关于高层建筑复杂土质深基坑开挖技术探讨

谢伯寒

摘 要：以某高层综合大楼地基基础施工为例，设计了地基开挖过程中的土方开挖方案，制定了具体施工流

程，确定了现场施工措施。建设过程中，对施工现场复杂土质深基坑开挖技术进行了一些探索，顺利完成了项目施工任务，达到了地基处理设计要求。

关键词：施工准备;施工工艺;开挖方案;质量控制;环保措施

中图分类号：TU753.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）34-00-03

Deep Foundation Pit Excavation Technology of Complex Soil in

High-Rise Building

XIE Bohan

（Sinohydro Bureau 8 Co.，Ltd.， Changsha Hunan 410004）

Abstract： In this paper， I participated in the construction of a high-rise comprehensive building foundation construction as an example， design the earthwork excavation scheme in the process of foundation excavation， formulate the specific construction flow， determine the site construction measures. In the process of construction， the excavation technology of complex soil deep foundation pit in the construction site has been deliberately explored， the construction task of the project has been successfully completed， and the foundation treatment has reached the design requirements.

Keywords： construction preparation;construction technology;excavation scheme;quality control;environmental protection measures

1 工程概況

某高层综合大楼由20层地上办公楼和2层地下室组成，建筑物总高度为74.90 m，地下室埋深为9.70 m。场地内地下水类型主要为孔隙潜水，主要赋存在圆砾底部及中粗砂、卵石层中，含水层为强透水层，富水性中等。下伏岩土层残积粉质黏土及泥质粉砂岩均为不透水层。孔隙潜水受地下径流及大气降水补给，水量一般。勘察期间孔隙潜水的静止水位埋深5.00～6.50 m，相应标高79.86～82.36 m。本场地环境类型为Ⅱ类，场地钻孔中的孔隙潜水对砼结构具微腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋具微腐蚀性。开挖工程量约为57 000 m。

2 施工准备

2.1 人员安排

①推挖工4人;②汽车司机7人;③其他工人20人。

2.2 机械设备

①测量放样仪器包括经纬仪、水准仪、钢尺;②12方自卸车14台;③CAT320挖机4台;④长臂挖机一台，推土机一台。

2.3 作业条件

①施工前完成第一层开挖以及施工所用供电线路、道路的布设;②做好场内排水，为施工排水、出渣、通风提供条件;③准备好施工用的机具以及工人操作的门架和平台。

2.4 技术准备

参加建设方组织的图纸会审，了解设计意图。组织班组技术交底，预见可能会遇到的问题，并提出解决方法。

3 施工工艺

土方开挖的顺序、方法应与设计相一致，遵循“先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的基本原则。开挖前采用挖掘机将原混凝土地面破碎，并将坑口排水沟、集水井一并用挖掘机开挖。

土方开挖主要采用机械开挖与人工修整的方法结合施工，机械开挖至设计地下室底板，垫层底标高前预留10～50 cm保护层[1]，保护层由人工修整至垫层底标高。平面位置挖至支护桩护壁外，保护层厚度为20～50 cm，保护层土体由人工剥离。

3.1 施工准备

对现场实况进行详细勘察，复核现场的平面和竖向控制点，了解周边道路情况及施工场地地下管网线路、障碍物等正式资料[2]，办理相关手续。基坑开挖、支护的机械、材料已落实到现场。

①施工方案通过专家论证，组织图纸学习和图纸会审，完成设计交底和技术交底。②地基处理完成，经检测符合设计要求;支护桩完成，止水帷幕满足设计要求，施工现场坑外排水措施完成。③对现场临时用电、临时用水、排水、办公用房、作业棚及临时道路等进行系统布置。④施工前根据地质勘察报告对各施工部位土层及地下水进行详细的了解，按监测方案对周围环境及基坑布置监测控制点[3]，且测取初始值;及时搜集气象信息，准备好防雨用具。⑤现场配备钢板，随时准备用于垫路。开挖布置如图1所示。

3.2 开挖方案

开挖前完成支护桩施工，开挖自场地西北角开始，采用反铲往东南角退挖。开挖分3层进行，每阶段开挖高度为2.7～3.0 m。开挖时投放控制线，严格控制开挖边线与支护桩的距离，适当保留保护土层由人工剥离，严禁挖损支护桩护壁及桩身。

第一层开挖至第一道锚杆底以下50 cm，绝对标高为83.00 m，开挖深度为3.5 m。为加快施工进度，开挖出一定工作面后随即开始完善坑顶排水沟、砌体挡土墙以及进行冠梁施工。施工时为保证基坑角部的稳定，视现场情况对基坑四角加以水平支撑加固，并进行第一道锚杆钻孔、张拉锚索。

第二层开挖至第二道锚杆底以下100 cm，绝对标高为80.00 m，开挖深度约为3.0 m。为加快施工进度，开挖出一定工作面后随即开始施作第一道锚梁，对第一层喷混凝土喷锚，并进行第二道锚杆钻孔、张拉锚索。

第三层开挖至地下室底板底层底以上20～50 cm，绝对标高约为77.30 m，开挖深度约为2.7 m。开挖出一定工作面后随即开始施作第二道锚梁，对第二层喷混凝土喷锚，并进行第三道锚杆钻孔、张拉锚索[4]。

第三层开挖完后开始电梯井及电梯机房底的开挖，然后采用长臂挖机对上下基坑的道路进行收尾。施作第三道锚梁，对第三层喷混凝土喷锚。架设下基坑的爬梯，人工精挖精修保护土层。修整碾压完毕马上浇筑基础垫层混凝土以对坑底进行封底，电梯机房底留作集水坑。

3.3 设备配置

3.3.1 第一层开挖设备配置。设备配置计算过程如下。

①挖掘机生产效率计算

Q=qnK/K=0.8×95×1.25/1.25≈76（m/h）（1）

式中：q為挖土机斗容量，0.8 m;n为工作循环次数，95次/h;K为装满系数，1.25Ks为土可松性系数，1.2～1.25。

②需要挖掘机台数计算

挖土量=5 700×3.2=18 240（m）（2）

计划用10 d挖完，每天工作9 h（允许土方运输时间21：00—次日6：00），则：

N=W/（QT）=（18 240×1.2）/（76×9×10）≈3.2（台）（3）

③需要运土车台数计算

运土车容量为12 m，取一辆车30 min往返一次。则一台挖掘机配汽车台数为：

N=Q/（12×60/30）=76÷24≈3（辆）（4）

因此，第一层开挖选4台斗容0.8 m的挖掘机，配12辆容量为12 m的自卸汽车可以保证10 d内挖完。

3.3.2 第二层开挖设备配置。设备配置计算过程如下：

挖土量=5 700×3.0=17 100（m）（5）

考虑第二层开挖难度比第一层大，因此开挖选用4台斗容0.8 m的挖掘机，配12辆容量为12 m的自卸汽车可以保证10 d内挖完。

3.3.3 第三层开挖设备配置。设备配置计算过程如下：

挖土量=5 700×2.7=15 390（m）（6）

第三层开挖选用3台斗容0.8 m的挖掘机，配6辆容量为12 m的自卸汽车可以保证10 d内挖完。

3.3.4 电梯机房底及道路收尾。选用一台长臂挖机，配3台12方自卸汽车，3 d内挖完。

3.4 施工要点

3.4.1 土方机械开挖由专人负责指挥。严格控制开挖高程，人工清土与机械开挖应同时进行，以便使用挖掘机将土方清理出来，减少人工清土的工作量[5]。

3.4.2 测量人员必须在坑底设置高程控制桩，以控制坑底高程，防止超高。坑底高程控制桩采用短木方，每2 m×2 m设置一根高程控制桩。同时，要求测量人员及时放出边缘轴线，以便清扫人员开挖排水沟和集水井。

3.4.3 人工清土时，必须根据测量员测量的标高控制线进行平整。清理土壤时必须使用铁锹，以确保坑内平整、标高准确，且不扰动地基土。

3.4.4 基坑采用明渠排水、集水井、潜水泵泄放基坑，保证基坑底部没有清水。防止地下水和雨水浸没，保证土方工程质量。基坑周围有排水沟，用多孔砖砌筑，便于基坑内的水流入排水沟。

3.4.5 开挖期间注意天气预报。一旦出现降雨天气，应将基坑底面和坡面及时用塑料薄膜或彩色布覆盖，以防止底部土层和坡面被雨水侵蚀，影响施工质量或造成边坡失稳。

3.4.6 当基坑底部有软弱土时，应及时确认现场的监督情况，并使用人工开挖，及时签证。

3.5 土方工程质量标准

3.5.1 担保项目。基坑的土质必须满足设计要求，不受扰动，地基处理达到设计要求。

3.5.2 允许偏差项目及检验方法。具体数据和检验工具如表1所示。

4 质量管理措施

①做好技术公开工作，要求施工人员牢记技术要求，将技术公开从上到下一步一步落实到队伍中。②关于各个工作程序，工作小组应该先自行检查，然后由品质检查负责人检查。检对不合格的部分进行再加工，调查技术责任，处以重罚。③建立并完善质量保证体系，成立由项目经理担任小组组长、副部长，所有职能部门和操作团队为成员的质量保证小组，各部门有关人员按照质量管理规则的要求运作。④严格按照设计图纸、规格、质量要求进行检查，定期、定时、准确地对工程质量检查。⑤严格执行施工现场原材料的管理，对各种成品、半成品、其他零件的堆栈、标记、贮存及使用等情况进行详细记录。⑥合理安排组织和使用机械设备与材料。⑦加强各方面的组织协调，根据项目的进展情况分配项目的所有环节，解决在建设中存在的问题和矛盾，有节奏地进行工程建设。⑧避免雨季影响，深入了解施工现场情况，提前做好应对准备和预防措施。⑨加大检查力度，制定相应的预防计划，并做好相应的记录。

5 安全措施

项目部门的安全工作必须按照安全三级管理体系执行。项目部门设定全职人员负责安全生产系统的制定、综合管理和监督。团队必须严格遵守相关的安全规定，加强对爆炸物运输、保管、流通、使用的安全管理，定期进行检查、确认，采取相应的预防措施，确保爆炸物的安全、正常使用。配备相应的安全防护设施，提供必要、合理的建设条件和环境，定期进行安全性检查，制定、执行相应的预防措施和纠正措施，并修改建设中不合理、隐蔽的条款及措施。加强安全性的公众宣传，提高员工的安全意识，使其自觉遵守安全操作程序。

6 环境保护对策与文明建设

6.1 环境保护管理系统

按照环境管理系统的要求，建设方案要有较全面的环境保护、水土保护措施。加强环境保护宣传和意识形态教育，使环境保护意识深入人心。

6.2 环境对策

①对有害物质（染料、油、垃圾等）进行处理后，运到地方环境保护部指定的埋藏地点。②经过严格净化处理的建筑废水、废气、废油、污水，均由排水沟排出。③用于运输的建筑物、带颜色的带状布、墩布应保管在住宅区的背风处。④施工现场应严格按照《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB 12523—2011）的有关规定和要求进行，对于住宅区周围噪声影响较大的工程，要合理安排施工组织计划，最大限度地减少噪声影响。

6.3 文明建设

建筑物应严格按照建设过程中的环境保护要求和文明建设标准用地条件组织建设，使所有指标符合相关规定。加强对环境保护和文明建设的宣传，研究整理文明建设的规则和方法，加强对文明建设重要性的理解，真正实现文明工地建设。

7 结语

分层开挖要控制好各层锚定与开挖的交叉施工部署。该项目土质为砂粒土，透水性强，极易发生塌方。坑底未采用灌浆封底，利用原土层黏土封底，但个别位置黏土层不连续，可能造成涌水冒底，施工过程中需要加强监控。

参考文献：

[1]刘松芳，高峰，许建章，等.建筑深基坑支护方案的技术经济比选[J].建筑施工，2009（5）：42-43.

[2]赵继正.对多种围护方式相结合的基坑支护方案评价[J].建筑施工，2009（5）：10-11.

[3]冯谦.深基坑工程支护结构设计及优化方法研究[D].武汉：武汉理工大学，2006：77-79.

[4]陆东泉，盛玉坤，封燕.深基坑挖土和支撑综合技术的研究与应用[J].建筑施工，1998（3）：106-107.

[5]桑建成.浅谈深基坑土方施工中常见问题及处理方法[J].民营科技，2015（10）：186.