深基坑開挖技術(shù)探討

王敏

【摘 要】基坑工程主要包括基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)與施工和土方開挖，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。本文主要討論了深基坑開挖的有關(guān)技術(shù)問題。

【關(guān)鍵詞】深基坑；開挖；技術(shù)；探討

【Abstract】The foundation pit engineering mainly includes the design and construction of the foundation pit support system and earth excavation. It is a comprehensive and systematic project. This paper mainly discusses the related technical issues of deep foundation pit excavation.

【Key words】Deep foundation pit；Excavation；Technology；Discussion

1. 前言

（1）深基坑是指開挖深度超過5米（含5米）或地下室三層以上（含三層），或深度雖未超過5米，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的工程?；庸こ讨饕ɑ又ёo(hù)體系設(shè)計(jì)與施工和土方開挖，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。它要求巖土工程和結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員密切配合?；又ёo(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，在地下工程施工完成后就不再需要。

（2）深基坑開挖，應(yīng)認(rèn)真研究整個(gè)建筑工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、氣象資料、編制施工組織沒計(jì)?；娱_挖工程施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：開挖機(jī)械的選定，開挖程序，機(jī)械和運(yùn)輸車輛行駛路線，地面和坑內(nèi)排水措施，冬季、雨季、汛期施工措施等?；娱_挖前，必須對鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下管線進(jìn)行調(diào)查，摸清其位置、埋設(shè)標(biāo)高、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)形式，并反映在基礎(chǔ)開挖施工平面圖上。

2. 深基坑開挖一般分為無支護(hù)放坡開挖和有支護(hù)開挖兩種方式

2.1 無支護(hù)放坡開挖較經(jīng)濟(jì)，無支撐施工，施工主體工程作業(yè)空間寬余，工期短。適合于基坑四周無鄰近建筑及設(shè)施，有空曠處可供放坡的場地。適用于硬塑、可塑粘土和良好的砂性土。對于軟弱地基不宜挖深過大，要對地基進(jìn)行加固。

放坡開挖應(yīng)選擇合理的坡度和恰當(dāng)?shù)呐潘胧员ＷC開挖過程中邊坡穩(wěn)定性。開挖的斜面高度應(yīng)考慮施工安全和便于作業(yè)。當(dāng)達(dá)不到這兩個(gè)要求時(shí)，可采用分段開按，分段之間應(yīng)設(shè)置平臺。為防止大面積邊坡表面強(qiáng)度降低，有時(shí)需要對坡面采取保護(hù)措施，如砂漿抹面等。

2.2 有支護(hù)開挖，是在場地狹小，周圍建筑物密集，地下埋設(shè)物多的情況下，先設(shè)置擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)，然后沿支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)垂直向下開挖，需要對支護(hù)結(jié)構(gòu)采取支撐或錨拉措施的，則邊支撐（錨系）邊開按。

（1）不設(shè)置內(nèi)支撐的支護(hù)開挖有擋墻支護(hù)、擋墻加士錨支護(hù)、重力式擋墻支護(hù)等由于不設(shè)內(nèi)支撐，有較寬闊的工作面，土方開挖和主體工程施工不受干擾，在開按深度較淺、地質(zhì)條件較好，周圍環(huán)境保護(hù)要求較低的基坑，可考慮選用。

（2）設(shè)置內(nèi)支撐的支護(hù)開挖，是用鋼筋混凝土或裝配式鋼支撐，與支護(hù)結(jié)構(gòu)組成支護(hù)體系，維護(hù)基坑穩(wěn)定的一種開挖方式，適合于軟弱地基。

（3）對于開挖面積較大，基坑支撐作業(yè)較復(fù)雜、困難，施工場地緊張的基坑，可將基坑中間先開挖，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)先留士堤，待部分主體工程施工后，將斜撐支在主體工程結(jié)構(gòu)上，開挖靠近支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)士體，這是“中心島”開挖法。

（4）對于深度很大的多層地下室基坑開挖，可先施工地下連續(xù)墻作為地下室的邊墻或基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承柱，然后向下開挖至第一層地下室底面標(biāo)高，并澆筑該層梁板樓面工程和該層內(nèi)的柱子或墻板結(jié)構(gòu)，則成為地下連續(xù)墻的支撐。然后逐層向下開挖并澆筑地下室；與此同時(shí)向上逐層進(jìn)行地面以上各層結(jié)構(gòu)的施工，直到工程結(jié)束。這種開挖施工方式被稱之為“逆作法”。

2.3 合理的開挖程序及開挖施工參數(shù)是確保基坑穩(wěn)定和控制基坑變形符合設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵，各種地層的基坑開挖施工均應(yīng)滿足以下基本要求：

（1）有支護(hù)基坑要分層開挖，層數(shù)為n+1，n為基坑內(nèi)所設(shè)支撐的道數(shù)。每挖一層及時(shí)加好一道支撐或設(shè)好一道錨桿；

（2）對設(shè)內(nèi)支撐的基坑，在每層土開挖中，同時(shí)開挖的部分，在位置及深度上，要以保持對稱為原則，防止基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)承受偏載；

（3）確定支撐及圍檁或拉錨的質(zhì)量要求，特別是加工及安裝的允許偏心值，并在施工管理中，加強(qiáng)對支撐構(gòu)件、拉錨構(gòu)件的生產(chǎn)及安裝質(zhì)量的保證措施；

（4）規(guī)定施工場地、士方、材料、設(shè)備的堆放地及堆放量，限定基坑旁邊的超載；

（5）確保排水、堵水及降水措施，嚴(yán)防支護(hù)墻體發(fā)生水土流失而導(dǎo)致基坑失穩(wěn)；

（6）合理確定地基加固的范圍及質(zhì)量要求以及檢驗(yàn)方法；

（7）配備滿足出土數(shù)量和時(shí)間要求的開挖設(shè)備、運(yùn)輸車輛以及道路和堆場條件；

（8）提出監(jiān)測設(shè)計(jì)，落實(shí)按監(jiān)測信息指導(dǎo)施工和防止事故的條件。

3. 根據(jù)國內(nèi)有流變性軟土地區(qū)基坑開挖實(shí)踐，人們認(rèn)識到基坑開挖支撐施工過程中的每個(gè)分步開挖的空間幾何尺寸和擋墻開挖部分的無支撐暴露時(shí)間 ，對基坑支護(hù)墻體和坑周地層位移有明顯的相關(guān)性，這里違反基坑開挖中的時(shí)空效應(yīng)的規(guī)律性。

3.1 選擇基坑分層、分步、對稱、平衡開挖和支撐的順序，并確定各工序的時(shí)限是必要的。在施工組織設(shè)計(jì)中定出如下的施工參數(shù)：

Ni——開挖分層的層數(shù)；

ni——每層分部的數(shù)量；

Tci——分部開挖的時(shí)間限制；

Tsi——分部開挖后完成支撐的時(shí)間限制；

Pi——支撐預(yù)加軸力（采用鋼支承時(shí)）；

B、h——貼靠檔士墻的支承土堤每步開挖的寬度和高度；

Tr——每步開挖所暴露的部分墻體，在開挖卸荷后無支撐暴露時(shí)間。

3.2 關(guān)于開挖機(jī)具，有支護(hù)基坑的機(jī)械開挖常采用抓斗挖土機(jī)（圖1），對于大型基坑也可采用正向鏟、反向鏟等，并輔以推土機(jī)等機(jī)械設(shè)備。

3.3 抓斗挖土機(jī)可用來挖砂士、粉質(zhì)粘土或水下淤泥、開挖沉井中的水下土方最為合適。抓斗挖土機(jī)一般以吊機(jī)或雙筒卷揚(yáng)機(jī)操作，用吊機(jī)操作時(shí)，吊車應(yīng)放在穩(wěn)固基礎(chǔ)上，對于剛度差的井壁周圍可能沉陷，吊車至少離開井壁2～5m，而且井壁支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮該荷載的傳遞。用卷揚(yáng)機(jī)操作時(shí)，常在坑頂裝設(shè)臨時(shí)吊架。

3.4 正向鏟挖士（圖2）具有強(qiáng)制性和較大的靈活性，可以直接開挖較堅(jiān)硬的土和經(jīng)爆破后的巖石、凍土等；可開挖大型基坑，還可以裝卸顆料材料。正向鏟開挖停機(jī)平面以上的土，在開挖基坑時(shí)要通過坡道或大型吊車將其吊入坑內(nèi)開挖。

3.5 反向鏟挖士機(jī)（圖3）的強(qiáng)制力和靈活性不如正向鏟，只能開挖砂土、粉質(zhì)粘土、粉土等較松散土層，它是開挖停車平面以下的土。因此，它可以挖濕土，坑內(nèi)僅設(shè)簡易排水即可?？颖谥ёo(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮反向鏟挖土機(jī)的傳力。

3.6 拉鏟（索鏟，見圖4）的強(qiáng)制性較差，只能開挖砂土與粉質(zhì)粘土等軟土，坑內(nèi)僅設(shè)簡易排水即可開挖濕土，可用于大型基坑和溝渠的開挖。拉鏟大多用作將土棄在土堆上，也可以卸到運(yùn)輸工具上。與反鏟比較，它挖土和卸土半徑較反鏟大，但開挖基坑的精確性較差。

3.7 采用上述機(jī)械挖土?xí)r，基坑必須有滿足機(jī)具工作的足夠尺寸，且在設(shè)計(jì)標(biāo)高以上和坑壁支護(hù)以內(nèi)各留一層土體用人工或其他可靠的方法開挖清理，以防止破壞基底原土和損傷坑壁支護(hù)。

土方運(yùn)輸工具有自卸汽車、拖拉機(jī)拖車、窗窄軌鐵路翻斗車，此外，還可用皮帶運(yùn)輸機(jī)、索鏟挖土機(jī)等調(diào)運(yùn)土方。

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[文章編號]1619-2737（2018）06-18-905

[作者簡介] 王 敏（1978.11-），女，工作單位：浙江中林勘察研究股份有限公司。