談深基坑工程項目土方開挖技術(shù)
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摘要：本文結(jié)合實際案例對深基坑工程土方開挖技術(shù)展開詳細(xì)分析和探討，對土方開挖中可能出現(xiàn)的問題及需要注意的要點進(jìn)行了詳細(xì)說明，以期為深基坑工程施工質(zhì)量提供堅實保障，加大工程的安全系數(shù)。
關(guān)鍵詞：深基坑工程；土方開挖技術(shù)；施工技術(shù)
土方開挖是深基坑工程項目中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，同時也是非常重要的環(huán)節(jié)，土方開挖質(zhì)量決定了建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。為此，應(yīng)對其加大研究力度，對施工場地進(jìn)行詳細(xì)勘查，科學(xué)規(guī)劃方案內(nèi)容，準(zhǔn)確掌握工藝技術(shù)要點，從而強(qiáng)化土方開挖整體效果，以達(dá)到工程的建設(shè)目標(biāo)。
1項目情況
該工程項目南北兩側(cè)靠近城市公路，西側(cè)靠近地鐵口，與地鐵盾構(gòu)通道距離在5.1m左右?；訃L在575m以上，開挖深度7m～14.8m，屬于深基坑施工，需要合理設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)了解可知，電梯井位置的開挖深度可達(dá)到17m?？偼练介_挖量約在18.4萬m3。為確?；拥姆€(wěn)定性，設(shè)置了四道支撐結(jié)構(gòu)，并在支護(hù)外圍以帷幕管樁的方式增強(qiáng)保護(hù)效果，以減少施工變形等問題的產(chǎn)生。
2場地情況
2.1地形地貌特征
場地屬于空地，已經(jīng)做好整平處理，整體地勢較為平坦，地面高度在6.89m～8.84m之間。
2.2巖土層分布特征
根據(jù)對場地的勘查了解到，場地巖土層分布復(fù)雜，包括淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、雜填土等多種類型。下面就將概括巖土層基本情況：（1）雜填土和素填土。呈灰褐色且混有其他雜色，以粉質(zhì)黏土與碎石構(gòu)成。雜填土的松散度高，厚度在2.3m～7m之間。（2）淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土。其中的粉質(zhì)黏土土質(zhì)松軟，強(qiáng)度中等，掩埋在地層3m～5.6m的區(qū)域內(nèi)，厚度約0.3m～2m；淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土流塑性強(qiáng)，埋深區(qū)域在4.2m～7m之間，厚度較大，約8.9m～15.7m。（3）粉土、粉砂夾細(xì)砂。整體埋深深度在4.9m～20.8m，厚度約0.5m～4.2m。（4）粉細(xì)砂。含有適量的云母片，厚度約9m～14.4m，埋深在17m～23m范圍內(nèi)。（5）粉質(zhì)黏土混合中粗砂和卵礫石。松軟度較高，呈流塑性，內(nèi)部卵礫石含量及尺寸不均，多以石英質(zhì)為主，埋深在51m～55m，厚度3.4m～6.8m。（6）強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。風(fēng)化影響較大，破壞嚴(yán)重。埋深在56.7m～59m，厚度約2.4m～8m。（7）中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。部分區(qū)域存在裂隙發(fā)育情況，層頂埋深在60m左右。
3開挖施工工藝
3.1施工流程
根據(jù)工程要求，本項目的土方開挖將以分層開挖為主，將整個場地劃分為四個區(qū)域，以5次挖土完成開挖作業(yè)。開挖區(qū)域劃分如圖1所示。其具體的施工流程為：開挖作業(yè)前一周時間實行基坑降水，將基坑水位線降低到支撐梁以下。第一次開挖深度控制在1.8m，按照由北向南的順序進(jìn)行作業(yè)。土方開挖量約在2.43萬m3，并按照開挖區(qū)域情況設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。首次開挖時間控制在23天，開挖時共使用挖掘設(shè)備4臺、運送車輛60輛。第二次開挖要在一、二區(qū)支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求80%以上才能開展，開挖深度在4.9m，方向則是從北向南逐漸遞進(jìn)。本次開挖土方量在1.6萬m3左右，用時5天。在開挖中，需做好一、二區(qū)箱梁支撐結(jié)構(gòu)，總體工程時長不得超過10天。上述工作完成后，開始第三區(qū)域的開挖作業(yè)，深度仍為4.9m，土方量在5000m3左右。加上支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，總體施工時間在11天左右。之后開始第四區(qū)域的開挖，深度為7.1m，土方量約6.7萬m3，工期控制在12天內(nèi)。開挖中需合理設(shè)置出土道路及通道口，具體位置如圖2所示。第二次開挖由于穿越區(qū)域較多，使用的設(shè)備數(shù)量較多，挖掘機(jī)大小共16臺，渣土車需要80輛.第三次土方開挖作業(yè)要在一、二區(qū)的二層支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到80%后進(jìn)行。該階段開始一、二區(qū)第三次開挖，深度為7.8m，工期約在6天。同樣要在開挖結(jié)束后，在該區(qū)域設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，并檢查支護(hù)效果，總體施工工期不得超過10天。三區(qū)的開挖也應(yīng)遵循一、二區(qū)三層開挖要求，加上支撐結(jié)構(gòu)，總工期控制在11天以內(nèi)（如圖3所示）。本次開挖由于土方量面積較前兩次小，相應(yīng)的設(shè)備、車輛數(shù)量也有所減少。第四次開挖可在三層支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到60%后進(jìn)行。一區(qū)開挖深度10.8m，工期控制在5天以內(nèi)。該環(huán)節(jié)同樣要求設(shè)置兩個出土口，位置同第三次開挖時的一樣。二區(qū)開挖深度在11.69m，工期控制在6天左右。三區(qū)的開挖深度為11.6m，設(shè)置圈梁支護(hù)結(jié)構(gòu)，總工期控制在8天以內(nèi)。該區(qū)域的出土口可直接設(shè)置在棧橋板處，便于土方的快速運出。第五次開挖作業(yè)要求在二區(qū)第四層支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到80%后進(jìn)行。開挖深度控制在14.8m，開挖過程中設(shè)置混凝土墊層與墊板，工期最好控制在6天。該階段屬于最后一次開挖，只設(shè)一個出入口2。為減少設(shè)備運作帶來的影響，可直接以吊裝的方式將設(shè)備吊出施工范圍。
3.2施工方法
第一層土方開挖按照規(guī)范要求逐步落實即可，利用大型挖掘機(jī)以由北向南的順序作業(yè)，挖出的土方要及時裝車運送出去，待挖到指定位置后，挖土機(jī)撤離現(xiàn)場，實施支護(hù)處理。在下層開挖作業(yè)時，下層挖土機(jī)進(jìn)入或離開現(xiàn)場，應(yīng)按照上層挖土機(jī)預(yù)留的斜坡路線行進(jìn)。并要鋪設(shè)走道板，以免破壞基坑結(jié)構(gòu)。下層開挖產(chǎn)生的土方量要求傳到上層挖土機(jī)的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，再裝車運送到指定地點，裝上運土自卸汽車運出工地。開挖至設(shè)計底板標(biāo)高后，基底和基坑邊角等機(jī)械開挖不到之處，要實施人工清理，將松土清至機(jī)械作業(yè)半徑范圍內(nèi)，再用機(jī)械掏取運走。挖土結(jié)束后，在基坑內(nèi)的挖土機(jī)用吊車吊出基坑。
3.3施工要點及樁基、基坑保護(hù)
在土方開挖過程中，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求及流程順序逐步進(jìn)行。在施工期間嚴(yán)格遵守先支撐后開挖的原則，控制開挖深度，禁止出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。由于本項目臨近地鐵，為避免開挖中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，應(yīng)先開展一區(qū)作業(yè)，再開展二區(qū)開挖。在土方開挖過程中，當(dāng)挖掘深度達(dá)到基礎(chǔ)承臺樁標(biāo)高位置后，更換成小型挖掘機(jī)配合人工挖掘方式，按照承臺、地梁、水平線位置要求，展開施工檢測，對于超出標(biāo)線要求的區(qū)域，應(yīng)在每隔2.5m的距離釘入小木橛，在挖至近坑底標(biāo)高時，用標(biāo)尺隨時以小木橛上平棱校核基底標(biāo)高，如有超挖部分，用碎石填充振實。對于場地中的軟土土層，會借助樁基結(jié)構(gòu)增強(qiáng)其穩(wěn)定性。并且在開挖中要檢測樁基承力情況。另外，挖機(jī)和汽車行走路線盡量避開樁位。對于工程樁及支護(hù)樁，要事先測量出位置，要求挖機(jī)操作人員小心輕挖，避開支護(hù)樁。土方開挖前需構(gòu)建區(qū)域排水系統(tǒng)，以降低開挖中水倒灌對基坑帶來的影響。對于特殊區(qū)域，可直接使用潛水泵抽水，控制基坑水位線。現(xiàn)場工作人員要做好調(diào)度指揮、監(jiān)督管控作業(yè)及樁基、基坑保護(hù)作業(yè)，以維護(hù)施工安全。隨著開挖深度的加大，設(shè)置臨時坡道的重要性進(jìn)一步凸顯。從專業(yè)角度來說，坡值即坡面上升高度與水平距離的比值。一般情況下，坡面垂直高度與水平寬度的比值設(shè)定為1:3，同時，坡面要遠(yuǎn)離降水井和立柱樁，以免對坡體的安全性造成不利影響。另外，盡可能減少彎道數(shù)量，縮小彎矩。在回駛過程中，對路面表層實施平整處理，最大限度保證重載彎道路面的平整性。待混凝土墊層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后開挖深層土體，挖至井底后，澆搗混凝土墊層。支撐結(jié)構(gòu)的主要作用是增強(qiáng)基坑的安全性，確保施工的正常開展。但支撐結(jié)構(gòu)可承載的重力負(fù)擔(dān)有限，再加上機(jī)械設(shè)備的重量較大，所以應(yīng)使機(jī)械設(shè)備行進(jìn)路線遠(yuǎn)離支撐結(jié)構(gòu)。在土方開挖過程中，指派專人深入現(xiàn)場開展旁站監(jiān)督，實時觀察坑壁的變動情況，并如實記錄現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)。一旦察覺坑壁位移幅度超過預(yù)期限度，第一時間暫停施工，通過施工現(xiàn)場負(fù)責(zé)人的處理，保障基坑的穩(wěn)定性。如果施工場地的土質(zhì)條件較差，則要開展均衡施工，以保障基坑周圍土體受力的均衡性。在基坑周圍布設(shè)排水溝，使用潛水泵抽出多余水分，以免地下水上涌影響基坑的穩(wěn)定性。另外，還要統(tǒng)一安排車輛運離現(xiàn)場堆放的土體。需要格外強(qiáng)調(diào)的是，運輸車輛不得停放在基坑邊緣，以免造成基坑坍塌。
4結(jié)語
本文通過實際案例分析，對土方開挖的流程、施工方法及重點內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)說明，希望對相關(guān)從業(yè)人員有所幫助，以此來加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低土方開挖復(fù)雜度與危險性，保證工程的施工質(zhì)量。
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作者：施冠洲 單位：江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局805隊