浅议深基坑土方开挖施工工艺及安全施工

'浅议深基坑土方开挖施工工艺及安全施工【摘要】本文结合工程实例，结合实地地质情况，浅谈深基坑土方开挖的施工工艺及控制要点，以及安全施工问题。希望能够为同类工程提供一些可借鉴的施工经验。【关键词】深基坑；基坑开挖；安全施工【中图分类号】TU753.4【文献标识码】A【文章编号】1727-5123(2012)05-025-02土方开挖是深基坑工程施工的重要工序，合理选择基坑开挖方案，对工程顺利进行，缩短工期，具有重要的意义。深基坑土方开挖施工应严格遵循安全技术规范和专项方案规定，严密组织，责任落实，确保施工过程的安全。1工程概况某工程占地总面积5078m2，总建筑面积43374m2,其中地上建筑面积30800m2,地下建筑面积12573m2o拟建建筑物主楼、裙楼及地下楼组成。其中主楼高26层框架核心筒结构，预估柱底最大轴力为25000KN；裙楼高5层框架结构,预估柱底最大轴力为11000KN。主楼与裙楼结构连体；拟建物地下2层地下室，地下室开挖深度11.6〜13.50m。拟建建筑物±0.00设计标高为9.80m。基坑面积为：4600m2,周长为269m。2地质情况 2.1地形地貌。拟建场地为老居民区，已拆迁整平，现为预留建设用地。场地吴淞高程8.866m〜10.03m,最大高差1.17mo2.2工程地质概况。按揭露的先后顺序将各分层地基土岩性特征及分布规律自上而下分述如下：1-1杂填土（Q4ML）；灰色，灰黄、杂色，很湿-饱和，结构松散。主要有软塑-可塑粉质粘土夹较多的碎石、砖瓦碎砾及生活垃圾组成，硬物质大小不等，一般2〜8cm,少量大于20cm,分布不均，含量25〜35,局部大于40%,成分复杂，土质不均匀。填龄大于10年。分布普遍，层厚1.00〜4.600m。1-2素填土（Q4ML）：黄色、褐黄色、灰色，很湿-饱和,结构松散。主要由粉质粘土为主，局部夹含块石、砖瓦碎砾,含量5〜15%土质不均匀，填龄大于十年。分布较普遍，局部缺失。顶板埋深1.00〜3.50m,层顶标高6.14〜8.02m,层厚1.00〜3.50m。2T粉质粘土（Q4AL）：灰褐色、灰色，饱和，软〜可塑,中偏髙压缩性，无摇震反应，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。土质不均，为新近沉积土。该层分布普遍。顶板埋深3.00〜4.80m,层顶标高4.52〜6.79m层厚0.50〜3.00mo2-2淤泥质粉质粘土夹粉土（Q4AL）：灰色，饱和，流塑,局部软塑高压缩性。摇震反应微弱，刀切面收有光 泽，干强度、韧性中等偏低。夹稍密状薄层粉土，单层厚1.00〜2mm,分布不均，具水平层理，局部见白色螺壳碎片。无侧限抗压强度原状土为22.05Kpa,重塑土为5.82Kpa,灵敏度为3.92,属中高灵敏土。局部夹软塑状粉质粘土。土质不均，为新近沉积土。该层分布普遍，厚度大。顶板埋深4.50〜7.50m,层顶标高1.52〜5.29m,层厚33.70〜38.30m。2-3粉质粘土（Q4al）：灰、青灰色，饱和，软塑，中高压缩性。摇震反应微弱，刀切面稍有光泽，干强韧性中等偏低。局部夹薄层粉土、粉砂，土质不均，为过渡相土层。该土层分布普遍。顶板埋深41.00〜43.80m,层顶标高-34.29〜31.21m,层厚11.10〜15.30mo3粉砂（Q4al）：青灰色，饱和，中密，局部密实，中偏低压缩性。矿物成分以石英、长石、云母等，颗粒级配不良。具水平沉积层理。该层分布普遍。顶板埋深54.50〜57.20m,层顶标高-47.51〜44.71m,层厚1.00〜4.00m04含砂粉细砂（Q3al）：青灰色，饱和，中密，中等偏低压缩性。矿物成分以长石、石英、云母组成。颗粒级配不均。局部夹砾石，砾径1〜2cm,少量3〜5cm,成分为石英质、硅质，呈次圆状〜次棱角状，含量〈10〜20%,分布不均匀。该层分布普遍。顶板埋深57.00〜59.30m,层顶标高-49.66〜47.68m,层厚1.10〜3.50m。 5-1强风化泥质粉砂岩(K2P)：紫红色、灰黄色，岩石结构大部被破坏，上部岩芯呈坚硬土夹碎屑状、碎块状，部分残块手捏易碎，岩石强度往下逐渐提高，浸水易软化，全场区分布。顶板埋深59.50〜61.80m,层顶标高-52.13〜49.68m,层厚2.70〜4.00m。5-2中风化泥质粉砂岩(K2P)：紫红色、灰黄色，岩石结构较好，分化较弱，局部夹薄层细砂岩或粉砂质泥岩。岩芯呈短柱〜中柱状，风化裂隙较发育，多呈闭合状，由方解石细脉充填。锤击岩芯声哑，无回弹，有凹痕，易击碎，岩石天然抗压强度平均值frk=10.34Mpa,属软岩，岩体完整性指数为0.65,显示岩体较完整，岩体基本质量等级IV级。全场区分布。顶板埋深63.10〜64.80m,层顶标高-55.18〜53.80m,最大揭露厚度10.90m。1.3水文地质条件。拟建场地位于长江高漫滩，地下水埋藏条件如下：表层1T、1-2层填土累计厚度3.00〜4.80m,勘察期间实测地下水初见水位埋设1.8〜2.10m左右，稳定水位埋深2.60〜3.00m,为孔隙潜水，主要赋存于1填土、2-1粉质粘土和2-2淤泥质粘土夹粉土中，为统一含水层。该含水层富水性一般，透水性较弱(其中1填土透水性较强),主要受大气降水及地表水给影响，补给缓慢，水位呈季节性变化，年升降变化幅度约1.20〜1.6m,下部承压含水层，主要赋予3粉砂和4含砾粉细砂层中，该含水层透水性与富水 性较好，勘察期间实测承压含水水位埋深约为35.00m左右,水量丰富，水位主要受地下水的侧向径流补给影响。下伏基岩含风化裂隙水，富水不均，水量较小。其余岩土层透水性差，富水性弱，可视为相对隔水层。据调查近三年场地最高地下水水位埋设同初见水位大致持平。3深基坑土方开挖1.1土方开挖竖向共分二次。第一皮挖土从（自然地坪相对标高-0.600m）挖至标高-4.40m,挖深3.8m挖土方量约7.3万立方米；第二皮挖土从标高-4.40m挖至基坑底标高，挖深2.00m,局部挖深2.60m,挖土方量约4.0万m3。3.2基坑开挖总的原则是“先远后近，先撑后挖，分层分块、盆式开挖，抽条支撑”开挖支撑施工。遵循时空效应的原理。3.3土方开挖是本工程重要的施工工序，对工期、质量、安全具有重大的影响，土方开挖严格按时空效应进行，采用分层、分块确定各工序的时限。4施工技术措施4.1本基坑工程由于开挖比较深，为进一步控制基坑开挖过程的水平位移，施工中应有效运用监测的规律，土方开挖和支撑的施工工序根据分区、分块、的原则制定。4.2基坑开挖前围护结构、坑内加固与降水达到设计要 求。4.3土方开挖的顺序、方法严格按照设计工况。施工顺序严格按照遵循先撑后挖的原则。每一施工块开挖均盆式开挖先中间，后两边，以在施工过程中尽可能缩短围护结构的无支撑暴露时间、宽度和深度。沿地铁侧留土宽度不小于4倍的单层开挖高度，且最后挖土，以控制围护结构的位移。加强设备投入和现场施工组织，基坑的日出土量不少于3000m3,挖好一块随即把垫层浇完，分块形成底板，在土体开挖结束一周内形成底板。4.4挖土操作分层分段的分层厚度控制在2〜3.5m,施工中严格控制开挖标准，坑底应保留0.2ni后基土，采用人工挖土整平，并防止坑底扰动。4.5挖土运土机械间接压过支撑杆件，必须跨越支撑时采取覆硬质土300mm并铺设走道板架空。作为栈桥，最后场地中央的行车道路挖土边挖边退。栈桥下方的余土采用长臂挖机进行开挖。开挖过程中严禁挖机碰撞围护墙、工程桩、支撑、立柱和井点。挖土时先掏空立柱四周土，以避免立柱承受不均匀的侧向土压力。4.6在基坑开挖过程中，混凝土支撑底部的混凝土垫层应在每层大面积开挖前及时清除干净；工程桩破桩工作应分段及时完成，每段高度不应大于1.0m,并及时运出，现场组织专业截桩队伍，备足劳动力及设备，并加强现场管理确保 截桩紧跟挖土作业同步进行。4.7在基坑开挖阶段基坑边严禁大量堆载，地面超载应控制在20KN/m2以内，并严格控制不均匀堆载。在机械进出口通道铺设路基箱扩散压力。1.8挖土标高控制。机械挖土标高控制在设计标高以上200〜300mm处，余下土方用人工抨平至坑底标高，标高误差和平整度均严格按照规范标准执行。机械挖土接近坑底时，由现场专职测量员用水平仪将水准标高引测至坑底。然后随着挖机逐步向前推进，将水平仪置于坑底，每隔4〜6m设置一标高控制点，纵横向组成标高控制网，以准确控制基坑标高。4.9挖土机械ol.6m3挖机两台,0.25m3挖机4台O1.6m3挖机限在车行道及第一层挖土面上使用，进入第二层挖土面用0.25m3挖机。小型挖机退出基坑用汽车吊吊出。4.10基坑排水。基坑内外设置由排水明沟、集水井构成的集水明排系统，确保能将雨水及污水及时排出坑外。沿围护桩顶四周设置排水明沟，排水沟为400X400,每隔50m设置一个集水井(800X800X800),采用砖砌，砂浆抹面。基坑开挖后在基坑四周及基坑中挖设400X400临时排水沟，排水沟间距为40m,在四周角点处挖设800X800X800集水井。坑内积水及井点降水抽出的水可排至集水井内，再由潜水泵强排至围护桩顶排水沟内，再经沉淀后排入周边道 路的雨水井及污水井内。基础底板土方开挖时，随垫层修筑排水盲沟，并利用底板内的深坑作为集水井，将积水集中至深坑统一由排水泵排放至地表排水沟内。为避免加大实际开挖深度，坑内排水系统排水沟离开围护桩边的距离应至少2mo5深基坑风险分析及应对措施5.1深基坑风险分析防范。①安全巡视。根据发生的基坑工程事故案例可知，基坑在危险发生前都有可辨别的征兆。通过监测和安全巡视，可及早采取措施，避免危险的发生。鉴于以上情况，我们将在本工程施工中设置常设的安全巡视人员，将安全巡视作为一项主要的日常性的工作。安全巡视由技术和安全专业人员组成，直接对项目经理和项目总工负责，定期巡视，并向项目总工提交巡视报告。巡视作业内容包括有：基坑顶：土体塌陷、土体裂缝、渗水、堆截状况等；基坑围护止水帷幕：渗漏、裂缝等；基坑底：土体隆起、坡脚流土等状况；基坑外：周边道路、地下管线及建筑物的监测情况等。②安全救援演习。项目部进场后组织1〜2次安全救援演习。安全救援演习的重点是指挥、通信系统,人员有组织的疏散等。1.2安全网和防护栏杆。安全网和防护栏杆是安全防护的重要措施。①基坑顶部沿基坑周围设置一圈安全栏杆，栏杆采用钢连管，高度1.5m,立杆间距5m,与冠梁上预埋铁 电焊劳，横杆设置2道、扫地杆1道，与立杆由搭扣连接；②行车通道上的栏杆按照基坑周围的栏杆设计布置，并涂醒目的油漆标志；③行车道上的孔口处全部布设安全栏杆，立杆焊接在预留的预埋件上；④沿基坑周围一圈布置不窄于5m的安全网，安全网的固定必须牢固；⑤所有洞、孔口中都设置安全网；⑥严防擅自破坏安全网的行为；⑦严禁在支撑上行走，如因施工需要在梁上行走，须经项目部同意，并做好安全护栏。5.3夜间施工。①夜间施工必须保持良好的照明；②夜间施工必须有专门的安全检查人员负责安全巡视；③安排夜间施工时，白天预先了解相应的道路情况，安排好安全措施。5.4基坑顶荷载控制。基坑顶处荷载的控制是本方案考虑的要点之一。①为避免基坑顶增加额外的荷载，我们专门设置了2个塔吊安装需要的基坑顶作业点，作业前做好20cm厚C25混凝土地坪；②设立专门的巡视小组，检查基坑顶严禁载；③基坑顶部也设置硬化场地，并设置向基坑外侧方向的斜坡，将积水向外排出；④沿基坑顶部一圈设置排水沟和集水井，将积水排入荆州路、霍山路城市雨水管道。5.5土方工程安全要点。①支撑下的铲运机、反铲作业严禁碰撞支撑；②要保证司机人员的注意力充分集中，严禁休息不良好的司机驾驶车辆。6结束语 在深基坑开挖的施工过程中，根据实际地质情况，遵循“先远后近，先撑后挖，分层分块、盆式开挖，抽条支撑”的基坑开挖总的原则；合理选择土方开挖的顺序、方法，并在基坑开挖前做好围护结构和坑内加固工作，进行过程标高控制；同时进行深基坑风险分析与防范，包括夜间施工的安全施工措施，以及荷载控制。本文根据实际工程经验对高大模板的施工过程及注意事项做出了一些浅析与总结，借以为类似工程提出一些借鉴。参考文献1李楠.建筑地基基础工程施工质量验收规范.中国电力出版社，2009.42上海建工集团股份有限公司.深基坑工程施工技术.上海科学技术出版社，2012.5'