深基坑土方开挖施工技术.pdf

'深基坑土方开挖施工技术蔡鹭锋(厦门市篑笤新市Nq-_程监理有限公司，福建厦门361000)摘要：笔者以厦门某工程大面积土方开挖施工为例，介绍了开挖过程中采取的主要施工方法和基坑质量控制措施。该工程基坑严格按设计和规范规定的要求进行施工，在土方开挖及降排水施工的处理上，取得不少好的经验。对该工程深基坑的施工作总结性的论述，为相似工程提供参考。关键词：深基坑；土方开挖；施工中图分类号：TU753文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)04—0142—031工程概况厦门某建筑大厦由一期和二期项目组成，项目一期为1号楼；项目二期由2—4号楼组成。项目占地共17865．82m2，总建筑面积为44984．692n12。一期项目中的1号楼楼高8层，地下室设有2层，基础采用高强度预应力管桩，主体采用筋混凝土框架结构，建筑物±0．000为黄海高程17．15nl，地下室开挖深度在11．4～9．4m(施工平面图见图1)。图1施工平面图1．1周围环境场地南侧为环湖里大道绿化带，用地红线距环湖里大道非机动车道有16m，南侧地下室外墙距用地红有9．30m，场地的东侧为城市规划道路，用地红线距规划路的机动车道路有4m，东侧地下室外墙距用地红线有7．8m，场地北侧为本科技研发中一t：,--期用地，场地西侧与某集团中心用地共用红线，地下室外墙西侧距红线为6．2m，距该集团中心1号楼外墙有13．6m，2号楼地下室外墙有25．6m．本研发中心建筑层高为8层，基础采用预应力管桩。东侧新增城市道路暂无煤气、供水压力管线。1．2工程地质、水文地质情况拟建场地位于湖里大道东段与墩上路交汇处的西北边，场地原始地貌属坡残积台地。地势由南向西北，现已回填整平，地势相对较为平坦开阔。根据该工程的岩土工程勘察报告，本场区岩土层自上而下依次为：①杂填土；厚度0．3—5．40m；②坡积粉质粘土；厚度3．30一8．10m；③残积砂质粘性土；厚度6．0—17．90m；④全风化花岗岩；厚度为0．45～14．60m。场内地下水类型主要为潜水，地下水主要赋存运移于坡积粉质粘土②、残积砂质粘性土③、全风化花岗岩④的孔隙及各风化的基岩层的裂隙中。场地地下水主要接受大气降水的下渗补给及外围西南侧地下水的侧向渗透补给，并总体顺原地形倾向由西南向东北方向渗流排泄。场地内除上部杂填土①透水性较好外，其余各岩土层均属弱透水和弱含水层，富水性差，地下水量总体不大。2深基坑施工技术2．1施工顺序根据目前现场的施工条件，结合现场和地质环境情况，拟定以下施工顺序：坡顶排水沟施工一降水井施工一土方开挖一土锚施工一喷射混凝土施工一土方开挖至坑底一竣工验收一场地移交。2．2土方开挖原则与施工根据设计图纸及场地地质条件，本基坑拟分4—5层开挖，每层开挖深度不超过2Ill，开挖过程严格遵守“先撑后挖，严禁超挖”的坑槽挖土原则，同时根据基坑监测数据，调整开挖深度及开挖范围，做到信息化施工；在土方开挖前，认真熟悉预应力管桩的施工资料，对桩顶未送至设计标高的工程桩的桩位在土方未开挖前做好标识，避免工程桩在土方开挖中被挖掘机碰伤。2．2．1开挖机械选择第二层土方开挖中管桩较稀时和第一层土方开挖时选用进口型履带式1m3反铲挖机；第二层土方开挖中管桩较密时和第三层土方开挖时选用进口型履带式0．7m3反铲挖机，以免碰坏工程桩。2．2．2开挖路线及车辆行驶路线基坑开挖以机械开挖为主，人工修理边坡和清理坑底为辅，自卸汽车运土、弃土。开挖由南到北，由西到东，分区开挖，每个开挖区安排两个作业面，其中一个为沿基坑围护四周开挖6m宽边槽的开挖作业面，以满足喷锚施工工作面的要求；另一个作业面为基坑大面积土开挖。开挖方法为反向逆向循环渐进的施工方法，车辆从主人口进场后直接由坡道下至基坑，装土后直接由坡道驶出基坑。基坑坡道采用双车道，坡面填碎碴以防陷车。坡道 处管桩需提前截桩，以保护管桩。开挖施工中沿基坑周边设置渗水、积水坑，用潜水泵抽水、排水，且利用流水段开挖层次高差作为降水、排水措施。基坑开挖前先放基坑开挖边线及每层开挖的坡底线，基坑开挖中，随基坑开挖进程逐个放出每个承台挖土边线和挖土标高，以及时控制机械挖土和人工清土。2．2．3土方开挖施工(1)基坑开挖层次标高。第一层开挖至设计标高一1．50，开挖深度在1．2～3．0m；第二层开挖至设计标高一3．50，开挖深度2m；第三层开挖至设计标高一5．50，开挖深度2m；第四层开挖至设计标高一7．50，开挖深度2nl；第五层开挖至设计标高一9．50，开挖深度2m。(2)开挖顺序自南往北推进，东西两侧向中间集中推进，机械运行路线为反向逆行接力式循序渐进的开挖，开挖型式采用沟端开挖、单沟侧面开挖和挖宽沟相结合的形式，汽车为单侧向装土。(3)汽车场内层次间上、下交通运行拟采用斜坡道直接下坑底的平面开挖运行，坡道净宽8rn，i=1：6。(4)在开挖过程中应预先挖出一些II缶时集水坑，将基坑内的水导入集水坑中，通过水泵将坑内的水抽至地面上的集水坑，再通过城市污水管排走。2．2．4土方开挖施工要点(1)土方开挖必须严格按照本方案设定的顺序进行分段分层开挖，严格做到开挖一层，支护一层；上层未支护完、混凝土未达到设计强度的100％，不得开挖下一层，同时不得在大雨天开挖施工。(2)机械开挖应留300mm的土层用于人工清底、修坡、找平，以保证基底标高和边坡坡度正确、平整，避免超挖和土层遭受扰动。(3)土方开挖前必须先放边坡线，土方开挖中必须随开挖进度放出各承台的开挖边线及各承台的开挖标高，以便及时控制开挖深度及边线，避免超挖或开挖不足，以避免夯填土或大量的人工挖土和大量的人工运土。(4)坑底人工的清土、基坑边角部位和桩边机械开挖不到之处的土方应配备足够的人工及时清运至挖机作业半径范围内，及时通过挖机将土方挖走，以免误工误时。(5)基坑开挖尤其是最底一层开挖中必须特别小心，避免挖斗碰撞基桩；在各层开挖中均应避免挖机直接碾压桩头，若挖机无法避开密集的桩头时，需先截掉部分桩头。2．3坡顶排水沟及防护栏施工(1)坡顶排水沟施工。据设计图纸中提供的数据，每10m及各个剖面的转点测放出剖面坡顶排水沟中心轴线的平面位置(坡顶线往外0．65nl处为排水沟中心位置)，打竹片桩做记号，再用水准仪测出该点的高程，结合设计图纸中提供的高程及尺寸计算出该点的开挖深度及宽度，用挖掘机进行开挖施工，人工配合基底及坡顶整平。排水沟采用12墙机砖砌筑，沟底用MIO砂浆抹平。排水沟高度及宽度按设计图纸中尺寸(300x300lnln)进行砌筑施工。排水沟按0．3％的坡度从中间向两边排水，在四个角点位置各设置一组沉淀池对坡顶的地表水、外界流水及基坑内抽出的积水进行三级沉淀处理后再排人市政管道网。(2)防护栏施工。防护栏采用科8壁厚3咖的钢管组装而成。栏杆立柱采用钢管立柱，每4llfl设置1根，埋深1m，露出地面高度为2m；栏杆横向利用钢扣件固定钢管，每0．5In设置一道。防护栏杆设置在排水沟与坡顶边线中间，即坡顶边线往水沟方向0．5m。2．4降水和降水井施工为防止地表水渗入，软化坡顶土质，影响基坑的稳定及施工的安全，可在坡顶或坡底沿线的位置，并结合施工现场的状况布置4—8个口径300mm、深度不小于25nl的降水井或明挖砖砌集水井进行降排水，确保施工时水位低于基底面不小于0．5m。降水井派专人定时进行巡视，水位超过警戒水位时，立即用抽水泵进行抽水作业，以确保水位满足施工规定的要求。降水点布置根据平面布置图和现场实际地形情况布设。3质量控制在基坑开挖之前，对相关已有工程项目的调查研究发现，已往施工的类似深基坑工程中基坑坡顶水平位移存在不足与缺陷所占的比例最高，为72．50％。究其原因，主要是地面超载、基坑降排水不当造成的，与土方开挖顺序不合理、开挖速度过快及支撑混凝土养护时间不足也存在一定的相关关系。结合本工程的实际，在基坑开挖期间对不同的工序采取对应的施工预防措施。在本次基坑围护工程施工中必须严格遵照《建筑基坑支护技术规程》等国家规范的有关条文和设计图纸进行施工，为保证施工质量，施工中应严格遵守喷混凝土施工规范及有关标准，建立由工长领导、专业技术人员和质量管理人员实施检查监督的管理机构，并认真按下列原则办事。(1)根据施工场地周围建筑物和地下管线、现行技术标准、地质资料做好深基坑施工方案和施工操作规程，通过技术交底，使施工人员认识到：深基坑开挖支撑施工是整个基坑施工中的关键工序；基坑开挖应严格按照“时空效应”理论，采用分区、分层、分段挖土，并遵循“开槽支撑、随挖随撑、分层开挖、严禁超挖”的原则，沿支撑横向按规定长度逐段开挖，随挖随撑，并及时加设支撑轴力。(2)采用拉槽开挖时，必须留护壁土；每层拉槽高度不超过3m，护壁土顶部支撑紧跟拉槽工作面。(3)因基坑开挖面以上为粉质粘土和淤泥质粘土，在基坑开挖前15d及开挖过程中对基坑内进行轻型井点疏干降水，疏干粘土层中的潜水或上部滞水，达到地基加固目的，以提高土体的抗剪强度，便于基坑抽槽开挖时倒运土方车辆行走。(4)在基坑开挖过程中，要紧跟支撑的进展，对围护结构变形和地层移动进行监测，根据监测资料及维护结构变形警标，及时采取措施改进，控制变形。(5)开挖至坑底时，应避免人为及自然因素对坑底土体造成扰动，减少坑底土的暴露时间，及时在坑底形成“水平支撑”，避免发生支护桩“踢脚”及坑底土体隆起等现象，确保基坑的整体稳定。(6)土钉成孔施工应符合下列规定：孔深允许偏差±50咖；孔径允许偏差±5mm；孔距允许偏差±lOOmm；成孔倾斜偏差±5％。4开挖注意事项(1)在开挖施工过程中，每部挖机必须指派专人负责(下转第145页) 采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并用交替循环施工的方法，合理组织安排，以达到最好的效果。(2)流砂层的施工。本工程73～75号、39—50号桩，地面5m以下的土层为粉砂土，粉砂层地质在地下水的作用下极易形成流砂，严重时会发生井漏，容易造成质量安全事故。其中，44～46号桩开挖时流砂情况较轻，为了减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注，有效的方法是缩短每一段的开挖深度，将lm缩短为0．5m一段。当孔壁塌落，有泥砂流人而不能形成桩孔时，可用编织袋装土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，满足设计要求。73～75号、47—50号桩开挖时，流砂情况较严重，我们采取下钢套筒的方法，钢套筒与护壁用的钢模板相似，以孔外径为直径。(3)淤泥质土层的施工。本工程39～43号桩开挖时遇到淤泥质土层等软弱土层，采用木方、木板作支挡，缩短开挖深度，并及时浇注混凝土护壁。支挡的木方、木板要沿周边打人底部不少于O．2m深，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面，可斜向放置，双排布置互相反向交叉，能达到很好的支挡效果。(4)桩身混凝土的浇筑。①消除水的影响。浇筑前要抽干孔内积水。抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中的残留水又流人桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后可用部分干拌混凝土混合料铺人孔底，然后再浇注混凝土。如果孔底水量大，确实无法采取抽水的方法解决，桩身混凝土的施工就采取水下浇筑混凝土的施工工艺；②防止孔壁渗水。在桩身混凝土浇筑前，采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在开挖桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时再关闭。(5)保证桩身混凝土的密实性。为了保证桩身混凝土浇筑的密实性，采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇人，以便以混凝土自身重量领先压住水流的渗入。对于深度大于10m的桩身，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实性。4．4安全技术措施(1)孔口围护措施。孔口四周必须浇筑混凝土护圈，(上接第143页)指挥，夜间施工根据照明情况适当增加指挥人员。指挥人员需时刻关注支撑上便道的稳定情况，以防止便道坍塌使得开挖机械直接作用在支撑上，同时应关注机械在施工范围内对围护结构的影响。抓斗必须距围护结构30em以上。以防止挖机碰撞围护结构。对于围护桩及立柱桩周边土体，必须全程指挥，谨慎开挖，必要时辅以人工开挖。(2)夜间施工时，现场必须配备足够的照明，同时在钢筋混凝土支撑底部及立柱桩周边粘贴反光条，以防对围护结构的碰撞。(3)确保开挖面排水系统的畅通，防止形成雨水径流冲刷边坡。并在护圈上设置围栏围护，围栏应高出地面1．2m，围栏应采用钢筋制作，焊接牢固，挖出的土方不得堆在孔口四周1m范围内。(2)防护壁坍塌措施。每节桩孔挖完后立即支护壁模板，浇筑护壁混凝土，一般情况下24h后方可拆除护壁混凝土，护壁可加配适量钢筋，上下护壁要有钢筋拉结，避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象，上下护壁间搭接长度不小于50mm。桩底如果设计要求扩底，若扩底高度超过2m，扩底部分应分段做护壁，防止扩底部分坍塌。(3)孑L中防毒措施。地下特殊土层中往往含有CO，、s0：、H：s或其他有毒气体，故每次下孔前，必须对桩孑L内气体进行抽样检测。如每天开工前，在吊笼内放置小动物，吊放到桩孔底，放置时间不得少于10min，经检查小动物生态正常，方可下井作业，发现有毒气体含量超过允许值时，应将有害气体清除至标准。孔深超过10m时，地面应配备向孔内送风装置，风量不应少于25L／s，孔内凿岩时尚应加大送风量。4．5成桩质量检验在施工中我们要求做到每根成桩应该具有钢筋加工检验记录，混凝土拌和物质量记录，混凝土试块资料及桩身完整性检测资料。经过对人工挖孔桩实施上述的技术控制，该工程人工挖孔桩满足设计要求，达到了质量检验标准的优良等级。5结语人工挖孔桩是一种施工方便、投资省、速度快、承载力大的基础工程技术。在施工过程中我们要注意它的施工程序、施工技术以及其他安全措施，以保证施工质量和安全。[ID：7558]参考文献：[1]施宗顺．浅谈人工挖孔桩施工技术[J]．中国科技博览，2009，(12)．[2]叶文穗．论某建筑工程中人工挖孔桩施工问题及处理措施[J]．四川建材，2008，34(6)．[3]蒋叔娥．桂林市观音阁商住楼人工挖孔桩施工[J]．广西水利水电，2009，(6)．[4]成建红．工业与民用建设人工挖孔桩的施工特点与要领[J]．中国新技术新产品，2009．(4)支撑土方开挖施工如遇大雨、大雾等特殊天气则暂停作业。(5)开挖施工期间，严格控制边坡上部以及+2．0nl平台上的堆载在20kN／m2以内。5结束语本工程自开挖至开挖结束，全过程基坑无论是当日变形量还是累计变形量均稳定受控。项目从开始就十分重视土方开挖和地下水问题，项目部事前做好了应急预案，应对复杂的问题，由于各项措施有效，技术保障到位，基坑施工基本取得成功。[ID：7599]'