高层建筑深基坑土方开挖技术探讨

庞慧芳

山西晋建集团五建有限公司 山西 晋中 030600

随着国土规划面积扩大，城市建筑面积也越发珍贵，用地压力增加，为缓解此压力，建筑行业逐渐朝向高层建筑和超高层建筑领域发展，可以大大减少建筑用地，减少投资建设压力，具有重要的社会经济效益。尽管深基坑建筑属于临时建筑，但是其重要性不可忽视，为保证深基坑建筑安全稳定性，随着建筑高度的增加，深基坑支护要更加牢固。当前，深基坑支护技术已经成为高层建设主要影响因素。为保证高层建筑质量，需要注重深基坑施工质量。

1 高层建筑深基坑工程施工特征

高层建筑深基坑施工比较复杂，需要科学设计具体施工，此类工程具有如下特征：高层建筑深基坑深度大，房屋建筑呈高层化，基坑开挖范围大，支撑系统难度大，周边交通密集，对周边建筑威胁度高，支护类型多，工期长，邻近场地工序相互制约，施工困难，风险性高，区域性强，需要根据不同地质情况进行相应施工[1]。

2 高层建筑深基坑土方开挖技术施工

2.1 工程概况

通过某高层建筑群体工程为具体案例分析深基坑土方开挖技术，该建筑单体层数为28层，共9栋，基坑规格为65*45m，要想顺利开展基坑开挖作业，需要从北向南挖掘，进行平行流水化作业，采用分层分段开挖方式，上层大面积开挖，使用挖掘机进行挖掘建设，下层使用小型机械开挖，并使用钢板避免下陷。此外，基坑周边堆载每平方米不可超过15KN，并保障基坑排水通畅和内部干燥。

基坑开挖前，勘察人员需要勘察建筑施工周边地质水文情况，调查分析建筑周边交通设施和建筑情况，通过分析工程施工可以发现，本工程周边地质环境良好，地下水位相对稳定，基本在18-23m间，而地下水基本来自于大气降水和地表浅水，浅水随着气候变化而变化，根据调查，变化幅度大于为0.5-1.5m。地表水水层从地下土质层构成可以发现其多为粉性土质层和黏土性土层，大部分均为沉积土质[2]。此外，基坑红线发现需保护构造物，存在地下管线等保护物，同时邻近地下室和道路间距最小为10m。

2.2 施工重难点

本工程施工重难点主要体现在工程量大、支护结构复杂、周边环境复杂等方面，具体为：

一方面，开挖工程量较大，支护结构相对复杂。本工程施工时，基坑开挖工程量过大，土方运输困难，基坑支护采用钢支撑围护桩结构，相对于其他支护结构而言施工更加复杂，导致高层建筑施工难度增加[3]。因此，企业建设时需要合理优化土方开挖，选择正确的开挖技术。另一方面，本工程深基坑周边环境比较复杂，基坑外红线与道路最小距离为10m，土方开挖时容易影响周边道路，出现沉降变形现象，对基坑开挖工作顺利开展产生不利影响。此外，本工程施工波及范围内存在高压电线于地下管线，因此土方开挖施工时为躲避高压电线和地下管线需要可能会使土体位移，导致整体平衡被破坏，影响周边地下管线以及高压线路，若是处理不到位可能会出现意外事故。对此，土方开挖时必须要实时监测基坑位移和支撑力情况，同时注意周边构筑物变形情况，保证构筑物和道路在土方开挖施工时保持稳定[4]。

2.3 施工流程

2.3.1 准备工作

首先，准备施工技术。完成开工报告后开展相应准备工作，例如审核图纸、准备材料、设备、人员等基本资料进驻现场，并疏散设计好施工现场组织结构等。本项目工程师、监理人员、质量人员、技术人员等工作人员需要在正式施工前仔细阅读图纸内容，确认施工现场，施工前准备好图集、规范和法规等资料，满足施工要求[5]。接收建设单位的现场标高控制桩以及轴线控制桩之后，需要准备进行工程测量工作。工程施工时，所用打井机械设备在开工前要落实好调试工作，确保设备始终处于正常运行状态。根据施工现场实际情况，配置高精确度测量设备，并成立专业测量小组，由专业测量人员携带设备工具负责放线标高、沉降观测等作业，其所应用的设备必须要保证专人使用保管。根据图纸设计具体内容进行施工培训，并制定完善的组织计划和施工计划。

其次，准备施工设备。深基坑土方开挖时，需要认真分析土方开挖各个环节，针对施工可能遇到的问题进行深入探究，选择可行性技术措施，提高施工质量，确保施工效率，减少安全隐患，避免影响后续施工。对此，先要准备好施工机械设备，投放开挖时所用机械设备具有自动化特征，需要充分发挥其价值防止传统人力施工出现的问题，高层建筑土方开挖施工危险系数较高，施工流程复杂，因此实际施工时需要充分应用机械设备，准备时要保证所选机械设备符合施工现场要求，以保证工程项目质量，合理控制施工成本[6]。

最后，准备施工人员。各工种之间需要加强配合，协作作业开展施工管理，尽快使施工人员进入实际施工工作中。通过考核进场人员技能保证施工人员投入有效。

2.3.2 土方开挖

(1) 土方开挖重点在于基坑支护护坡与平台开挖，按照自然放坡趋势开挖护坡喷锚工作面，整体深度为2.3m，局部深度为3.6m，该阶段进行时，机械设备与桩体、承台间距不可低于300mm，开挖可以从桩体300mm处采用倒退法进行，并遵循分层开挖原则，但是淤泥层深度需要在1m范围内，非淤泥层深度则需要在2m范围内[7]。按照施工现场实际情况，土方开挖时需要在对深基坑及其临时主道路两边做好安全防护工作，防护栏采用48*2.7mm规格钢管制作而成，基坑边设置了防护栏杆，与深基坑距离1.5m左右，立杆和边坡间距不低于0.5m，深入地下为70cm。预留道路两边所设置的防护栏与边坡间距不低于0.5m。防护栏包括两道横杠和一道立柱，上下防护面高度分别为1.2m和0.6m，立杆之间距离不低于2m，内侧挂满安全网，并设置了安全标示，夜间配置了警示灯。

(2) 钻孔灌注桩和梁灌锚索施工完成后进行土方开挖，采用分层开挖法挖至-7m左右，分层厚度为2m。围护结构周边采用人工开挖形式，其他区域则使用机械挖掘，依据自然放坡从第二阶段开挖直至第一阶段平台，将第一阶段所用设备转移至土方放置部位。

基坑开挖之后，需要在周边设置排水沟以及集水井，并预留一定坡度避免雨水进入坑中，确保边坡稳定，避免塌方。开挖现场具有充足照明系统，现场电气设备设置漏电保护配置，使用三相四线制。施工时，需要由专人监测基坑，及时发现处理不良现象，避免出现坍塌事故。

本工程在进行深基坑监测时，主要监测内容包括：基坑土体是否有隆起、地表是否有裂缝等现象，并使用全站仪观测基坑附近建筑物沉积和管线变形情况，收集安全信息。为了解基坑沉降变形程度，需要使用水准仪沉降观测。为了解边坡土地深层水平移动情况，需要使用全站仪斜测深基坑边坡土体。使用极坐标法观测计算边坡顶端的水平水平位移情况。

(3) 该阶段需要挖至设计深度，采用阶梯式开挖方式放坡，每层开挖深度不可大于2m，基坑底部预留300mm深度，并由人工进行清槽准备，挖至坑底后达到设计标高，需要顺时针进行阶梯式放坡，从起点开始向外收口，构成10m宽调节的同时在其中填筑800mm厚度废砖渣，便于土方外运[8]。人工清槽工作完成后，采用倒退法开挖并延伸到外运口，通过人工修正法由塔吊设备将土方外运。

(4) 局部坑中坑施工时，采取井点降水方式与土方开挖配合施工，具体操作为：按照场地水温地质情况设计管井，根据本工程情况设置10个管井，深度为16m，并配置抽水泵，必要时降低地下水位。井点降水需要持续24h操作，通过排水保证地下水低于挖面，并根据要求和开挖进度对地下水下降情况和管井排水情况进行实时监测，定期清洗管井避免堵塞，影响排水。各管井周边需要做好保护工作，优化布置电缆线和排水管。土方开挖时，局部坑中坑和周边挖面高度差遵循1:1放坡以及80mm钢筋混凝土为喷锚支护，并使用挖掘机与人工开挖协作方案进行坑内土方开挖。

(5) 塔吊开挖。塔吊作为垂直运输主要设备，土方开挖前需要安装好塔吊，在此基础上开展专项开挖操作。具体操作时，临近地下室的塔吊进行土方开挖时以1:1自然放坡为依据进行分层开挖，并及时外运土方。

2.3.3 回填处理

基坑开挖工作可以为高层建筑施工奠定良好基础，以保证后续施工能够顺利开展，以便更好服务人民群众。因此，土方开挖完成后，需要注意后续回填处理，若是回填处理出现问题可能会使深基坑施工质量受到影响，进而对建筑工程整体建设质量产生影响。对于地下室结构和外墙保护施工，需要做好质量检测，保证质量符合要求，在此基础上继续开展相应工作[9]。深基坑土方开挖作为高层建筑整体施工基础，若是该过程准备不充分，其会对土方回填施工产生影响，因此，施工前需要彻底清理坑内杂物，避免存在积水或是出现分层问题，并在检测合格后进行相应工作。

2.3.4 支护桩和疏干井

基坑开挖时，为避免破坏支护桩和疏干井，导致基坑稳定性以及积水质量受到影响，施工时需要做好现场保护工作。首先，开挖支护桩过程中，为避免机械设备挤压支护桩导致桩体偏移，需要回填处理影响外运出口行车路线的支护桩，开挖至设计标高后撤出机械设备，之后重新钻孔。统一调配机械设备，开挖作业邻近支护桩和疏干井时需专门人员指挥，避免超挖，甚至可以人工开挖支护桩周边土方，之后由机械设备顺着人工开挖深度实行后退式开挖。其次，对人工开挖区域需要科学划分，使用机械设备开挖前可以预留大约300mm空间用于人工开挖，厚度控制在150-300mm即可满足基坑开挖标高，这种开挖方式可以降低机械开挖对支护桩的不良影响[10]。最后，顺着支护桩周边毛石混凝土垫层，清理干净沟槽内部，承台部位采用机械设备开挖。此外，土方开挖施工完成后，要尽量避免过长时间暴露基坑，地下室施工之后需要顺着地下室外墙以及维护结构缝隙实行分层回填操作，回填材料为密实度＞0.94黏性土，并与防水施工共同配合开展。

3 高层建筑深基坑土方开挖技术质量控制

3.1 保证施工质量

高层建筑深基坑土方开挖时，需要严格遵循施工设计方案开展相应施工，明确基坑开挖关键部分，在分层分段开挖时采用不同方式确保开挖深度符合设计标准，并结合工程实际施工情况规划开挖区域，确保施工现场安全顺利进行。施工时，工作人员要根据基坑底部情况对坑底周边土壁做好检查，避免发生意外，并与施工企业就开挖顺序达成一致，仔细研究行车路线进出口，绘制科学的开挖流程和现场总平面图，以保证基坑开挖目标得到满足，为基坑开挖施工顺利开展奠定基础。

3.2 注意挖土安全

深基坑土方开挖时，需要注意施工过程是否安全，并准确预判可能发生的安全事故，做好预防和应急处理工作，以保证土方开挖能够顺利开展，并保证施工人员人身安全，同时提高施工质量。对此，首先施工企业需要注意勘测工作科学客观，根据实际情况做好地质水文情况分析工作，避免地下水、土质复杂等条件影响土方开挖工作开展，这就需要勘察人员深入现场对工程地质进行深入勘察，形成科学完善的勘察报告，为土方开挖提供保障[11]。我国幅员辽阔，有些地区地质情况复杂，地下水资源丰富，土方开挖时需要注意地下水深度，避免影响土方开挖施工，破坏当地生态环境。对于土层结构复杂地区在挖土时徐亚注意安全性，尤其是机械设备对周边的振荡影响，必要时采用人工开挖方式，以保障施工安全和人员安全。

3.3 加大监管力度

深基坑土方开挖操作时，需要根据现场实际情况进行组织设计，施工时要加强现场监管。首先，工作人员需要根据支护方式进行土方开挖操作，保证支护质量，并严格遵循操作流程施工，以便后续施工顺利开展。而在施工时，还需要围绕施工现场协调好人员关系，科学安排桩基施工、边坡支护和降排水施工，尽可能缩短工期。此外，根据工程建设情况划分工作人员具体工作职责、范围、内容等，对工作人员加大监管力度，以保障施工工作能够顺利开展。

4 结束语

综上所述，高层建筑深基坑施工十分重要，其中土方开挖作为施工基础，直接影响着和整个工程质量。因此，施工企业需要根据操作流程以及设计规范准备好土方开挖施工，制定科学的组织计划，明确施工重点，合理安排施工流程，提高土方开挖质量，确保施工顺利。而为保证高层建筑深基坑土方开挖质量，还需要保证施工质量、注意挖土安全、加大监管力度。