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浅谈高层建筑深基坑土方开挖技术

  摘 要:本文主要从土方开挖准备、土方开挖方案的选择、土方开挖图的绘制、基坑的机械开挖方法、大面积基坑开挖方法、基坑人工开挖方法及基坑开挖注意事项这几个方面进行阐述,以供参考。 

  关键词:高层建筑 深基坑土方开挖 

  1 前言 

  土方开挖是深基坑工程施工的重要工序,对于土方数量大的基坑,基坑工程工期的长短在很大程度上取决于挖土的速度。另外,支护结构的强度和变形控制是否满足要求,降水是否达到预期的目的,都靠挖土阶段来进行检验,因此,基坑工程成败与否在一定程度上有赖于基坑挖土。而高层建筑基础占地面积和体积较大,埋置较深,相应的土方开挖量大,同时邻近一般都有建筑物,场地狭窄,给土方挖运工作带来极大困难,因此,做好土方开挖工作,合理选择基坑开挖方案,优化选择挖土机械和运输设备,要对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护等,对保证工程顺利进行,加速工程进度,都具有极为重要的意义。 

  2 土方开挖准备 

  查勘现场→学习和审查图纸→绘制土方开挖图→清除现场障碍物→做好“四通一平”(“四通”:通路、通水、通电、通电话线;“一平”:场地平整)→做好降排水设施→进行地下墓探→修建基坑施工必需的临时设施→做好测量放线工作→准备机具和施工人员。 

  3 土方开挖方案的选择 

  3.1在具备机具设备的条件下,应尽量采用机械化开挖方案,以节约劳力,加速工程进程;对面积不大、深度较浅、地下水位较低的基坑,在挖土设备条件不具体的情况下,宜以用“人工开挖+小型机具运土”的方式进行开挖; 

  3.2当基坑底部具有多个标高,较深部位用机械难以开挖时,宜采用“机械+人工”相结合开挖方案,上部用机械整片开挖至一平均标高,而个别较窄的、较深的部位则用人工开挖; 

  3.3如基坑场地是黄土、密实的或一般粘性土、粉土或者砂砾层、碎石土时,当周边环境条件许可时,宜采用不放坡,或放坡、分级放坡开挖;如场地还有一定余地,也可采取“放坡+支护”相结合开挖方案,上部放坡开挖,下部设支护开挖。 

  3.4逆作法多用于多层地下室的工程,采用逆作法施工的土方工程。 

  4 土方开挖图的绘制 

  一般,基坑土方开挖图绘制的内容应包括:机械开挖路线、顺序、范围、基底部各层标高、边坡坡度、基坑几何尺寸、排水沟,集水井位置、支护位置、土方运输道路以及挖出土方堆放地点等。 

  5 基坑的机械开挖方法 

  5.1机械选用 

  机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、土质、地下水情况、土方量、运距、工地机具设备条件和工期要求等合理选择挖土机械,即: 

  5.1.1一般深度不大的大面积基坑开挖,宜采用推土机或装载机推土、装土,用自卸汽车运土; 

  5.1.2对长度和宽度均较大的大面积土方一次开挖,可用铲运机铲土、运土、卸土、填筑作业; 

  5.1.3对面积大且深的基础多采用0.5立方米、1.0立方米斗容量的液压正铲挖掘,上层土方也可用铲运机或推土机进行;在地下水中挖土,可用拉铲,效率较高; 

  5.1.4对地下水位较高采取不排水开挖时,亦可分层用不同机械开挖,先用正铲挖土机挖地下水位以上的土方,再用拉铲或反铲挖地下水位以下的土方,用自卸汽车运土。 

  5.2基坑坡度确定 

  采用放坡开挖,应具有稳定的边坡坡度,以避免坍方,危害安全施工。确定基坑坡度应根据土质情况、场地大小、地下水情况和基坑深度等综合因素,同时还要考虑施工环境,边坡地面荷载等的影响,其坡度允许值见表1,开挖深度较大的基坑,当采用放坡挖土,宜设置多级平台分层开挖,每级平台的宽度不宜小于1.5米。 

  5.3土方开挖方法 

  5.3.1放坡挖土 

  放坡开挖是最经济的挖土方案,当基坑开挖深度不大(软土地区不超过4m,地下水位的土质较好地区挖深亦可较大)、周围环境允许、能确保土坡的稳定性时,均可采用放坡挖土。 

  开挖深度较大的基坑,当采用放坡开挖时,宜设置多级平台分层开挖,每级平台的宽度不宜小于1.5m。 

  在地下水位较高的软土地区,应在降水达到要求后再进行土方开挖,宜采用分层开挖的方式进行开挖。分层挖土厚度不宜超过2.5m,挖土时要注意保护工程桩,防止碰撞或因挖土过快、高差过大使工程桩受侧压力而倾斜。 

  5.3.2盆式挖土 

  即先分层开挖基坑中间部分的土方,周边一定范围内的土坡不开挖,土坡最后挖除。本法优点是对于支护挡墙受力有利,时间较短,但大量土方不能直接外运,需集中提升后装车外运。 

  5.3.3中心岛式挖土 

  即先全面挖去一层,然后中间部分留置土墩,周围部分分层开挖。挖土多用反铲挖土机,如基坑深度很大,则采用向上逐级传递方式进行土方装车外运。该法宜用于大型基坑。 

  6 大面积基坑开挖方法 

  6.1大面积基坑土方的开挖,其开挖次序一般采取先整片挖到一平均标高,然后开挖个别较深部位。在标高变化处应做成45°斜坡; 

  6.2在开挖时,正铲挖土机采取前进方向挖土,一侧或两侧装车运土,挖掘时尽量减少铲斗回转时间,卸土角度以60°为适宜,避免在最大半径和最大高度卸土;反铲挖土机采取端部或侧向开挖法,后退或侧向挖土往一侧或两侧装车运土,挖掘宽度可不受机械最大挖掘半径限制,臂杆回转角度为45~90°; 

  6.3对较宽的基坑,拉铲挖土机多采取端部或侧向开挖法,后退或侧向移动挖土,端部开挖宽度可达到机械挖土半径的两倍,能两侧出土,且坡度较易控制,并能开挖较陡的坡。 

  7 基坑人工开挖方法 

  7.1当基坑较浅,面积较小,土方量不大时,亦可采用人工开挖方法。一般,用普通锹、镐等工具,采取分段、分层开挖;土方运输多用手推车或皮带输送机、机动翻斗车,而以皮带运输机使用较多,其工效高,费用低,施工安全性高; 

  7.2一般,皮带输送机的数量应根据基坑面积大小及配备人员数量而定,较大基坑应在基坑边缘配置1~3台将土运至地面; 

  7.3皮带机在基坑内的移动采用1台3吨汽车式起重机进行;手推车的移动需搭设脚手马道,用桅杆起重机作重直运输,至平台上再水平运输至附近堆土场堆放。 

  8 基坑开挖注意事项 

  8.1基坑采用机械挖土,坑底应保留200-300mm厚基土,用人工清理整平,防止坑底土扰动。待挖至设计标高后,应清除浮土,经验槽合格后,及时进行垫层施工; 

  8.2土方开挖中,工程桩头暴露后,严禁挖机挖斗野蛮碰撞、扒挖桩头、桩筋,严禁挖机手帮助破桩工人推倒桩头; 

  8.3基坑开挖时,应按先支撑后挖土的原则进行,挖土前应挖应力释放沟,挖土应对称、分层进行,严禁超挖; 

  8.4当挖土至第二道支撑顶面(设计标高-6.4m),应停止挖土,用人工开挖围檩、支撑沟槽,浇筑后养护期7d~10d后方可继续开挖; 

  8.5土方停挖后,坡度必须保证在1:2.5以上,同时要求挖机不得停放在坡度边缘,防止因塌方将挖机掩埋等事故; 

  8.6土方在施工中的安全防护要点:基槽边1.2m内范围内不得堆放土料及停放机械,1.2m以外范围内堆土高度不宜超过1.5m;开挖深度如果超过2m,基槽沿边处必须设两道0.6m和1.2m高的防护杆加密目网封闭,悬挂危险标志,并在夜间悬挂红色警示灯,严禁任何人在悬壁、陡坡下面休憩;夜间开挖土方,应尽量安排在地形平坦、干扰较少和运输道路畅通的地段,并保证施工时有充足的照明。 

  总之,高层建筑深基坑土方实际开挖中,要合理选择基坑开挖程序,要注意选择适当的机械,要根据地质条件采取相应的开挖方式等。只有这样,才能确保基坑开挖的顺利进行,加速工程进度。 

  参考文献: 

  1.苏杰.建筑工程中深基坑土方开挖的技术探讨[J].四川建材,2009,35(2). 

  2.黄毅翔.某深基坑土方开挖施工质量控制[J].广东建材,2008,(10). 

  3.陈军强.浅谈深基坑土方开挖监理控制要点[J].山西建筑,2009,35(13). 

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