浅谈高层深基坑土方开挖技术

2022-09-11

深基坑是充分利用土地资源的方式之一。随着城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现, 深基坑工程越来越多, 而土方开挖是高层建筑深基坑工程施工的重要工序, 高层建筑的基础占地面积较大, 埋置较深, 土方开挖量大, 给挖运工作带来极大不便, 因此, 合理对深基坑开挖方案进行选择, 对顺利进行土方开挖工作, 加速工程进度, 具有极为重要的意义。

1 土方开挖准备

现场勘查→熟悉并审查图纸→绘制土方开挖图→清除现场障碍物→做好“四通一平” (“四通”:通路、通水、通电、通电话线“一平”:场地平整) →做好降排水设施→地下墓探→修建基坑施工必需的临时设施→做好测量放线工作→准备机具和施工人员。

2 土方开挖方案的选择

土方开挖方法, 一般采用大开口开挖有机械、人工、机械与人工相结合三种方式;如按开挖放坡与否, 又可分为放坡、设支护、放坡与支护相结合以及逆作法。选用何种方法, 应根据工程结构、面积大小、基坑深度、地质条件、地下水位、渗水情况、场地宽窄、周围建筑环境、地面荷载能力、机械设备条件、施工方法及施工成本等综合参考因素, 制定多个方案, 经过比较从中选择一个较经济、可行的开挖方案, 用以指导施工。

(1) 当挖土设备条件具备的情况下, 应尽量采用机械化开挖方案, 以节约劳力, 加速工程进程;而当设备条件不具备的情况下, 针对面积不大、深度较浅、地下水位较低的基坑, 可以用人工进行开挖, 也较为经济。只要合理分配劳动力, 配以小型机具运土, 也可满足工程需求。 (2) 有的基坑底部有多个标高, 较深部位用机械开挖工作面难以展开, 易于超挖。此时可采用机械与人工相结合开挖方案, 上部用机械整片开挖至一平均标高;而个别较窄的、较深的部位则用人工开挖。 (3) 在基坑工程中, 如果是黄土、粘性土、粉土或者砂砾层、碎石土等场地, 宜采用不放坡, 或放坡、分级放坡开挖这种基坑工程造价较低, 施工期较短, 是首选开挖方法。在不允许放坡的狭窄场地条件下, 则宜采用支护不放坡开挖方案, 以节省场地和土方量, 保证周围建筑物安全。当场地留有一定余地, 也可采取放坡与支护相结合的开挖方案, 上部放坡, 下部设支护。 (4) 逆作法多用于多层地下室的土方工程。

3 土方开挖图的绘制

(1) 绘图目的:以土方开挖量最少、运程最短、最经济为目标, 针对高层建筑深基坑场地较狭窄, 基坑较深, 土方开挖量大的特点, 对土方开挖的平面和竖向进行合理的规划, 合理利用场地, 使开挖工作有序地进行。 (2) 绘制土方开挖图应尽量让机械多挖, 减少人工挖方和机械超挖;还应提出支护、边坡保护和降水方案。土方开挖图绘制内容应包括:机械开挖路线顺序及范围、基底各层标高、基坑尺寸大小、边坡坡度、排水沟, 集水井及支护位置、土方运输道路以及挖出土方堆放地等等。

4 基坑的机械开挖方法

4.1 基坑的机械开挖方法

(1) 机械选用:机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、土质、地下水情况、土方量、运距、工地机具设备条件和工期要求等合理选择挖土机械, 以充分发挥机械效率, 节省机械费用, 加速工程进度。 (2) 基坑坡度确定:采用放坡开挖, 应具有稳定的边坡坡度, 以避免坍方, 危害安全施工。确定基坑坡度应根据土质情况、场地大小、地下水情况和基坑深度等综合因素, 同时还要考虑施工环境, 边坡地面荷载等的影响。 (3) 土方开挖方法:土方开挖方法主要有分层挖土、分段挖土、盆式挖土、中心岛式挖土几种, 应根据基坑面积、开挖深度、支护结构、环境等因素而定。

4.2 基坑人工开挖方法

当高层建筑不设有地下室, 基坑较浅, 面积及土方量均不大, 当不具备挖运土方机具时, 也可采用人工开挖方法。采用锹、镐等普通工具, 采取分段、分层开挖, 土方运输多用工效高, 费用低, 施工安全性高的皮带运输机。例如使用25米皮带运输机装土, 运送角度可达30°, 每班能装运土80~100立方米, 每工平均工效为7立方料/班, 工人将挖出之土方装在皮带输送机上运出, 由皮带运输机自行将土装入基坑边上的翻斗自卸汽车上, 运往弃土场。

皮带运输机数量可根据基坑面积及配备人数而定, 较大的基坑可在其边缘配备1~3台皮带运输机将土运送至地面。皮带运输机在基坑内的移动可采用1台3吨汽车式起重机进行, 至平台上后水平运输至附近弃土场堆放。

5 质量安全文明施工要求

(1) 挖掘机作业方向应严格按照土方开挖图进行。分层进行开挖, 机械挖土应严格控制开挖深度, 避免因机械超挖而扰动原状土层。 (2) 机械开挖难以展开的较窄的、较深部位, 应配合人工开挖。 (3) 基坑开挖进行时, 挖土机工作范围内禁止进行其他作业。参与挖土作业的有关工作人员, 必须严格遵守机械的安全操作守则及安全常识教育要求。 (4) 负责人工清理基底的作业人员, 须严格按现场施工技术人员的要求进行作业, 随时留意土壁的变化情况, 如发现裂纹或部分塌落现象, 应立即停止作业, 待处理稳妥后方可再进行清理作业。 (5) 在基坑顶, 需用水泥砂浆砌筑一道拦水坝, 以为保证基坑外的水不流入基坑内。 (6) 土方在施工中的安全防护要点:基槽边1.2m内范围内不得堆放土料及停放机械, 1.2m以外范围内堆土高度不宜超过1.5m;开挖深度如果超过2m, 基槽沿边处必须设两道0.6m和1.2m高的防护杆加密目网封闭, 悬挂危险标志, 并在夜间悬挂红色警示灯, 严禁任何人在悬壁、陡坡下面休憩。开挖土方如遇大雨, 应立即停止施工;雨后必须检查土壁及边坡的稳定情况, 在确保安全无误的情况之下方可继续工作;夜间开挖土方, 应尽量安排在地形平坦、干扰较少和运输道路畅通的地段, 并保证施工时有充足的照明。 (7) 文明施工:1) 在施工之前, 施工队需与政府有关部门协调, 办理相关施工证件, 严格按时限进行施工。2) 土方运输车装土应由专人负责, 车辆出场前需对车上的浮土进行清扫, 车上装载的土方用厚毡布覆盖, 避免由车辆带土上路而给市政道路带来的污染。3) 车辆出施工区域前, 需在道路旁搭设一土方清扫整理操作架, 以防止土方掉落遗撒。