建筑工程深基坑土方开挖及支护施工技术

吴超

广州市第二建筑工程有限公司 广东 广州 510000

引言

深基坑施工是建筑工程施工体系的重要组成部分，对施工工艺有严格的要求，一旦基坑土方与支护效果不理想，不但会影响到建筑基础结构质量，严重时还将出现基坑塌陷、边坡滑塌等一系列安全事故。因此，要结合现场的实际情况，做好现场的基坑开挖及支护作业，这样才能保证建筑基础部分的安全稳定，保证施工的有序进行，进一步建设高品质建筑工程，实现工程预期建设目标。

1 工程概况

珠海横琴保利华南总部大厦项目位于广东省珠海市横琴区，北侧毗邻汇通二路紧贴用地红线，东南侧毗邻荣港道，西侧毗邻十字门大道，拟建1栋高度为211.75m的办公楼、1栋72.6m高办公楼和7栋低层商业楼。在深基坑工程中，基坑周长设定为560m，基坑开挖深度与底部标高分别设定为14.35m和-10.85m。

2 建筑工程深基坑土方开挖施工技术的流程要点

2.1 选择开挖形式

现代建筑工程普遍选择放坡开挖、直立壁拉锚开挖、中心岛开挖、直立壁内支撑开挖等形式开挖深基坑土方，不同开挖形式的流程、适用条件与开挖效果存在明显的差异，必须根据工程建设要求与现场水文地质条件进行合理选择。例如，放坡开挖是在开挖深度较浅时配置挖土机直接开挖土方，在地下水位偏高是配置反铲挖土机以及运土车辆开挖土方，在地层坚硬、地下水位偏低时修整地表坡度，使用运输车辆持续将坑底土料向外运输，该方法适用于现场地层构造稳定的建筑工程。直立壁拉锚开挖多用于开挖深度较大的建筑工程，施工人员采取分层挖掘或是分区段挖掘方式，并在土方开挖期间穿插开展拉锚作业，要求锚杆位置与开挖范围始终保持一致性。直立壁内支撑开挖多用于基坑深度大于挖土机极限挖掘深度的建筑工程，施工人员采取分层开挖方式，在土方开挖一定深度后搭建内支撑结构、形成良好支撑面，重复上述操作，完成剩余土方开挖与支护作业，有利于提高作业效率和保证现场作业安全。

2.2 土方开挖总体布置

土方开挖总体布置时，应综合分析边坡稳定性、地下水位、支护结构受力状态、开挖深度、机具设备型号与开挖方式等多项因素，明确出土口、出土坡道等部分的布置要求，科学制定土方开挖总体布置方案。通过科学布置，能够有效预防和减少边坡垮塌、基坑塌陷等安全事故的出现，确保在规定工期内完成深基坑土方开挖作业，并将基坑暴露时间控制在合理范围内。在本项目中，根据工程现场情况，最终选择在基坑南侧中部设置出土口，将出土坡道的坡比设定为1∶5.5，在坡面上铺设厚度为0.5～0.8m的碎石垫层并夯实处理，以及设置搅拌桩来加固出土坡道，避免运土车辆在场内行驶期间出现打滑问题[1]。

2.3 土方开挖程序

深基坑土方开挖是一项综合性活动，如果盲目开展土方开挖作业，或随意进行施工操作，都会对土方开挖速度、作业质量产生影响，施工期间，必须严格按照土方开挖的操作规范，严格控制施工过程。一般情况下，要求施工单位提前做好现场岩土勘察工作，掌握现场水文地质条件，探明地下管线与构筑物的分布情况，对作业区域内的地下设施进行加固保护或迁移处理，在作业区域周边挖设排水沟、截水沟与布置轻型降水井点等排水设施。随后，将挖掘机、运土车辆等设备在现场配置就位，在基坑作业面与出土口间隔区域修建单条或多条运输车道，在车道表面铺设并压实适当厚度的砖渣。最后，施工人员操作挖掘机开展挖土作业，严格遵循“分层开挖”原则，首层开挖至规定的深度后，在作业面搭设支护结构，再完成剩余基坑土方开挖作业，并在坑底标高接近设计标高时，预留20～30cm，由机械开挖方式切换为人工开挖方式，重点检查是否存在超挖、欠挖问题，人工补挖欠挖部位和回填夯实超挖部位，并将坑底平整处理，检查平整度与压实度是否达标，然后及时施做垫层及底板，即可完成深基坑土方开挖作业。

2.4 土方开挖技术要点

为顺利完成深基坑土方开挖任务，施工人员要按照深基坑土方开挖的技术要求，杜绝错误操作行为。在本项目中，最终采取平面分段、竖向分层方式开挖土方，分别将平面开挖长度控制在20～30m内、竖向分层开挖厚度控制在1.0～1.5m内，要求土方开挖期间不对现场所打入工程桩和钢立柱结构状态造成明显影响，并将开挖顺序设定为从上到下，在各锚索竖向间距内布置一处开挖层。随后，施工人员操作挖土机等设备开挖土方，遵循随挖随运原则，将开挖土料运往基坑作业面15m范围外临时堆放，在支护墙位置预留厚度不小于0.2m的厚土层起到支护桩保护作用。待基坑开挖至设计标高后，要求施工人员在坑底预留厚度在0.3～0.5m左右的土石方，以此来延长基坑暴露时间，在后续开展主体开挖作业时，再采取人工开挖方式来清理坑底、坑壁处预留的厚土层[2]。

3 建筑工程深基坑支护施工技术种类与要点

3.1 锚喷支护

锚喷支护是在现场搭建由锚杆、钢筋网与混凝土面板三者组成的支护结构，起到限制基坑坑壁自由变形发展、改善应力分布情况等作用，具备支护效果稳定、可同步开展土方开挖与支护作业的优点，本项目最终选用锚喷支护作为深基坑支护形式。同时，为保证作业安全，必须配合开展土方开挖与锚喷支护作业，在各层土方开挖完毕后及时搭设锚喷支护结构，并在上层基坑支护完毕、混凝土面板强度达到75%以上设计强度后，再行开挖下层土方。

锚喷支护技术主要由钻进成孔、锚杆安装、挂网、混凝土喷射四道步骤组成。其中，在钻进成孔步骤，施工人员参照图纸或现场打入的标记桩来确定各处锚杆孔位置，使用钻机钻进成孔，要求锚杆孔位置偏差小于0.2m、孔径略大于锚杆直径、钻孔深度误差在±10cm以内，并清理孔内灰尘，检查锚杆孔是否存在偏斜问题。在锚杆安装步骤，施工人员在完成清孔后的孔内安放经检验合格的锚杆，然后将水泥浆用压浆泵通过耐压胶管注入锚孔内，将锚杆静置一段时间等待水泥浆液固结成型，后续检测水泥浆强度及锚杆抗拔力是否达标。在挂网步骤，根据基坑支护要求来选用适当规格的钢筋网，本项目选用Φ8@200×200钢筋网，按照井字型布置，采取搭接方式来绑扎钢筋网和水平加强筋，使用焊接方式将钢筋网的水平加强筋固定在锚杆露出部位上，使锚杆与钢筋网保持共同受力状态[3]。最后，在混凝土喷射步骤，提前在现场准备喷射机等设备与混凝土料，检查混凝土坍落度是否达标，施工人员保持喷头与受喷面的垂直状态，分段分层完成混凝土喷射作业，按照从下到上顺序喷射混凝土，重点检查混凝土厚度、表面平整度、喷头与受喷面距离是否达标，最终将混凝土面板抹压整平，养护一段时间等待混凝土强度达标即可。

3.2 深层搅拌桩支护

深层搅拌桩主要以水泥搅拌桩为主，在工程现场选择各处桩位，配备深层搅拌机等设备，操纵搅拌机对现场土层进行强制搅拌，搅拌期间持续投加水泥等固化剂，固化剂与土体颗粒相互接触后产生一系列物化反应，搅拌一段时间后固结成型，形成具备较高强度与良好承载性能的桩体，起到提高地基强度、保持基坑结构稳定状态与挡水等多重作用。目前来看，深层搅拌桩支护技术常用于现场分布淤泥土层、黏土层等特殊地层的建筑工程。

在深层搅拌桩施工期间，提前在现场选择一处试验段，根据试桩成型质量来优化技术方案，确定搅拌时间、搅拌深度与速度等工艺参数的最佳值，如在现场分布软弱土层、成桩质量不理想时，可适当增加水泥掺量与搅拌次数。随后，将搅拌机运输就位，要求桩位偏差小于5cm，启动搅拌机强制搅拌土层，把预搅下沉速度和充分搅拌升降速度保持在1m/min左右，水泥掺量不得低于15%，喷浆压力值控制在0.4MPa以上，到达搅拌时间与次数后，停止搅拌作业，重复上述操作完成剩余桩身搅拌作业，后续检查成桩质量是否达标[4]。

3.3 内支撑

内支撑支护体系由内支撑件、挡土结构组成，后者负责在深基坑开挖期间发挥挡土、挡水作用，并把侧向压力传递至内支撑件承受，既可以维持基坑结构稳定状态，同时，还可以有效预防基坑渗水、坑底突涌水等问题出现。在本项目中，考虑到工程现场分布淤泥土层，为保证基坑作业安全，选用内支撑支护形式，组织现场人员开挖深基坑土方，待坑底开挖到内撑梁底标高部位后，设置内撑梁起到支护作用，在梁底位于淤泥层时则继续向下开挖一段距离、原位换填土层，要求换填层宽度略大于支撑梁宽。随后，施工人员将内撑梁底部土层夯实处理，浇筑混凝土垫层，待垫层强度达标后按顺序依次安装内撑梁钢筋与侧模板，在内撑梁垂直方向设置3道对拉螺栓，将螺栓水平间距控制在0.6m，并将对拉螺栓和蝴蝶扣进行联结处理。

4 建筑工程深基坑施工注意事项

4.1 临边防护

深基坑施工现场环境复杂，在基坑坑壁边缘部位可能出现人员踩空、高处坠落等工程事故，存在安全隐患。因此，为保证作业安全，施工单位应在工程现场采取临边防护措施，由测量人员参照施工图纸与利用平面高程控制点在现场测量安全护栏平面位置，在现场打入钢钉或木桩作为标记物。施工人员在基坑边缘冠梁顶等临边部位通过膨胀螺栓安装定型化安全护栏，后续在护栏上挂施工警示牌即可，定期检查安全护栏是否出现破损、牢固等问题。

4.2 降排水施工

在深基坑施工期间，受到地下水与地表径流影响，可能出现基坑塌陷、坑底突涌水、侧壁漏水等问题，干扰深基坑土方开挖作业的正常开展，影响基坑支护效果，严重时还会出现安全事故。因此，施工单位需要在深基坑施工期间做好降排水作业。一般情况下，需要在基坑顶部与底部挖设排水沟，将排水沟坡度控制在1%左右，在重力作用下，引导坑内积水和地表径流排出基坑作业区域。而在工程现场地下水位偏高、波动幅度较大情况下，则需要在工程现场沿排水沟每隔40m或20m布置一处集水井，采取井点降水方式，待现场地下水位超标时，启动井内水泵持续抽排地下水，以此来降低地下水位，避免基坑受到地下水侵蚀浸泡。

4.3 基坑监测

在建筑深基坑施工期间，受到地下水浸泡、地质活动、人为操作等因素影响，基坑结构状态与支护效果存在不确定性，有可能出现支护提前失效等安全问题。因此，为提高作业安全系数，及时发现并消除各类隐患因素，施工单位需要同步开展基坑监测作业，设立地下水位监测、支护结构垂直与水平位移监测、支撑轴力监测、土体侧向位移监测等项目。随后，根据监测要点，在工程现场布置若干监测点位。例如，在支护结构垂直与水平位移监测项目中，应在基坑监测平面范围内沿坑壁每隔20m布置一处监测点，在支护结构变形监测项目中于基坑两侧支护结构中设置测斜孔，要求孔深与桩身保持一致状态，在孔内放入测斜管[5]。最后，在深基坑土方开挖与支护过程中，定期采集监测数据，对比监测值与额定值，以此来判断是否出现支护结构变形程度超标、现场地基过度沉降、支护结构失效等问题，根据所发现问题修改施工技术方案。

5 结束语

综上所述，深基坑施工是现代建筑工程基础施工的重要环节，为保证基础施工质量达标，施工单位必须提高对深基坑土方开挖与基坑支护技术的重视，根据工程现场情况选择恰当土方开挖方式与支护形式，明确施工流程，全面掌握技术操作要点，并在施工期间着重关注临边防护、降排水施工与基坑监测环节，为后续主体结构施工作业奠定坚实的基础。