深基坑土方开挖施工与安全措施实施研究

文／刘彦庆 北京万泉建设投资集团有限公司 北京 100010

引言：

随着城市建设的不断发展，深基坑工程在城市建设中起着至关重要的作用。深基坑的土方开挖施工是基坑施工的重要环节，其施工质量和安全措施的实施对于工程的顺利进行具有重要意义。在土方开挖过程中，需要选择合适的土方开挖方法，如机械开挖、人工开挖等，根据基坑具体情况进行施工。同时，还需要考虑土方开挖过程中可能遇到的问题，如土体塌方、开挖沉降等，并提出相应的解决方法[1]。深入研究土方开挖的工艺和方法，可以有效避免施工过程中可能出现的问题和安全隐患。基于此，本文旨在通过对深基坑土方开挖施工与安全措施的研究，提高基坑施工的效率和安全性。

1.深基坑工程施工特点

深基坑是指地下建筑工程中所挖掘的极深坑洞，常被用于修建高层建筑、地下车库地下商场等。深基坑的挖掘和施工过程较为复杂，需要考虑土质的稳定性、基坑支护结构的设计水的排水和防渗等问题。在挖掘过程中，常常采用钻井、爆破机械挖掘等方法。为了保证施工过程的安全和顺利进行，还需要进行地质勘测、工程监测等工作。在建设深基坑时，土方开挖和支护施工是相互协作、相辅相成的基本环节，为了确保建筑物基础的稳定性，必须进行基坑开挖和支护的施工[2]。与一般的基坑工程相比，深基坑工程具有如下特征：第一，支护系统存在着一定的风险。由于深基坑围护系统属于临时工程，因此，其施工环境安全和装备配套都比较一般。其次，地域性很强。深基坑工作范围内的环境一般比较复杂，各种因素都会对施工质量造成影响，所以在施工之前需要对施工现场的地质状况进行全面的调查，并以实际勘测结果为依据，制定出具有个性化的施工方案[3]。最后，需求工作人员的综合能力更强。深基坑挖深大、施工现场环境复杂，对施工队伍的整体素质要求很高。既要对岩土工程有一定的了解，又要对力学理论、测量技术等有一定的理论依据，所以在深基坑开挖过程中，深基坑首段施工是一项非常复杂的工程。

2.深基坑土方开挖的主要工艺和方法

2.1 土方开挖方法选择

土方开挖是深基坑施工中最为基础和重要的环节之一。在进行土方开挖过程中，需要根据基坑的具体情况选择合适的土方开挖方法。常见的土方开挖方法包括机械开挖和人工开挖。机械开挖是一种速度较快且效率较高的土方开挖方法。常用的机械包括挖掘机、推土机等。机械开挖能够快速移除大量土方，并能适应不同类型和性质的土体。然而，机械开挖也存在一些问题，如施工区域狭小、机械设备大型等限制因素。人工开挖是指利用人力进行土方开挖的方法。人工开挖适用于施工区域狭小、土体性质较复杂或存在其他限制条件的情况。人工开挖需要人工劳动和较长的施工周期，施工速度较慢，但相对较灵活，能够适应各种复杂情况[4]。在选择土方开挖方法时，需要考虑以下因素:在选择土方开挖方法时，需要考虑基坑周围的环境和地质条件，如是否存在地下管线、邻近建筑物、地下水位等。此外，还需要考虑施工工期、工程造价、施工安全等因素。在实际施工中，可能需要结合机械开挖和人工开挖两种方法，以达到最佳的土方开挖效果。无论采用何种开挖方法，都需要严格按照施工规范和安全标准进行操作，以确保施工质量和工程安全。

2.2 深基坑土方开挖的施工工艺和方法

2.2.1 放坡开挖

放坡开挖的操作方式一般用于比较浅、比较深的基坑，采用一次挖土作业，既可以实现边坡的开挖，又可以使边坡的开挖达到设计要求。在使用放坡开挖时，首先，在土壤坚硬、地下水位较低的区域，必须保证基坑的斜坡，并配合铲式挖土机进行基坑的开挖[5]。其次，在高水头地区，采用运土车、反铲挖掘机等机械进行配合，以确保工程质量。在施工过程中，要尽量避开边坡的松软、风化等不利条件。

2.2.2 内设支撑开挖

在深基坑开挖过程中，需要在竖壁上布置内支撑，这是一项非常重要的施工工序。为此，必须对支护部位进行仔细的设计，以确保其在施工中的顺利进行，并确保其稳定性。若采用分层开挖法，则应确保支护工艺与开挖工艺交叉，另外，可依据现场具体施工条件，选用中心岛法。

2.2.3 拉锚开挖

如果是比较大的深基坑，就需要采用直立壁的拉锚开挖方式，一般情况下，这种深基坑的底部有比较大的空间。施工时，可采用分段、分段、分层等方式，确保全过程的连续性[6]。另外，还应按照具体情况，区分不同的挖掘工作方法来保证土壤的稳定性。采用拉锚支护技术，可在保证基坑施工进度的前提下，有效降低工程造价。

2.2.4 明挖法

明挖法就是按照建筑设计图中的高程，由高到低，将土方开挖出来。并在该工程结束后，进行由下而上的方法，以达到对建筑中央部位的合理操作。明挖法施工方法简单，效率高，造价低，但施工时噪声大，对周边环境有很大影响。

2.2.5 盖挖法

盖挖方法与明挖方法不同，它是从地表往下挖到规定深度后，封闭顶面，其余的工作由封闭空间进行。盖挖法属于反向施工方法，但在实际操作中，应根据具体情况适时调整施工次序[7]。盖挖法具有在有大量建筑物的城区内，不会对道路交通造成任何影响的特点。目前，盖挖方式主要有两种，分别是顺作法和逆作法。顺作法是在地面支护工作结束之后，用一块可以支撑地面承重的梁板，以确保道路的通畅，而盖挖顺作法则是按照自下而上的顺序，来完成整个建筑的构造。而反作法是指在深基坑的围护结构和在地面自上而下进行工作的中间桩，这样就可以降低工程的建设成本。

2.3 施工方案的选择

对于深基坑土方开挖工程，在选择施工方案时，应考虑如下问题：其一，在进行深基坑的土方开挖工程的施工前，必须要对该工程项目的概况进行了解，具体包括了建筑物、基坑的支护设计、有关的地质勘察报告，施工现场周围的地下管道等内容,在基坑周围区域内，充分保障施工人员和设备的安全；第二，在深基坑的土方开挖工程中，在进行开挖施工工艺作业之前，必须先进行支护。与此同时，一定要遵循自上而下、分层分段的深基坑土方开挖工程的施工原则，未完成基坑支护工作前，不得进行基坑工程。水泥墙、混凝土灌注桩等各种支护措施完成后，28 天后才可进行开挖施工工艺作业。在建筑工地上，如果用的是砂砾层、粉土、碎石土、黄土等建筑材料，在周围环境允许的情况下可以适当地减少工程成本，并可以采取分段放坡的基坑施工方法，每一层的挖掘深度要根据具体的土壤条件而定，以2.5m 以下为宜[8]。因此，分段开挖时，工作面的宽度需要控制在20 米以内。除此之外，要及时进行混凝土的护坡浇筑施工，相邻各层的施工工期不能大于3 天，在支护施工作业结束后，要对施工开挖角进行选择，然后在中间区域进行挖掘，禁止随意的挖掘和施工。其三，在基本设备齐全的情况下，尽可能选择机械化的开挖施工方案，以提高施工效率。在一些深基坑工程中，如工程范围不大，或设备条件不完备时，可采用人工开挖法。在后面的混凝土浇筑期间，需要使用一种人-机联合的施工方案，这样才能提高整体的施工效率和质量。

2.4 施工要点分析

在深基坑土方开挖工程的施工过程中，必须遵守下列施工要点，从而确保了整个深基坑工程的质量与效率，减少了施工过程中出现的安全事故。其一，在进行深基坑的土方开挖工程的施工时，首先要确定好具体的施工方案，对施工工艺和作业方案的可行性进行了充分的分析，确定了按顺序、分层、分段的作业标准和要求。为了方便手工的找平、修坡和清底等施工工作，当使用机械化设备进行施工工作的时候，需要留出300 毫米的土层，为了保证基础高程和斜坡的斜率能够满足工程建设的需要，避免工程超采；其二，在深基坑的土方开挖工程进行施工前，需要对边坡线进行定位，可将开挖的进度进行汇总，每个承台基坑的位置和标高都要放出来，这样才能有效地控制基坑的放线和深度，防止开挖过多或挖掘不充分；其三，在深基坑工程中，为了提高施工效率，往往采取一种“人-机”相结合的方法。在这样的施工方案下，有关施工技术人员要及时将挖出的某些角落的土方清除干净，然后用挖掘机将其运走。同时在这段时间里，为了避免每一层的桩头受到挖机的直接碾压，要对最底层进行重点保护，避免基桩的被挖斗碰撞，从而有效地确保深基坑的土方开挖工程的施工质量和安全性。

3.深基坑土方开挖施工的安全措施实践研究

3.1 加强围护施工质量控制

在深基坑土方开挖过程中，其中，围护结构的施工起到了至关重要的作用。围护结构的施工，其主要包含着钻孔的咬合桩、地下的连续墙、钻孔的灌注桩之加止性水帷幕等各项复杂性的施工环节。从某种意义上来说，围护结构的施工可以说是在深基坑内，为了在一个安全的环境下高效地完成，需要对养护结构的施工质量进行严格的控制。在围护工程建设过程中，要对防水接缝密封性、护壁深度、底渣厚度等关键施工节点进行严格控制，确保每个关键的工程节点都不会发生安全和质量问题，避免在后期开挖施工过程中发生较大的变形，从而有效地保障了深基坑的土方开挖工程项目的安全完工。

3.2 加强土方开挖施工技术

区别于一般基坑的大开挖方式，在采用内支撑的深基坑进行土方开挖的时候，要将支撑施工对挖土进度的影响降到最低，在开挖过程中，应结合支护系统，尽量按照“分层、分段、对称、时限”的原则进行支护。在实施土方分段开挖时，应充分考虑合理的传力，每个步骤都要进行分块挖掘，以减少单一的开挖截面，并在挖掘过程中进行支撑，从而对基坑的变形进行严格的控制，保证周边建筑和道路的安全。在成层开挖过程中，既要注意静、动两面的稳定性，再根据设计的要求，对坡度进行控制。同时也要防止土方挖掘机械对支撑立柱，地下连续墙，混凝土支撑结构，降水井管等的撞击破坏，在施工过程中应加强对基坑的控制，以上位置周围的土方可以采用人工挖土，在支撑桩的两边尽可能地挖土，挖土高度要控制在0.5 米内。在基坑开挖时，要注意对周围环境的保护，有效地减少基坑、中围护结构和周围环境的不均匀沉陷。土方开挖至某一深度后，架设栈桥，并用长臂式挖土机进行挖土。另外，还应注意土石方吊装的安全措施。在深基坑施工中，采用挖掘机分步开挖，并在施工之前，将各类设备放置在基坑外侧的安全、稳固的基础上。在起重口设置防护网或保护平台，在起重之前，必须对夹具、钢索等进行检查和验收，达到要求后方可起重。提升和放下吊斗和绳索时，必须发出统一的信号，并有专门的人员在上面和下面进行操作。在进行土方吊装作业时，必须仔细地进行，不能用吊斗、吊绳去撞击保护平台或支架。在夜间进行作业时，要有足够的灯光，当遇到大风，暴风雨和地面塌陷时，要立即停止作业。

3.3 全面开展施工验收工作

以深基坑为基础的土方开挖工程施工是一项非常复杂的工程，往往会受到多方面因素的影响，从而产生有关的建筑工程的质量与安全问题，如基坑外部的土壤或支撑结构产生了变形和位移、地下水的变化等一系列的问题。如果出现了这样的问题，很容易造成地下管线的变形和位移，以及道路、建筑物、周围的地面等问题，从而影响到后期的安全和质量。因此，深基坑的土方开挖工程施工单位必须加强安全管理，实施全面的施工检测，并对施工周边的环境展开动态的监测。防止由于各种因素的影响，在深基坑工程建设中，存在着许多安全与质量问题。除此之外，还需要对所有的施工材料和设备进行严格的控制，不要把质量差的建筑材料带到工地，所有的建筑材料都要进行严格的质量检查，检验通过后才能交付使用。对于所有的施工装备，都要进行严格的操作试验，经试验，确认其性能符合规定的要求后，才能投入使用。这样，就能确保深基坑土方施工的顺利进行，对工程进行全面的检查，确保工程能在最安全的施工环境下高效完成。

3.4 建立健全的质控制度

在深基坑工程中，采用该技术需要在施工过程中注意到许多细节问题和质量控制问题。（1）在施工中，要时刻对基坑的深度进行监测，对施工工艺进行合理的控制；同时，对建筑材料及相关零部件的采购进行严格的管理。在订购产品之前，必须对所购买的产品进行检验、鉴定，并向制造企业索要产品出厂合格证、质量检验合格证等证明。大容量的物料及设备适合招标。（2）在进行施工之前，要对实际地基进行勘察，并对施工方案进行编制。具体表现为：水、电、光、防护设备的维持与供应，以及有关场所的空间与交通状况。要想有效地提升管理水平，深基坑工程单位应该综合考虑多种因素，以图纸为依据，以建筑自身状况为依据，加强创新和完善质量管理体制，让其更加适应现代化深基坑工程的需求。在深基坑工程管理体制的构建中，可以充分地发掘出施工管理的重要性，从而为工程建设中的重要项目的决策奠定坚实的基础，并提供充足的理论基础。所以在任何时候都要保证工地的有序、干净，才不会影响到工程的进度。另外，在建筑工程的施工管理上，在材料、设备、人员管理和施工工艺上也需要进一步的探讨和分析。（3）工程的后继工作直接关系到深基坑施工的质量。为此，需要组织有关的专家对挖掘现场进行检验，并进行相应的校核。工程质量检测主要有：勘察地质环境、检测基础承载力和检测工程周边土体的稳定。

3.5 随时准备应付各种突发事件

就深基坑土方施工单位而言，如果要采取最行之有效的安全措施，保证深基坑土方施工安全与质量，对任何突发事件都要作好准备，结合土方挖方工程的施工实践和各方面的要求，制订出一套比较完整的应急计划和预防措施，对有关的责任制进行明确。在深基坑土方开挖施工过程中，可能会出现各种突发事件如地下水突然涌入、土体塌方支撑结构失稳等。因此，施工单位需随时准备应对这些突发事件。首先，要建立健全的应急预案明确各种突发事件的处理措施和责任分工。其次，要设立专门的安全监测团队对施工现场进行实时监测及时发现和处理安全隐患。同时，要配备必要的应急设备和救援人员确保能够迅速响应并采取有效措施应对突发事件。另外，要与相关部门建立紧密合作及时报告和协调处理突发事件确保施工现场和周边环境的安全。最后，要进行定期演练和培训提高工作人员的应急处置能力保证在发生突发事件时能够迅速、有序地进行应对和救援工作。比如，为了在深基坑土方工程中实现全过程安全控制，在几个关键的施工节点都配备相应的安全管理员，从源头上预防建设项目的安全问题，保证了深基坑的土方开挖项目能够在极度安全的情况下高质量完成。通过以上措施的实施，能够有效提升深基坑土方开挖施工的安全水平最大限度地减少事故发生的可能性保障人员和环境的安全。

结语：

总之，本文对深基坑土方开挖施工与安全措施实施进行了深入研究，对于提高基坑施工的效率和安全性具有重要意义。通过深入探讨土方开挖施工的工艺和方法以及相应的安全措施，可以有效避免施工过程中可能出现的问题和安全隐患。希望本文的研究成果能够为今后的深基坑工程施工提供有益的参考和指导。