高层建筑土方开挖施工的技术探讨

王韶忠

浙江恒超工程管理有限公司 317500

【摘 要】土方开挖工程是建筑施工中主要分部工程之一，也是高层建筑施工过程中的第一道工序。本文针对结合工程实例论述了土方開挖的技术难点及施工方法，可供参考。

【关键词】土方开挖；土方施工；施工技术

一、工程概况

某高层住宅小区工程位于浙江地区，总建筑面积为20800m2；由3幢20层的建筑构成；局部地下一层，为框架结构，桩基础采用Φ600钻孔灌注桩。本工程共有12只勘探孔，按照勘探孔综合柱状图来看，土层共分6层。第1层为粘土层，深度约为1.5～5.5m，灰黄、褐黄色，局部为粉质粘土。第2层为淤泥质粘土，深度约为6～14m，灰色、流塑、饱和、局部为淤泥。第3层为粘土层，深度为2～4m，灰黄、褐黄色，局部为粉质粘土。第4层为含砾砂、碎石粉质粘土，深度为0.6～3m，灰黄、青灰色，主要成分为可～硬塑状粉质粘土。第5层为强风化凝灰岩，深度约为0.6～2m，灰黄、褐黄色，强风化，风化程度由浅而深渐弱，碎裂或块石碎石镶嵌结构。第6层为中风化凝灰岩，灰黄、青灰色，中风化主要由石英、长石等矿物胶结而成。

图1土方开挖场地图

二、土方开挖的技术难度

1本工程分布软土、凝灰岩、砾砂质粘土和碎石粉质粘土。对于这一些特殊地基上的土，如果选择土方开挖的施工方案，应该在施工前进行准确的调研，对土质性质进行精确的分析，适当的选择土方开挖的方案。

2深基坑土方开挖基坑土方开挖是高层建筑的一部分，它包括各类岩、土质场地的基坑工程及土方开挖工程的支护。基坑开挖是地下工程不可忽视的重要组成部分，也是一个综合性的岩土工程难题。现在，随着城市建设的规模变的越来越大，尤其高层和超高层建筑不断增加，而且很多是在城市中进行开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，所以基坑开挖的一个很重要内容就是要保护其周边构筑物的安全使用。

在土方开挖工程中，常常发生由于开挖后基坑的坡壁土体在某一坡面产生滑动而下落坍塌的事故。造成这类事故的主要原因有很多，①坡壁太陡或施工单位贪图省工省力，对土方可能坍塌无设防；②施工方法欠妥或不正确；③施工环境与地质条件较差；④边坡顶部荷载太大，当边坡顶部受压或受震时，坡壁土体的凝聚力、磨擦力减小，并在某一坡面产生剪切力造成滑动而下落坍塌；⑤雨水浸泡，施工场地排水不畅，特别是降雨后，地表径流进入基坑，受水浸泡坡面产生滑动而坍塌；⑥冻融坍塌，冬春之交破土动工时，因昼夜温差较大，夜冻日化，土体胀缩频繁，致使土体疏松、土粒之间粘结力降低，容易出现土方坍塌；这些对整个工程会造成许多不良的后果。

三、施工部署及主要施工技术

1基坑挖土的形式基坑土方开挖工程量大，若采用人工开挖，劳动强度大，施工进度慢，严重影响工程进度。所以，除使用适当人工作为辅助开挖外，应尽可能采用生产效率高的大型挖土机和运输机械施工。采用机械挖土时，可根据基坑的深度、工程地质条件及现场施工条件组织土方开挖施工，常见的挖土方式有：放坡开挖、直立壁无支撑开挖、直立壁内支撑开挖、直立壁拉锚开挖。

2开挖工艺放坡开挖工艺。采用放坡开挖时，一般基坑深度较浅，挖土机可以一次开挖至设计标高，所以在地下水位高的地区，软土基坑采用反铲挖土机配合运土汽车在地面作业。如果地下水位较低，坑底坚硬，也可以让运土汽车下坑，配合正铲挖土机在坑底作业。采用放坡开挖时，要求基坑边坡在施工期间保持稳定。基坑边坡坡度应根据土质、基坑深度、开挖方法、留置时问、边坡荷载、排水情况及场地大小确定。当遇有易使边坡失稳的不利情况时，应进行边坡稳定性验算并进行处理。边坡稳定不利情况有：基坑开挖深度大于5 m，存在可能发生土体滑移的软弱淤泥或含水量丰富的夹层，边坡堆荷超载等。在基坑开挖过程中，为防止基坑边坡的风化、松散以及雨水的冲刷，基坑边坡常采取护面措施，以保护基坑边坡的稳定。如采用钢丝网混凝土护面法或高分子聚合材料覆盖等措施进行护坡。放坡开挖基坑内作业面大，方便挖土机械作业，也为基础施工提供了足够的工作面，施工程序简单，一般会缩短基础施工工期，经济效益较好。

直立壁无支撑开挖工艺。直立壁无支撑支护结构，一般采用重力式水泥土挡墙，具有挡土和止水双重作用，坑深5～6 m，坑内土体可采用反铲挖土机配合运土卡车在地面作业。大多数情况下，地下水位较高，因此很少使用正铲挖土机下坑挖土方案。直立壁内支撑开挖工艺。采用直立壁内支撑的基坑，内支撑成为组织土方施工的制约因素。内支撑减小了施工机械的作业面，影响挖土机械、运土汽车的效率，增加施工难度。所以应合理布置支撑，将内支撑对土方施工的制约减到最小。当采用机械挖土时，支撑竖向间距应不小于4 m。采用直立壁内支撑的基坑，深度一般较大，超过挖土机的挖掘深度，需分层开挖。在施工过程中，土方开挖和支撑施工需交叉进行。内支撑是随着土方的分层、分区开挖，形成支撑施工工作面，然后施工内支撑，结束后待内支撑达到一定强度以后进行下一层土方的开挖，形成下一道内支撑施工工作面，重复施工，从而逐步形成支护结构体系。所以，基坑土方开挖必须和支撑施工密切配合，根据支护结构设计的工况，确定土方分层、分区开挖的范围，分层、分区开挖基坑土方。

在确定基坑土方分层、分区开挖范围时，还应考虑土体的时空效应、支撑施工的时间、机械作业面的要求等。土方的开挖工艺还必须与支撑的结构形式、平面布置相配套。如采用周边桁架支撑形式，可采取岛式挖土方案，先行挖去周边土层，进行周边桁架支撑结构的架设或浇筑，待周边支撑形成后再开挖中间岛区的土方，利用中间岛区的土方对坑底的压力来有效控制支撑施工前的初始变形。当采用十字对撑时，由于支撑设置后会对下层土方开挖的机械化作业产生制约，所以常采用盆式施工方案，在尽量挖去下层中心区土方以后，架设十字对撑式钢支撑并施加预紧力，或在挖去本层中心区域土体以后，浇筑钢筋混凝土支撑，并逐个区域挖去周边土方，逐步形成对围护壁的支撑。

这时一般使用反铲和抓铲挖土机。进行两层或多层开挖时，挖土机和运土汽车需下至基坑内施工，故在基坑适当位置需留设坡道或搭设施工栈桥，挖土机和运土汽车要能在坡道或栈桥上挖土或装运土方。挖土一般选用大、中、小型挖土机配合作业，小型挖土机一般在支撑下挖土，中型或大型挖土机一般停在施工栈桥上向上驳运土或装车。对于基坑周边的土，也可以先由小型挖土机集中到抓斗机工作点，再由抓斗机装车运出。在土方施工中，需进行分层、分区段开挖，穿插进行拉锚施工。土方分层、分区段开挖的范围应和锚杆的设置位置一致，满足锚杆施工机械的要求，同时也要满足土体稳定性的要求。

总结

总之，要对土方开挖施工的所有细节都做好周密细致的准备工作，从而使其能够保证整个工程的施工质量。可以说，高层高层建筑施工中土方开挖技术的科学合理性对其工程的经济效益与社会效益起到了关键的作用，对于施工质量与施工安全的保障也有着重要的影响。

参考文献：

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[2] 张世亮.深基坑土方开挖施工技术探究[J].建筑知识.2015（12）

[3] 任志宏.基于建筑施工土方开挖技术的分析[J].江西建材.2016（04）