土建施工中深基坑开挖施工技术

曹 哲

（煤炭工业潞安矿区建设工程质量监督站，山西 长治 046000）

在科学技术水平不断提升的过程中，土建施工技术逐渐向多样化、先进化方向发展。而深基坑开挖是土建施工的关键环节，会对土建施工质量产生较大影响，因此需要深入研究深基坑开挖施工技术，进一步提高深基坑开挖质量。

1 概述

1.1 深基坑定义

深基坑指的是开挖深度大于5m的基坑工程，或开挖深度在5m以内但周围环境以及地质条件、地下管线十分复杂的基坑工程[1]。基坑工程施工主要包括支护体系施工与土方开挖施工两个环节，具有较强的综合性，对岩土工程技术人员与结构工程技术人员有着较高的要求。

1.2 深基坑开挖施工特点

首先，深基坑开挖施工形式较为多样，整体施工较为复杂；其次，深基坑开挖施工规模相对较大，在施工过程中很容易出现问题。此外，深基坑开挖施工环境十分复杂，且深基坑开挖施工会受到地下管线、周围建筑等因素的影响。

2 深基坑开挖施工分析

2.1 施工原则

在深基坑开挖施工时需要坚持相应的原则，从而提高深基坑开挖施工的质量。首先，需要坚持细致勘察这一原则。在深基坑开挖之前，需要详细勘察深基坑开挖现场，并根据施工现场的实际情况制定深基坑开挖方案与工序。例如，在深基坑开挖过程中可能会触碰到地下管线或其他障碍物，所以在施工前需要进行现场勘察，明确施工现场中的影响因素。其次，需要坚持先撑后挖这一原则。在施工过程中需要先进行支撑施工再进行开挖施工，且不能出现超挖等问题，否则可能会引发安全事故。

2.2 施工顺序

在深基坑开挖施工时需要明确深基坑开挖施工的顺序。首先，需要准确分析深基坑开挖现场的环境，明确施工现场的施工条件。同时，需要根据技术分析结论对施工方案进行全面分析与优化，并制定施工质量控制措施，为深基坑开挖施工的顺利开展提供保障[2]。其次，需要按照要求进行土方开挖与运输，提高深基坑开挖效率。

2.3 施工方法

常用的深基坑开挖方法有很多，例如放坡挖土法、盆式挖土法、中心岛式挖土法等。第一，放坡挖土法。放坡挖土法属于直接分层放坡开挖的方法，具有工期短、作业空间大等特点，多被应用在没有支护的深基坑开挖工程中；第二，盆式挖土法。盆式挖土法指的是先开挖基坑中间部位，再开挖基坑周边部位，多被应用在有支护的深基坑开挖工程中[3]。且相比于其他方法，盆式挖土法可以使周边土坡对围护墙产生支撑作用，降低围护墙的变形概率，但土方外运的难度相对较大；第三，中心岛式挖土法。中心岛式挖土法是盆式挖土法的逆向运用，即先开挖基坑周围土方再开挖基坑中心区域。中心岛式挖土法具有挖掘与运土速度快等优势，多被应用在有支护的深基坑开挖工程中。但中心岛式挖土法会延长支护结构的受荷时间、加大支护结构的变形量。

2.4 施工机械

深基坑开挖施工主要以机械施工为主，以人工施工为辅。在施工时需要先利用机械设备进行大面积的挖掘，之后再通过人工进行坑底与边坡的修理和清理。为此，在施工前需要科学选择机械设备，例如选择合适的挖掘设备与运输设备，如图1所示。

图1 深基坑挖掘与运输设备

3 深基坑开挖施工技术在土建施工中的应用

3.1 工程概况

某工程为经济适用房工程，一共有17栋楼，均采用混凝土灌注桩基础与框剪结构。该工程基坑面积为8891.56m2，开挖深度为7.5m。且该工程结构安全等级为二级，地基基础为丙级，抗震设防分类为丙类。该工程的深基坑开挖施工难度相对较大，因为在深基坑开挖时挖掘机不能碰撞到各种桩以及支撑梁。同时，该工程的地下水位相对较高，所以需要做好基坑降水工作，并且做好观测与记录工作。

3.2 施工准备

在深基坑开挖施工之前需要做好相应的准备工作，从而保障后续施工的顺利进行。第一，做好标高处理工作。施工人员需要按照设计图纸的要求对深基坑的标高进行处理，从而优化深基坑开挖施工技术的应用效果；第二，做好技术分析工作。施工人员需要对所选择的开挖施工技术进行综合分析，判断施工技术是否符合要求；第三，做好施工现场的总平面布置工作。例如，施工人员需要科学设置施工现场的出入口，为挖掘设备与运输设备的出入提供便利；第四，做好施工设备与工具的准备工作。在该工程中施工单位需要准备6台精密水准仪、6台精密经纬仪、2台全站仪、8台PC300型挖掘机、6台PC60挖掘机、20辆运输车[4]。

3.3 基坑支护施工

该工程的基坑开挖深度在5m以上、基坑周边距离红线较近，且该基坑不具备放坡条件，所以需要在该基坑中设置支护。施工人员需要在该基坑中设置一道止水帷幕、一道钢筋混凝土内支撑梁与单排钢筋混凝土支护桩，从而优化支护效果，避免后续开挖施工中出现安全事故。同时，施工人员需要在支护桩的外侧设置一排水泥土搅拌桩止水帷幕。

3.4 降水井施工

该工程所处区域的地下水水位相对较高，会对深基坑开挖产生较大影响，所以需要做好基坑降水工作，将水位控制在合理范围内。首先，施工人员需要在该工程中设置174口深度为14m的降水井以及10口深度为10m的观察井。之后需要在降水井与观察井的内部设置无砂管、在外部设置多层土工布，从而确保降水井与观察井的透水直径在800mm以上；其次，施工人员需要利用波纹管实现降水井的并联，并通过沉淀井与沉淀池进行初步沉淀和三级过滤。此外，施工人员需要按照要求进行降水工作且需要在基坑开挖前20d进行全面降水，使水位降低至槽底1m以下。在这一过程中需要安排专业人员进行降水观测与记录，确保水位符合要求之后再进行深基坑开挖施工。

3.5 土方开挖施工

该工程的基坑开挖深度为7.5m，且不具备放坡条件，所以在土方开挖时应用中心岛式挖土法，并将土方开挖分为三步。第一步开挖至基坑内的环梁下皮标高-2.55m处，之后在支撑下铺设厚度为50mm的石屑垫层，并浇筑水平支撑混凝土；第二步是在水平支撑混凝土强度达到100%后，从北向南开挖至标高-5.5m处；第三步是按照从北向南的方向分层对称均匀开挖至标高的-8.25m处[5]。具体步骤为：①该工程施工现场的空间十分空旷，所以在进行第一步土方开挖时可以采用大开挖形式。施工人员可以根据施工图纸将第一层土方划分为4个区域，并在每个区域中应用3台挖掘机，之后通过上下传递的方式进行开挖作业。在开挖过程中施工人员可以从施工区域的北侧角点处开始，向南侧出土位置进行倒退式开挖，直到开挖至基坑内的环梁下皮标高-2.55m处。且在完成基坑北部支撑结构施工后，可以将基坑南侧开挖出的土方运至北侧，从而形成运土坡道。在开挖之后，施工人员需要在基坑支撑下方铺设50mm厚的石屑并浇筑水平支撑混凝土；②当水平支撑混凝土的强度达到100%之后，施工人员可以进行第二步开挖施工。该工程中的支撑结构采用了几何形状，所以在进行第二步开挖施工时，将环梁围绕区域设定为中心岛，并将中心岛的半径控制在15m，之后以此为中心点进行支撑结构下部的开挖施工。在开挖过程中，施工人员可以将4台挖掘机设置为一个挖掘组，之后按照从北向南这一方向，通过组合传递的方式进行台阶式挖掘，直到挖至标高-5.5m处为止，并确保出土坡度为1∶1。此外，在开挖过程中施工人员可以在基坑中部位置预留土堆，从而为土方装运提供便利；③在施工作业范围不断扩大的过程中，地下挖掘作业面也越来越大，所以施工人员需要按照要求进行第三步开挖施工。首先，施工人员需要根据相关要求进行放样测量，判断地下区域中是否存在安全隐患或质量影响因素；其次，施工人员需要严格控制各个区域的开挖质量。例如，在集水井区域施工时，需要利用塔吊＋人工的方式清运余土；再次，在出土坡作业时，需要按照从北向南的方向利用机械倒退式开挖技术进行分层对称均匀开挖，直到开挖至基坑设计标高的-8.25m处（如图2所示）。在这一过程中施工人员需要通过人工修土的方式进行配合施工，增强土方开挖的精准性，避免出现超挖等情况。

图2 第三步土方开挖方向与出土位置

4 深基坑开挖施工质量控制措施

4.1 加大支护结构保护力度

在深基坑开挖施工前，技术人员已经对围护结构以及工程桩进行了标识，所以在深基坑开挖施工过程中需要科学运输土方，避免破坏围护结构与工程桩。同时，施工人员需要对设计标高在2m以上的桩进行分层截桩，避免挖土过程土体位移造成工程桩出现偏移或断裂等情况；其次，为了减少挖土过程中围护结构的位移与变形情况，施工人员需要利用对称、均匀与分块的方法进行土方开挖，且开挖之后需要立即浇筑混凝土垫层。此外，在开挖过程中需要做好挖掘机的控制工作，避免挖掘机碰撞到支撑与钢格构柱。且需要通过人工开挖的方式进行钢格构柱周围区域的开挖工作。在开挖时需避免挖掘机或车辆直接行走在支撑上，如果无法避免在支撑上行走就需要先在支撑上覆盖一层厚度在300mm的土，之后再铺设一层厚度为30mm的钢垫板[6]。

4.2 做好施工监测工作

在深基坑开挖施工时，需要严格按照要求进行施工监测，及时发现施工中的安全隐患与质量问题。第一，监测人员需要根据设计图纸制定监测要求，并对基坑围护结构的警戒值进行控制。如果围护结构的定向水平位移超过警戒值，就需要停止基坑开挖施工，并全面排查原因，在完全消除安全隐患之后再进行开挖施工；第二，在监测过程中需要详细记录原始监测数据并判断是否存在异常值，为施工技术的应用提供支持；第三，需要根据监测数据制定监测报告并将监测结果反馈到施工中，为施工方案的优化与调整提供依据。

4.3 做好特殊情况处理工作

深基坑开挖施工会受到地下水位、外界环境等诸多因素的影响，在施工时可能会出现一些特殊情况，所以需要做好特殊情况的处理工作。首先，深基坑开挖施工过程中可能会出现基坑内部管涌、流沙等问题，所以需要提前针对这些问题制定应急预案，提高特殊情况的处理能力；其次，深基坑开挖施工会受到雨天的影响，例如在雨天施工可能会增加深基坑中的水分，继而造成土坡流失甚至滑坡，所以需要做好天气观测工作。如果突降大雨就需要及时停止深基坑开挖施工，并制定深基坑开挖质量优化方案，避免深基坑出现质量问题。

4.4 做好技术应用的控制工作

深基坑开挖技术主要包括土方挖掘技术与挡土技术等，在深基坑开挖时需要做好技术应用的控制工作，进一步提高深基坑开挖质量。首先，在开挖过程中需要严格控制开挖速度，不能盲目加快施工进度，否则可能会引发滑坡甚至坍塌等事故；其次，如果存在复杂的边坡就需要通过人工进行修整并控制好挖掘深度，避免挖掘深度过浅或过深。此外，需要严格控制土方开挖量，不能过度开挖，否则可能会影响开挖质量甚至引发安全事故。

5 结语

为了充分发挥深基坑开挖施工技术在土建施工中的作用，就需要做好相应的准备工作、科学选择机械设备，为后续施工奠定基础。同时，也需要严格控制深基坑开挖过程，确保深基坑开挖的安全性符合要求，且需要进一步研究深基坑开挖施工技术，不断增强深基坑开挖施工方案的可行性，优化土建施工效果。