深基坑土方开挖的施工方法

深基坑土方开挖的施工方法

单辉

江苏省响水水利建筑工程有限公司 江苏响水 224600

一、背景技术

当前国内广泛采用的垃圾处置方法主要有卫生填埋、焚烧、堆肥。我国从20世纪80年代后期就开始建立规范的垃圾填埋场，这些填埋场与最初的堆置场(非正规填埋场)相比有了很大的改进，在设计中针对垃圾渗滤液和填埋气体的污染采取了相应的控制措施；在施工管理方面，实行分区填埋，分层压实，定期覆土等。由于卫生填埋法处理量大、适应性强、一次性处理、没有残余物、管理方便且运行费用合理，因此它已成为我国城市固体废弃物处理的主要手段。按住建部数据，截至2011年，我国有73％的生活垃圾采用填埋处理。

然而，随着中国的城市化进展，过去位于市郊的早期的老填埋场以及一些非正规填埋场目前逐步变位于主城区内。而新的垃圾分拣技术的不断革新，到目前为止已经具备了将垃圾分类环保处理的办法，因此曾经的垃圾填埋场尤其是非正规的填埋场需要进行土地的清理和复用。

针对上述中的相关技术，发明人认为对于其中的非正规的填埋场，其往往具有以下情况，1、垃圾分类粗糙甚至不分类，2、垃圾填埋的场地不确定性高，一片填埋地可能分多次、多点填埋。以上两点均造成该类填埋地的土层成分复杂、填埋占地广。这也使得该区域的承重能力不一，且承重能力相对于一般的地质要弱的多，在进行基坑土方开挖时，不宜动用太多的工程设备，否则可能因承重超过限度而造成塌陷问题，也因此造成开挖施工效率低。

二、技术方案

为了在保证填埋场施工安全的基础上提高施工效率，提供一种深基坑土方开挖的施工方法。

深基坑土方开挖的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1、施工准备，将施工现场分为多个开挖区域，并对各开挖区域进行承重试验，确定可同时进行开挖的工程设备数量；

步骤S2、第一层开挖，对已做过承重试验的区域确定第一层开挖深度，并将该深度分为多个分挖层，采用第一个分挖层开挖完成后再进行第二个分挖层开挖的方式进行开挖，开挖的过程中留置坡道并采用垫板和手脚架对坡道进行加固，开挖出来的土方由运送设备输送至地面储存区域；

步骤S3、搭建输送道，搭建由第一层坑道至地面的物料提升设备，并在第一层开挖的基坑内放置至少一个挖掘设备和至少一个运送设备，并对第一层开挖的基坑做承重试验；

步骤S4、第二层开挖，开挖方式与第一层开挖相同，输送方式采用运送设备将土方运送至物料输送设备，然后再由物料提升设备输送至地面储存区域；

步骤S5、按照步骤S2-4，逐层深入开挖形成基坑。

通过采用上述技术方案，首先由承重试验确定安全施工的工程设备的数量，以在安全范围内尽可能扩大施工量；其次，分层逐批次开挖的方式可以降低土层落差，可以降低土层的侧向坍塌，其中第一层的开挖由于离地面较近，其中的开挖土方可以直接通过运送设备运走，随着开挖深度的增加，坡道的承重稳定性将因高度的增加而下降，而采用物料提升设备对开挖土方进行输送一方面速度较快，施工效率高，另一方面也可以尽可能降低甚至消除运送设备通过坡道外送开挖的土方，也大大提高了施工安全度。

可选的，步骤S3中的物料提升设备为链板式输送机，将链板式输送机安装于坡道的一侧，并加固于坡道；链板式输送机的输送起点搭建具备储存功能的料斗，并在安装链板式输送机和料斗时预先开挖沟槽，使料斗的开口尽可能的靠近地面。

通过采用上述技术方案，链板式输送机可以较好的对泥土、石块、垃圾的复杂混合体进行输送，而料斗的位置设置可以使运送设备的卸料更加方便。

可选的，步骤S3中运送设备与挖掘设备的数量比为2:1。

通过采用上述技术方案，两台运送设备可以交替的进行挖掘的储料工作和运输至物料提升设备后的放料工作，降低甚至是消除挖掘设备和物料提升设备的空档时间，提高整体的施工效率。

可选的，步骤S1的承重试验的方式为：在对应区域的多个点位放置承重板，在承重板上放置工程设备或等重的材料，至少48小时后，根据承重板的下沉幅度来确定土层的承重能力。

通过采用上述技术方案，填埋场经过长期的填埋压实，已经具备一定的承重能力，采用多点重板的形式，即便是原本土层的承重能力略有欠缺，经过48个小时的压实后也会有所增加，以便于后续施工，这个过程中承重板的下沉幅度和位置可以较为有效的判断填埋位置和当前的承重情况，一般以下沉幅度为10mm以内为最基本的承重要求。

可选的，还包括步骤6、现场预处理及运输，在与开挖区域对应的地面储存区域放置预处理设备(10)，对现场挖掘的块土和垃圾混合体进行打散和筛分，至少筛除粒径大于10cm的大粒径杂物，对于该大粒径杂物直接在现场进行人工筛分；其他垃圾混合物运送至中转场地垃圾暂存区；

步骤S7及之后步骤，将垃圾暂存区的垃圾混合物运送带垃圾处理站的筛分设备处，进行筛分处理。

通过采用上述技术方案，一些轻质物如塑料袋将块土打散到一定程度后随块土一同被筛分出去，而块土内较大粒径的石块、金属架体等因无法通过筛分孔，将在不断筛分打散的过程逐渐与块土分离，因其中筛除的大粒径筛分物一般以石块居多，人工较容易将石块与其他杂物分离，而石块非常容易清洁，还可以应用于现场施工回填，也因此大幅度降低了物料来回运输的成本，也避免了较大型的石块对原本垃圾处理站仅用于垃圾筛分的筛分设备的损坏，因此有效的降低填埋地的复用清理成本。

可选的，步骤S7及之后步骤包括如下步骤：

步骤S8、给料筛分，将垃圾混合物倒入链板式上料系统输送导料，其后通过带式输送机将物料输送到人工分选平台；

步骤S9、人工分选平台，通过人工分拣将输送带上的重物中所混有的废旧电子产品、废灯管、废日用化学品等有毒有害物分类拣出，筛选后进入磁选；

步骤S10、一级粗筛，通过滚筒筛将混合垃圾筛出筛上物、筛下物，并将筛上物输送入风选筛分设备进行无机骨料和轻质物的分离；滚筒筛的筛上物和筛下物分别设置永磁除铁器回收夹带在垃圾中未能在前端磁选分离的小件磁性金属；

步骤S11、磁选，对去除其中的废旧电池、金属碎片等小件的金属废物；

步骤S12、一级粗筛，通过滚筒筛将混合垃圾筛出筛上物、筛下物，并将筛上物输送入风选筛分设备进行无机骨料和轻质物的分离；

步骤S13、二级细筛，通过弹跳分选机进行二级细筛，将粗筛系统产生的筛下物中的小件轻质物进一步筛分为筛下物和筛上物；

步骤S14、风选，筛上物通过输送带进入风选机，通过风选机对小件无机骨料和小件轻质无进行筛分。

通过采用上述技术方案，通过人工将有毒有害物分拣出来后，可以在一定程度上降低土壤的污染，而后续的多级分类可以使土块和垃圾得到充分的筛分，从而将不同的筛分物应用于不同的适用场合，充分的提高垃圾和泥土的利用率。

可选的，步骤S6中筛分后的混合体分为三个级别：a、大粒径杂物，b、小粒径的混合物；c、介于a和b之间的中等粒径的混合物；对于级别b、c的筛分物，采用运输车输送至中转场地垃圾暂存区，对于筛分物a直接在当前处理区筛分完之后进行人工筛分或现场开辟一广场，由运输车运送至广场后进行筛分；对于筛分物c进入步骤S7进行筛分，筛分物b直接以不同的通道进入步骤9，之后在步骤5与原筛分物c汇合。

通过采用上述技术方案，小粒径的混合物一般包括细砂、松散的泥土、螺钉等，将其分离，可以使后续的人工分拣的干扰因素更小，从而更容易筛除有害物质，而对b类筛分物进行金属分拣也主要是为了去除其中的金属或重金属材料，避免回填之后污染地下水源，筛分物b、c走不同的磁选通道可以使两者的筛分更为容易，避免二次混合而产生覆盖，而滚筒筛分的情形下，由于混杂的泥土和轻质骨料很容易被筛出，用同一个滚筒筛可以在保证筛分效率的情况下，有效的提高筛分设备的利用率。

可选的，所述预处理装置包括带有行走轮的机架，所述机架由头部至尾部依次安装有将地面的物料提升到机架上方的上料机构、接收上料机构的物料的集料斗、对物料进行筛分的滚筒、以及将滚筒的筛上料送走的第一送料机构，其中集料斗的出口连通至滚筒的入口，滚筒的出口与第一送料机构对应；所述机架的侧部设有将滚筒的筛下物送走的第二送料机构，所述机架的顶部固定有支架，所述上料机构与支架铰接且可上翻至机架顶部。

通过采用上述技术方案，可以直接以地面为起始点进行上料，使现场的挖掘和输送可以不局限于长臂挖掘机，一些高度有限的挖掘或输送机械也可以进行输送，大幅度提高整体的输送效率，也是使后续滚筒的筛分处理具有更好的连续性，而上料机构的铰接结构则使整体设备需要转移时，能将上料机构上翻至机架的顶部，使头部可以与其他具备动力的工程机械相连而达到转移的效果。

所述上料机构包括链板式输送机和进料斗，进料斗的两侧设有第一铰接板，链板式输送机远离支架的一端的两侧铰接有第二铰接板，所述第一铰接板和第二铰接板相互铰接且组合的最大长度足以使进料斗翻转绕过链板式输送机的端部。

通过采用上述技术方案，进料斗翻转设计使链板式输送机在翻转至机架顶部时，进料斗能翻转至链板式输送机远离机架的一侧，从而使链板式输送机能基本在与机架的顶部平齐，整体的支撑比较均匀。

可选的，所述机架的顶部设有第一液压缸、第一卷扬机和用液压驱动的第一伸缩杆，第一卷扬机位于第一伸缩杆远离支架的一侧，第一伸缩杆竖直固定于机架且顶部固定有滑轮，第一卷扬机的绳缆绕过滑轮固定于链板式输送机的侧壁；第一液压缸的缸体铰接于机架顶部，第一液压缸的活塞杆铰接有滑块，链板式输送机的两侧固定有与滑块配合的滑移的滑轨，当链板式输送机翻转至竖直状态时，第一液压缸的最大长度足以将滑块推送滑块至滑轨的远离机架的尽头。

通过采用上述技术方案，在链板式输送机的端部朝向地面时，主要由第一卷扬机进行翻转提升，在链板式输送机呈水平以上的上翻状态时，由第一卷扬机和第一液压缸共同作用翻转提升，在链板式输送机呈竖直至下翻的状态时，第一液压缸可将滑块推送滑块至滑轨的远离机架的尽头，由第一液压缸支撑下降，以此通过第一卷扬机和第一液压缸的配合实现链板式输送机的自动翻转。

三、有益技术效果

首先由承重试验确定安全施工的工程设备的数量，以在安全范围内尽可能扩大施工量，之后采用分层逐批次开挖的方式降低土层的侧向坍塌，再以物料提升设备对开挖土方进行输送，尽可能降低甚至消除运送设备通过坡道外送开挖的土方，也大大提高了施工安全度和施工效率。

通过可移动式的预处理设备对现场现挖混合物进行预处理，将筛分物进行多级不同的处理方式，即大幅度降低了物料来回运输的成本，也避免了较大型的石块对原本仅用于垃圾筛分的筛分设备的损坏，还降低了土壤对垃圾分拣的干扰，有效的降低填埋地的复用清理成本。