式進(jìn)行配合施工，增強(qiáng)土方開挖的精準(zhǔn)性，避免出現(xiàn)超挖等情況。

圖2 第三步土方開挖方向與出土位置

4 深基坑開挖施工質(zhì)量控制措施

4.1 加大支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)力度

在深基坑開挖施工前，技術(shù)人員已經(jīng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及工程樁進(jìn)行了標(biāo)識(shí)，所以在深基坑開挖施工過程中需要科學(xué)運(yùn)輸土方，避免破壞圍護(hù)結(jié)構(gòu)與工程樁。同時(shí)，施工人員需要對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)高在2m以上的樁進(jìn)行分層截樁，避免挖土過程土體位移造成工程樁出現(xiàn)偏移或斷裂等情況；其次，為了減少挖土過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移與變形情況，施工人員需要利用對(duì)稱、均勻與分塊的方法進(jìn)行土方開挖，且開挖之后需要立即澆筑混凝土墊層。此外，在開挖過程中需要做好挖掘機(jī)的控制工作，避免挖掘機(jī)碰撞到支撐與鋼格構(gòu)柱。且需要通過人工開挖的方式進(jìn)行鋼格構(gòu)柱周圍區(qū)域的開挖工作。在開挖時(shí)需避免挖掘機(jī)或車輛直接行走在支撐上，如果無法避免在支撐上行走就需要先在支撐上覆蓋一層厚度在300mm的土，之后再鋪設(shè)一層厚度為30mm的鋼墊板[6]。

4.2 做好施工監(jiān)測工作

在深基坑開挖施工時(shí)，需要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行施工監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中的安全隱患與質(zhì)量問題。第一，監(jiān)測人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制定監(jiān)測要求，并對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的警戒值進(jìn)行控制。如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)的定向水平位移超過警戒值，就需要停止基坑開挖施工，并全面排查原因，在完全消除安全隱患之后再進(jìn)行開挖施工；第二，在監(jiān)測過程中需要詳細(xì)記錄原始監(jiān)測數(shù)據(jù)并判斷是否存在異常值，為施工技術(shù)的應(yīng)用提供支持；第三，需要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)制定監(jiān)測報(bào)告并將監(jiān)測結(jié)果反饋到施工中，為施工方案的優(yōu)化與調(diào)整提供依據(jù)。

4.3 做好特殊情況處理工作

深基坑開挖施工會(huì)受到地下水位、外界環(huán)境等諸多因素的影響，在施工時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些特殊情況，所以需要做好特殊情況的處理工作。首先，深基坑開挖施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)基坑內(nèi)部管涌、流沙等問題，所以需要提前針對(duì)這些問題制定應(yīng)急預(yù)案，提高特殊情況的處理能力；其次，深基坑開挖施工會(huì)受到雨天的影響，例如在雨天施工可能會(huì)增加深基坑中的水分，繼而造成土坡流失甚至滑坡，所以需要做好天氣觀測工作。如果突降大雨就需要及時(shí)停止深基坑開挖施工，并制定深基坑開挖質(zhì)量優(yōu)化方案，避免深基坑出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4.4 做好技術(shù)應(yīng)用的控制工作

深基坑開挖技術(shù)主要包括土方挖掘技術(shù)與擋土技術(shù)等，在深基坑開挖時(shí)需要做好技術(shù)應(yīng)用的控制工作，進(jìn)一步提高深基坑開挖質(zhì)量。首先，在開挖過程中需要嚴(yán)格控制開挖速度，不能盲目加快施工進(jìn)度，否則可能會(huì)引發(fā)滑坡甚至坍塌等事故；其次，如果存在復(fù)雜的邊坡就需要通過人工進(jìn)行修整并控制好挖掘深度，避免挖掘深度過淺或過深。此外，需要嚴(yán)格控制土方開挖量，不能過度開挖，否則可能會(huì)影響開挖質(zhì)量甚至引發(fā)安全事故。

5 結(jié)語

為了充分發(fā)揮深基坑開挖施工技術(shù)在土建施工中的作用，就需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作、科學(xué)選擇機(jī)械設(shè)備，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，也需要嚴(yán)格控制深基坑開挖過程，確保深基坑開挖的安全性符合要求，且需要進(jìn)一步研究深基坑開挖施工技術(shù)，不斷增強(qiáng)深基坑開挖施工方案的可行性，優(yōu)化土建施工效果。