談高層建筑深基坑土方開挖技術(shù)

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關(guān)鍵詞：高層建筑；深基坑；土方開挖；技術(shù)管理

土方開挖作為基坑工程中的重點(diǎn)項(xiàng)目，土方開挖作業(yè)的好壞關(guān)系著整個(gè)基坑工程質(zhì)量的優(yōu)劣。當(dāng)前，高層建筑工程土方開挖量大，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，若繼續(xù)采用傳統(tǒng)的明挖法不利于土方開挖安全性的保證。因此，為有效解決深基坑開挖問題，確保高層建筑施工質(zhì)量，本文以沁園春A地塊一期工程深基坑開挖工程為例，分析其存在的問題，提出適合本工程土方開挖的關(guān)鍵技術(shù)，并借助信息化技術(shù)對(duì)土方開挖施工技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測［1-2］。

1工程概況

沁園春A地塊一期工程場地位于三明市新市中路東南側(cè)。經(jīng)現(xiàn)場勘察，本工程現(xiàn)場地勢平坦，場地內(nèi)無構(gòu)建物，基坑北側(cè)距建設(shè)紅線最小距離僅為1.5m，東側(cè)臨近既有住宅建筑，住宅建筑為磚混結(jié)構(gòu)。南側(cè)為市政道路，距道路邊線為5m，，西側(cè)為高層住宅建筑小區(qū)。根據(jù)工程規(guī)劃，本工程建設(shè)9棟住宅建筑，兩個(gè)相鄰長方形基坑,，兩個(gè)基坑長度均為65m，寬度均為45m。根據(jù)工程勘測，基坑周邊環(huán)境條件良好，基坑紅線內(nèi)無需要保護(hù)的建(構(gòu))筑物；臨近道路與地下室結(jié)構(gòu)最小距離為10.0m。為確?；娱_挖和土方運(yùn)輸順暢，總體上從北側(cè)開始向南側(cè)退挖，以形成施工平行流水作業(yè)局面；同時(shí)采用分層分段開挖，上層上層大面積開挖采用大功率挖掘機(jī)以加快施工進(jìn)度，下層基礎(chǔ)部分采用小型機(jī)械進(jìn)行開挖，下層需加鋼板或箱板墊防止挖機(jī)下陷。同時(shí)，基坑四周應(yīng)嚴(yán)格控制堆載，不得超過15kN／m2，及時(shí)排除地表及基坑水，保持基坑干燥。

2本項(xiàng)目土方開挖施工重點(diǎn)和難點(diǎn)

2.1開挖工程量大，支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣

本工程基坑開挖工程量大，土方開挖、外運(yùn)工程量大。同時(shí)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括圍護(hù)樁、鋼支撐、樁間噴射混凝土等結(jié)構(gòu)，較其他建筑深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此導(dǎo)致施工困難，要求施工單位加強(qiáng)土方開挖優(yōu)化組織，合理選擇土方開挖技術(shù)。

2.2基坑周圍環(huán)境復(fù)雜

本工程中，建筑紅線距市政道路最小距離僅為10.0m，基坑開挖施工易造成周圍構(gòu)建物、道路沉降變形，需要密切關(guān)注基坑開挖期間沉降變形監(jiān)測，對(duì)明挖基坑的穩(wěn)定帶來一定程度的威脅。此外，本工程影響范圍內(nèi)分布有高壓電線及地下管線等。深基坑開挖過程中，可能引起基坑土體位移，破壞土體平衡，引起周圍高壓線路及地下管線受到破壞，如處理不當(dāng)就會(huì)引發(fā)施工安全事故。為改善該問題，本工程土方開挖過程中加強(qiáng)基坑水平位移和支撐軸力監(jiān)測，并密切關(guān)注周圍構(gòu)建物沉降變形情況，確?；娱_挖期間基坑及周圍構(gòu)建物、道路穩(wěn)定。

2.3工程緊，工程機(jī)械多

本工程中，規(guī)劃土方開挖時(shí)間僅為30d，且需要與基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)同步實(shí)施，工期緊，施工現(xiàn)場工程機(jī)械多，部分工程機(jī)械施工作業(yè)半徑不足，影響工程施工進(jìn)度和施工效率。針對(duì)該問題，本工程采用分區(qū)、對(duì)稱施工技術(shù)方案，按工程機(jī)械半徑合理劃分土方開挖區(qū)段，待本區(qū)段開挖完成后轉(zhuǎn)移下一區(qū)段，滿足工程現(xiàn)場流水作業(yè)要求。

3土方開挖施工技術(shù)要點(diǎn)研究

本工程中，兩個(gè)基坑同步流水施工，施工順序?yàn)椋旱谝浑A段土方開挖→沖鉆孔灌注樁→冠梁施工→冠梁錨索施工→第二階段基坑開挖→圍護(hù)樁間土支護(hù)施工→腰梁及錨索施工→第三階段開挖至底板。本文分階段分析土方開挖施工技術(shù)要點(diǎn)。

3.1第一階段土方開挖

開挖第一級(jí)基坑支護(hù)護(hù)坡及平臺(tái)，按自然放坡形式開挖護(hù)坡噴錨工作面。整體開挖深度為2.3m，局部開挖深度為3.6m。第一階段開挖過程中，機(jī)械開挖距樁體、承臺(tái)距離≮300mm。機(jī)械開挖自樁體300mm處以倒退行駛方式開挖（如圖1所示）。第一階段開挖時(shí)，遵循分層開挖原則，淤泥層開挖深度控制在1m以內(nèi)，非淤泥層開挖厚度控制在2m以內(nèi)。

3.2土方開挖第二階段

基坑沖鉆孔灌注樁、冠梁和冠梁錨索施工完成后，開展第二階段土方開挖，分層開挖至-7.0m，分層開挖厚度2.0m?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)附近采用人工開挖方式，其他區(qū)域采用機(jī)械開挖方式?；舆吰掳醋匀环牌?，由第二階段開挖土方至第一階段平臺(tái)，經(jīng)第一階段平臺(tái)挖掘機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)至土方堆放區(qū)域（如圖2所示）。

3.3土方開挖第三階段

土方開挖第三階段，基坑開挖至設(shè)計(jì)深度，采用階梯式開挖方法進(jìn)行自然放坡，分層開挖深度不超過2.0m，基坑底部土方留300mm人工清槽區(qū)域。基坑開挖至坑底后，基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，沿基坑底部按順時(shí)針方向開挖放坡區(qū)域階梯，以起始點(diǎn)位置作為土方外運(yùn)收口區(qū)域，整平10m寬臺(tái)階并填實(shí)800mm厚廢磚渣，供土方外運(yùn)車輛通行。人工清槽完成后，挖機(jī)采用倒退開挖方法開挖土方外運(yùn)出口（如圖3所示），其余土方經(jīng)人工修整后通過塔吊設(shè)備外運(yùn)。3.4土方堆放本工程中，在基坑頂部距邊緣5m處設(shè)置土方臨時(shí)堆場，開挖后土方當(dāng)班清理，當(dāng)班不能清理時(shí)停止開挖。根據(jù)工程設(shè)計(jì)，基坑頂部3m范圍內(nèi)允許荷載為10kN/m，禁止土方堆放超過3m控制線，并限制運(yùn)輸車輛行駛路線和區(qū)域，避免因基坑邊坡荷載過大引起坡體位移。

3.5支護(hù)樁及疏干井保護(hù)措施

為防止基坑機(jī)械開挖破壞支護(hù)樁和疏干井結(jié)構(gòu)，影響基坑邊坡穩(wěn)定性和集水降水效果，本工程制定并落實(shí)現(xiàn)場保護(hù)措施：①支護(hù)樁開挖。為降低施工機(jī)械車輛施工對(duì)支護(hù)樁的擠壓作用，避免引起樁位偏移，本工程對(duì)土方外運(yùn)出口影響行車路線的支護(hù)樁進(jìn)行開挖、割樁、回填處理，待基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高且機(jī)械退場后重新鉆孔；②機(jī)械開挖統(tǒng)一指揮。臨近支護(hù)樁和疏干井機(jī)械開挖時(shí)，由專人進(jìn)行盯測，加強(qiáng)現(xiàn)場指揮，防止超挖。必要時(shí)，先由人工開挖支護(hù)樁、疏干井附近土方，再使用機(jī)械沿開挖深度倒退開挖土方；③合理劃分人工開挖區(qū)域。機(jī)械開挖前，預(yù)留300mm厚人工開挖土方，邊坡人工開挖土方厚度為150~300mm，滿足基坑開挖標(biāo)高和邊坡坡度控制要求，減少機(jī)械開挖對(duì)支護(hù)樁、邊坡的擾動(dòng);④隨挖隨封底，沿底板至支護(hù)樁邊線澆筑毛石混凝土墊層，樁墻內(nèi)邊凹槽清理干凈，不得夾泥。承臺(tái)部位采用人工開挖方式，嚴(yán)禁采用機(jī)械開挖；⑤分層回填?；娱_挖后，盡可能減少基坑暴露時(shí)間，地下室施工完成后，沿地下室外墻與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間隙分層回填土方，回填土方采用密實(shí)度大于0.94的黏性土，并配合進(jìn)行防水施工。

4施工質(zhì)量監(jiān)測

由于本工程基坑施工環(huán)境較為復(fù)雜，基坑周圍為市政道路、既有建筑，且距基坑紅線較近，基坑施工可能造成周圍構(gòu)建物、道路不均勻沉降，進(jìn)而影響構(gòu)建物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和基坑施工安全。本工程中，施工單位在基坑內(nèi)布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)260個(gè)，重點(diǎn)監(jiān)測基坑土方開挖、基坑降水和注漿加固階段基坑變形位移情況，全面、及時(shí)掌握基坑及周圍構(gòu)建物位移、沉降數(shù)據(jù)，為基坑施工提供有效數(shù)據(jù)支持，保證周圍環(huán)境的安全和施工順利進(jìn)行［3-4］。

4.1地下水位

基坑開挖過程中，基坑圍護(hù)周邊地下水位變化幅度一般在0.51~0.72m，反映出圍護(hù)止水效果良好。

4.2水平位移

按照土方開挖的3個(gè)階段進(jìn)行圍護(hù)樁體的水平位移監(jiān)測，可見最大水平位移-26mm，在報(bào)警范圍之內(nèi)，留土護(hù)壁措施對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移控制有效

4.3支撐軸力

水平環(huán)形梁和支撐梁混凝土澆筑完成后，隨著挖土加深，支撐軸力很快增大，挖土到第3階段軸力達(dá)到峰值，普遍在10000~11000kN，均在報(bào)警值16000kN范圍內(nèi))。

5結(jié)語

從土方開挖過程及各方面數(shù)據(jù)分析來看，土方保質(zhì)保量的完成了基本工作，基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)良好，基坑這戶穩(wěn)定，達(dá)到了基坑降水的基本要求，通過本工程總結(jié)以下結(jié)論：（1）開挖方式選分區(qū)、分段開挖原則，組合采用機(jī)械開挖和人工開挖方法，嚴(yán)禁超挖，防止土方開挖破壞邊坡穩(wěn)定性和圍護(hù)結(jié)構(gòu)完整性。（2）加強(qiáng)基坑土方開挖過程中施工監(jiān)測是保障施工安全的重要措施。施工單位應(yīng)根據(jù)基坑周圍環(huán)境、施工進(jìn)度、施工技術(shù)方案等因素合理確定監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)，布設(shè)各構(gòu)建物、基坑邊坡、基坑底部監(jiān)測點(diǎn)，確?；颖O(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、完整性，預(yù)防和控制基坑變形失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

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［4］王鋼.高層建筑深基坑土方開挖技術(shù)分析［J］.建材與裝飾，2018（10）：41.

作者：何環(huán)環(huán) 單位：福建一建集團(tuán)有限公司