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高层建筑深基坑土方开挖施工技术探究

 【摘要】深基坑工程的特点决定了其在实施过程中具有较大的危险性,为保证基坑土方挖土的安全生产,必须采取有关技术、管理方面的各种措施和手段。文章对深基坑土方开挖的施工要点进行了分析,提出了深基坑土方开挖施工过程中的变形控制措施,并总结归纳了深基坑土方开挖的施工注意事项。 

  【关键词】高层建筑;深基坑工程;土方开挖;施工技术 

  0前言 

  土方开挖是深基坑工程施工的重要工序,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,是一个技术复杂、综合性很强的岩土工程难题,特别是在软土地区,基坑工程风险性较大,基坑失效、失稳的事故时有发生,究其原因,除设计不够完善外,主要是基坑支护结构施工质量达不到设计要求、土方开挖不合理以及降排水处理不当等造成的。因此,科学合理对深基坑土方开挖施工方案进行选择,对顺利进行土方开挖工作,加速工程进度,具有极为重要的意义。 

  1深基坑土方开挖施工要点分析 

  1.1 土方开挖施工准备工作 

  现场勘查→熟悉并审查图纸→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→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。 

  1.2土方开挖施工方案的选择 

  土方开挖方法,一般采用大开口开挖,有机械、人工、机械与人工相结合三种方式;如按开挖放坡与否,又可分为放坡、设支护、放坡与支护相结合以及逆作法。选用何种方法,应根据工程结构、面积大小、基坑深度、地质条件、地下水位、渗水情况、场地宽窄、周围建筑环境、地面荷载能力、机械设备条件、施工方法及施工成本等综合参考因素,制定多个方案,经过比较从中选择一个较经济、可行的开挖方案,用以指导施工。 

  (1)当挖土设备条件具备的情况下,应尽量采用机械化开挖方案,以节约劳力,加速工程进程;而当设备条件不具备的情况下,针对面积不大、深度较浅、地下水位较低的基坑,可以用人工进行开挖,也较为经济。只要合理分配劳动力,配以小型机具运土,也可满足工程需求。(2)有的基坑底部有多个标高,较深部位用机械开挖工作面难以展开,易于超挖。此时可采用机械与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)在基坑工程中,如果是黄土、粘性土、粉土或者砂砾层、碎石土等场地,宜采用不放坡,或放坡、分级放坡开挖,这种基坑工程造价较低,施工期较短,是首选开挖方法。在不允许放坡的狭窄场地条件下,则宜采用支护不放坡开挖方案,以节省场地和土方量,保证周围建筑物安全。当场地留有一定余地,也可采取放坡与支护相结合的开挖方案,上部放坡,下部设支护。(4)逆作法多用于多层地下室的土方工程。 

  1.3土方开挖图的绘制 

  (1)以土方开挖量最少、运程最短、最经济为目标,针对高层建筑深基坑场地较狭窄、基坑较深、土方开挖量大的特点,对土方开挖的平面和竖向进行合理的规划,合理利用场地,使开挖工作有序地进行。(2)绘制土方开挖图应尽量让机械多挖,减少人工挖方和机械超挖;还应提出支护、边坡保护和降水方案。土方开挖图绘制内容应包括:机械开挖路线顺序及范围、基底各层标高、基坑尺寸大小、边坡坡度、排水沟,集水井及支护位置、土方运输道路以及挖出土方堆放地等等。 

  2深基坑土方开挖变形控制措施 

  (1)土方开挖顺序和方法必须和设计工况一致,并遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。 

  (2)通过控制合理的开挖速度,尽量减慢开挖过程中土体应力释放速度,避免卸载过快产生较大土体位移。但控制合理的开挖速度并非放慢开挖速度。有时开挖速度过于缓慢不能尽快形成支撑系统,在时空效应作用下,反而会对围护结构和土体稳定不利。因此,开挖速度必须视工程环境和开挖方式,以逐步卸载、尽快形成支撑系统为准来进行确定。当采用分层、分块开挖方式时,就应加快开挖速度,及时形成该部分的支撑系统,减小时空效应产生的变形。 

  (3)尽量减小基坑边缘地面荷载,严禁超载。挖出的土方不宜堆在坑边。如要在坑边移动施工机械与运输设备以及堆放土方、材料、设备等,必须经过计算明确限制重量及距坑边的限制距离。 

  (4)基坑土方开挖到位后,尽快进行基底处理,浇灌混凝土垫层和地下室底板。基坑封底后一般不应立即停止降水,以防止因基坑内外的水头差造成底板和围护结构的上浮。 

  (5)拆除支撑要按设计方案实施,自下而上逐层拆除。换撑时,必须用临时支撑先顶住,再拆除原有支撑。 

  3深基坑土方开挖施工注意事项 

  3.1先撑后挖,严禁超挖 

  基坑开挖实施的工况与方案设计的工况必须一致,当基坑开挖至支撑设计标高处时,应开槽及时安装或制作支撑,待支撑满足设计要求后,才能继续挖土。由于围护结构的变形大小与无支撑暴露面积的大小和暴露时间的长短有关,因此,严格按照基坑工程方案设计的工况进行开挖,先撑后挖,及时加撑,是控制基坑墙体变形和相应地面位移和沉降的保证。 

  3.2防止边坡失稳 

  挖土速度快即卸载快,迅速改变了原来土体的平衡状态,降低了土体的抗剪强度,呈流塑状态的软土对水平位移极为敏感,易造成滑坡。目前挖土机多用1m3反铲挖土机,挖土深度可达4~6m,如果一挖到底,挖土形成的坡度约1:1,卸荷快速,再加上机械的振动和坑边的推土,则易于造成边坡失稳。为了防止边坡失稳,土方开挖应在降水达到要求后,采用分层开挖的方式施工,分层厚度不宜超过2.5m,开挖深度超过4m时,宜设置多级平台开挖,平台宽度不宜小于1.5m,在坡顶和坑边不宜进行堆载,不可避免时,应在设计时予以考虑;工期较长的基坑,宜对边坡进行护面。 

  3.3防止桩位移和倾斜 

  对于先打桩后挖土的工程,要考虑由于打桩造成的应力积聚和基坑开挖时应力的快速释放对桩所产生的不利影响。打桩使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏,会产生挤土、孔隙水压力升高等现象,造成土中的应力积聚,如果在打桩后紧接着开挖基坑,应力的陡然释放和土体的一侧卸荷,易使土体产生一定的水平位移,造成桩位移或倾斜。在软土地区施工,此现象已屡见不鲜。为此,在群桩打设后,宜停留一段时间,并用降水设备预降水,待打桩积聚的应力有所释放、孔隙水压力有所降低,被扰动的土体重新固结后,再开挖基坑土方。桩的打设也要注意打桩顺序和打桩速率,控制每天打桩根数,减少应力积聚。挖土要分层、均衡,尽量减少开挖时的土压力差,以保证桩位正确。 

  4结语 

  深基坑土方开挖是基础施工阶段一项重要的工作,对工程施工进度、工程质量、施工成本、安全生产等各方面都有较大影响。因此,要及早制定施工方案,合理配备施工机械、人员、材料,利用科技手段,加强对基坑及周边区域的监测,认真做好与基坑支护工作的协调配合,以此来最终确定一整套的切实可行的措施,从而确保建筑工程中土方开挖施工的顺利实施。 

  【参考文献】 

  [1]梁启亮.建筑基础土方开挖施工技术控制措施[J].现代商贸工业,2013(24):172-173. 

  [2]郄树辉.建筑基础土方开挖施工[J].民营科技,2012(02):247-248. 

  [3]刘恩刚.浅析高层深基坑土方开挖施工方案[J].水利科技与经济,2011(06):95-96.

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