高層建筑土方開挖施工的技術(shù)探討

王韶忠

浙江恒超工程管理有限公司 317500

【摘 要】土方開挖工程是建筑施工中主要分部工程之一，也是高層建筑施工過程中的第一道工序。本文針對結(jié)合工程實例論述了土方開挖的技術(shù)難點及施工方法，可供參考。

【關(guān)鍵詞】土方開挖；土方施工；施工技術(shù)

一、工程概況

某高層住宅小區(qū)工程位于浙江地區(qū)，總建筑面積為20800m2；由3幢20層的建筑構(gòu)成；局部地下一層，為框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)采用Φ600鉆孔灌注樁。本工程共有12只勘探孔，按照勘探孔綜合柱狀圖來看，土層共分6層。第1層為粘土層，深度約為1.5～5.5m，灰黃、褐黃色，局部為粉質(zhì)粘土。第2層為淤泥質(zhì)粘土，深度約為6～14m，灰色、流塑、飽和、局部為淤泥。第3層為粘土層，深度為2～4m，灰黃、褐黃色，局部為粉質(zhì)粘土。第4層為含礫砂、碎石粉質(zhì)粘土，深度為0.6～3m，灰黃、青灰色，主要成分為可～硬塑狀粉質(zhì)粘土。第5層為強風(fēng)化凝灰?guī)r，深度約為0.6～2m，灰黃、褐黃色，強風(fēng)化，風(fēng)化程度由淺而深漸弱，碎裂或塊石碎石鑲嵌結(jié)構(gòu)。第6層為中風(fēng)化凝灰?guī)r，灰黃、青灰色，中風(fēng)化主要由石英、長石等礦物膠結(jié)而成。

圖1土方開挖場地圖

二、土方開挖的技術(shù)難度

1本工程分布軟土、凝灰?guī)r、礫砂質(zhì)粘土和碎石粉質(zhì)粘土。對于這一些特殊地基上的土，如果選擇土方開挖的施工方案，應(yīng)該在施工前進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)研，對土質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行精確的分析，適當(dāng)?shù)倪x擇土方開挖的方案。

2深基坑土方開挖基坑土方開挖是高層建筑的一部分，它包括各類巖、土質(zhì)場地的基坑工程及土方開挖工程的支護(hù)?；娱_挖是地下工程不可忽視的重要組成部分，也是一個綜合性的巖土工程難題?，F(xiàn)在，隨著城市建設(shè)的規(guī)模變的越來越大，尤其高層和超高層建筑不斷增加，而且很多是在城市中進(jìn)行開挖，基坑周圍通常存在交通要道、已建建筑或管線等各種構(gòu)筑物，所以基坑開挖的一個很重要內(nèi)容就是要保護(hù)其周邊構(gòu)筑物的安全使用。

在土方開挖工程中，常常發(fā)生由于開挖后基坑的坡壁土體在某一坡面產(chǎn)生滑動而下落坍塌的事故。造成這類事故的主要原因有很多，①坡壁太陡或施工單位貪圖省工省力，對土方可能坍塌無設(shè)防；②施工方法欠妥或不正確；③施工環(huán)境與地質(zhì)條件較差；④邊坡頂部荷載太大，當(dāng)邊坡頂部受壓或受震時，坡壁土體的凝聚力、磨擦力減小，并在某一坡面產(chǎn)生剪切力造成滑動而下落坍塌；⑤雨水浸泡，施工場地排水不暢，特別是降雨后，地表徑流進(jìn)入基坑，受水浸泡坡面產(chǎn)生滑動而坍塌；⑥凍融坍塌，冬春之交破土動工時，因晝夜溫差較大，夜凍日化，土體脹縮頻繁，致使土體疏松、土粒之間粘結(jié)力降低，容易出現(xiàn)土方坍塌；這些對整個工程會造成許多不良的后果。

三、施工部署及主要施工技術(shù)

1基坑挖土的形式基坑土方開挖工程量大，若采用人工開挖，勞動強度大，施工進(jìn)度慢，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度。所以，除使用適當(dāng)人工作為輔助開挖外，應(yīng)盡可能采用生產(chǎn)效率高的大型挖土機和運輸機械施工。采用機械挖土?xí)r，可根據(jù)基坑的深度、工程地質(zhì)條件及現(xiàn)場施工條件組織土方開挖施工，常見的挖土方式有：放坡開挖、直立壁無支撐開挖、直立壁內(nèi)支撐開挖、直立壁拉錨開挖。

2開挖工藝放坡開挖工藝。采用放坡開挖時，一般基坑深度較淺，挖土機可以一次開挖至設(shè)計標(biāo)高，所以在地下水位高的地區(qū)，軟土基坑采用反鏟挖土機配合運土汽車在地面作業(yè)。如果地下水位較低，坑底堅硬，也可以讓運土汽車下坑，配合正鏟挖土機在坑底作業(yè)。采用放坡開挖時，要求基坑邊坡在施工期間保持穩(wěn)定?；舆吰缕露葢?yīng)根據(jù)土質(zhì)、基坑深度、開挖方法、留置時問、邊坡荷載、排水情況及場地大小確定。當(dāng)遇有易使邊坡失穩(wěn)的不利情況時，應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗算并進(jìn)行處理。邊坡穩(wěn)定不利情況有：基坑開挖深度大于5 m，存在可能發(fā)生土體滑移的軟弱淤泥或含水量豐富的夾層，邊坡堆荷超載等。在基坑開挖過程中，為防止基坑邊坡的風(fēng)化、松散以及雨水的沖刷，基坑邊坡常采取護(hù)面措施，以保護(hù)基坑邊坡的穩(wěn)定。如采用鋼絲網(wǎng)混凝土護(hù)面法或高分子聚合材料覆蓋等措施進(jìn)行護(hù)坡。放坡開挖基坑內(nèi)作業(yè)面大，方便挖土機械作業(yè)，也為基礎(chǔ)施工提供了足夠的工作面，施工程序簡單，一般會縮短基礎(chǔ)施工工期，經(jīng)濟(jì)效益較好。

直立壁無支撐開挖工藝。直立壁無支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，一般采用重力式水泥土擋墻，具有擋土和止水雙重作用，坑深5～6 m，坑內(nèi)土體可采用反鏟挖土機配合運土卡車在地面作業(yè)。大多數(shù)情況下，地下水位較高，因此很少使用正鏟挖土機下坑挖土方案。直立壁內(nèi)支撐開挖工藝。采用直立壁內(nèi)支撐的基坑，內(nèi)支撐成為組織土方施工的制約因素。內(nèi)支撐減小了施工機械的作業(yè)面，影響挖土機械、運土汽車的效率，增加施工難度。所以應(yīng)合理布置支撐，將內(nèi)支撐對土方施工的制約減到最小。當(dāng)采用機械挖土?xí)r，支撐豎向間距應(yīng)不小于4 m。采用直立壁內(nèi)支撐的基坑，深度一般較大，超過挖土機的挖掘深度，需分層開挖。在施工過程中，土方開挖和支撐施工需交叉進(jìn)行。內(nèi)支撐是隨著土方的分層、分區(qū)開挖，形成支撐施工工作面，然后施工內(nèi)支撐，結(jié)束后待內(nèi)支撐達(dá)到一定強度以后進(jìn)行下一層土方的開挖，形成下一道內(nèi)支撐施工工作面，重復(fù)施工，從而逐步形成支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。所以，基坑土方開挖必須和支撐施工密切配合，根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的工況，確定土方分層、分區(qū)開挖的范圍，分層、分區(qū)開挖基坑土方。

在確定基坑土方分層、分區(qū)開挖范圍時，還應(yīng)考慮土體的時空效應(yīng)、支撐施工的時間、機械作業(yè)面的要求等。土方的開挖工藝還必須與支撐的結(jié)構(gòu)形式、平面布置相配套。如采用周邊桁架支撐形式，可采取島式挖土方案，先行挖去周邊土層，進(jìn)行周邊桁架支撐結(jié)構(gòu)的架設(shè)或澆筑，待周邊支撐形成后再開挖中間島區(qū)的土方，利用中間島區(qū)的土方對坑底的壓力來有效控制支撐施工前的初始變形。當(dāng)采用十字對撐時，由于支撐設(shè)置后會對下層土方開挖的機械化作業(yè)產(chǎn)生制約，所以常采用盆式施工方案，在盡量挖去下層中心區(qū)土方以后，架設(shè)十字對撐式鋼支撐并施加預(yù)緊力，或在挖去本層中心區(qū)域土體以后，澆筑鋼筋混凝土支撐，并逐個區(qū)域挖去周邊土方，逐步形成對圍護(hù)壁的支撐。

這時一般使用反鏟和抓鏟挖土機。進(jìn)行兩層或多層開挖時，挖土機和運土汽車需下至基坑內(nèi)施工，故在基坑適當(dāng)位置需留設(shè)坡道或搭設(shè)施工棧橋，挖土機和運土汽車要能在坡道或棧橋上挖土或裝運土方。挖土一般選用大、中、小型挖土機配合作業(yè)，小型挖土機一般在支撐下挖土，中型或大型挖土機一般停在施工棧橋上向上駁運土或裝車。對于基坑周邊的土，也可以先由小型挖土機集中到抓斗機工作點，再由抓斗機裝車運出。在土方施工中，需進(jìn)行分層、分區(qū)段開挖，穿插進(jìn)行拉錨施工。土方分層、分區(qū)段開挖的范圍應(yīng)和錨桿的設(shè)置位置一致，滿足錨桿施工機械的要求，同時也要滿足土體穩(wěn)定性的要求。

總結(jié)

總之，要對土方開挖施工的所有細(xì)節(jié)都做好周密細(xì)致的準(zhǔn)備工作，從而使其能夠保證整個工程的施工質(zhì)量?？梢哉f，高層高層建筑施工中土方開挖技術(shù)的科學(xué)合理性對其工程的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益起到了關(guān)鍵的作用，對于施工質(zhì)量與施工安全的保障也有著重要的影響。

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