建筑深基坑土方开挖原则及方法探讨

建筑深基坑土方开挖原则及方法探讨

陈汉雪

广东景建土木工程有限公司  511500

摘 要：文章结合建筑项目施工实例，根据项目地质条件总结了深基坑土方开挖原则，并针对建基坑土方开挖方法进行了深入地探讨，提出了土方开挖时应注意事项。

关键词：建筑；深基坑；土方开挖；质量控制

随着我国经济的迅速发展，建筑工程地下室数量不断增多，其施工技术得到了不断的发展。而深基坑土方开挖技术由于可以合理地利用地下资源，因此在建筑施工中得到广泛地使用。土方开挖作为深基坑工程施工中的重要工序，由于高层建筑基础埋深较大，施工面积较广，开挖的工程量较大，从而给深基坑土方开挖增加了不少难度，因此，如何优选开挖方案，确保基坑开挖的质量和安全成为了建筑施工技术需要解决的难点。下面结合工程案例，就建筑深基坑土方开挖原则及方法进行探讨。

1 工程概况

某高层办公楼，总建筑面积为4.3万m2。分为2期开发，一期为1号楼，二期为 2～4号楼。一期的1号楼高8层，地下室2层，基础采用预应力管桩，主体采用筋混凝土框架结构，建筑物±0.000，高程 17.15m，地下室开挖深度在11.4～9.4m。本基坑共分10个区域，为A区~K区。其中A区、F区、G区、H区安全等级为一级，基坑重要系数为γ=1.10；其它分区安全等级为二级，基坑重要系数为γ=1.00。

2 场地地质情况

项目区大地构造属于华南褶皱系所挟持的粤中地块，沿线断裂较为发育，褶皱构造发育较弱。据广东省区域地质志。项目区域地层岩性主要为第四系、第三系、白垩系、三叠系、石炭系和泥盆系地层，其特征由新到老分述如下：

（1）第四系（Q）：广泛分布于项目区的平原地表层。

（2）第三系（E1x）：在鼎湖区永安的下部以砂砾岩为主，中部以含石膏为特征，上部为棕红、深红色泥岩，以湖相沉积为主。

（3）白垩系（）：分布于高要市白土和鼎湖区永安。在鼎湖区永安，上段为湖相，以泥质粉砂岩、深灰、灰绿色钙质泥岩为主，夹细粒砂岩及砂砾岩。

（4）石炭系（C）：多呈隐伏状分布于路线区第四系地层下，其中下石炭统岩关阶微晶灰岩、角砾状灰岩，为浅海碳酸盐建造。

（5）泥盆系（D）：主要分布于南东侧之栏柯山、北西侧的北岭山及其西江河床部位，两岸零星分布于丘陵残丘等地，由海陆交互相，滨海相，浅海相碎屑岩及碳酸盐岩组成。

（6）燕山三期（白垩纪）花岗岩（）：为灰白色中粒斑状斜长花岗岩。属小型岩体，鼎湖山有出露，路线区局部地带有分布，呈隐伏状态。

为冲积平原，区域水文地质条件受岩性、地质构造和地貌因素的影响。三者决定了地下水的贮存、运移和排泄方式。根据地下水赋存条件、含水层水理性质和水力特征，划分为：松散堆积层孔隙含水区、碎屑岩裂隙水及层间含水层区、碳酸盐类岩溶管道含水区共三种含水区。

3 土方开挖技术

3.1 开挖原则

本基坑土方开挖主要分两部分：一层土方开挖与二层土方开挖。首先开挖一层基坑，待一层基坑开挖完成结构底板施工完成后再进行第二层土方开挖。土方开挖需遵循以下原则：

（1）基坑开挖时应遵循“分区分层开挖、严禁超挖”的原则，其挖土方法应与设计工况相一致。

（2）本基坑面积较大，采用钻孔桩悬臂支护和搅拌桩重力挡墙结合的支护体系，无内撑，土方宜采用分区分层、对称开挖的施工方法，应充分重视控制基坑变形，尽量加快基底封闭施工，减少基坑的暴露时间。

（3）严格控制土方开挖相邻区的土体高差（高差一般不大于2米）放坡在粘性土层中可采用1：1.5（垂直：水平），基坑开挖较深时，应防止挖土过快、边坡过陡，造成卸载过速而引起土体失稳、基底涌土、桩身倾斜等严重后果。

（4）基坑底部坐落在淤泥层上，机械挖土至坑底标高后及时换填，靠近支护结构10m范围的换填采用挤於法，换填层表面采用人工修土整平至设计标高（换填采用石渣换填），经验槽合格后，方可进行下一工序的施工。

（5）认真做好基坑降水及明排水工作，确保基坑干燥，加快施工进度，坑内可采用明沟、盲沟和集水井排水，基坑底部周围和地面排水沟必须保持畅通，并防止坑内排出的水和地面雨水倒流、回渗坑内，基坑抽水设专人负责。

（6）基坑顶部荷载不得超过15KPa，坑边2m范围不得堆置土方或其他设备和材料，以尽量减少地面荷载。

（7）基坑开挖过程中应加强对支护结构的检查工作，发现有渗漏现象应及时封堵。

（8）加强基坑的监测工作，开挖、回填、降水等施工应服从统一指挥，做好信息化施工，并根据监测信息及时调整施工方案。

3.2 土方开挖方法

3.2.1 负一层开挖施工

负一层土方开挖根据施工总平面图，总工分为7个区域，每个区域配备三台320挖掘机。

首先对冠梁施工完成段进行开挖。一号基坑负一层土方开挖首先开挖第1-3区，泥头车通过1#出土坡道进入施工场地，挖掘机配合泥头车开挖大场平土方开挖，首先开挖至承台面挖土驶出场地。第二次开挖采用小型挖掘机进行承台部分以及底板50cm换填碎石部分开挖，开挖至承台底碎石换填50cm位置以上30cm后采用人工清理平整浇筑垫层。因基坑底部为流塑状淤泥质土，在开挖过程中机械无法正常工作，为保证施工安全及施工进度，拟采用钢筋混凝土垫板进行配合开挖，开挖完成后及时进行50cm碎石换填，材料根据1#坡道进入场地，卸料至塔吊能覆盖位置进行塔吊垂运，人工整平。依次开挖1-2区，1-1区，最后开挖1-4区。

二号基坑负一层土方首先开挖1-5区，由南向北依次开挖，泥头车通过2#、3#出土坡道进入施工场地。挖掘机配合泥头车开挖大场平土方开挖，首先开挖至承台面挖土驶出场地。第二次开挖采用小型挖掘机进行承台部分以及底板50cm换填碎石部分开挖，开挖至承台底碎石换填50cm位置以上30cm后采用人工清理平整浇筑垫层。

第二层土方开挖平面布置图

3.2.2 负二层开挖

（1）第一层土方由负一层基坑底板标高开挖80cm施工冠梁、支撑梁泥头车通过留设施工坡道2#、3#进入基坑内，长臂挖掘机配合装土后驶出基坑，开挖完成后进行冠梁、支撑梁施工，施工完成后即可进行第三层开挖。

（2）根据基坑深度、长度和开挖的运输距离，本工程采用纵向分区横向分层开挖到底，开挖顺序从1区—9区-18区-28区-35区-地铁通道从北向南逐一按区域开挖。

（3）在开挖负二层底板时开挖深度5.7米，冠梁顶面可采用长臂挖机装车，基坑里采用小型挖掘机转运土方至堆土平台。因基坑底部为流塑状淤泥质土，在开挖过程中机械无法正常工作，为保证施工安全及施工进度，拟采用钢筋混凝土垫板进行配合开挖，开挖完成后及时进行50cm碎石换填，材料根据1#坡道进入场地，卸料至塔吊能覆盖位置进行塔吊垂运，人工整平。

3.2.3 出土坡道土方开挖

土方坡道设置在基坑北侧设置一个、南侧设置两个，出土坡道根据设计图纸进行加固。出土坡道下土体进行普通深层水泥土搅拌桩加固550@1000*1000、L=12（梅花型布置），出土坡道面层选用长宽为10m*6m，双层双向配筋12@200*200,25cm厚C30混凝土。

整体土方开挖完成后，采用长臂挖掘机进行出土坡道土方开挖。

4 土方开挖注意事项

（1）基坑开挖必须遵守先支护后开挖的原则，分层、分段、对称开挖，分层开挖高度不超过每道支撑梁竖向间距，每段不超过30m，具体以现场实际情况确定，避免进行大面积土方开挖。以保证基坑开挖期间的边坡稳定和安全。

（2）挖至距基坑底面300mm后停止机械开挖，采取人工开挖的方式进行，同时开挖至基坑底符合设计标高后立即进行防雷接地网的铺设，并及时施工C20砼垫层200mm厚进行基坑封底，避免基坑底长期曝露在外。

（3）基坑开挖期间，周边区的土方开挖要服从支护施工班组指挥，不得强行开挖，距坑壁、立柱桩、支撑梁200mm土方采用人工开挖。挖斗严禁碰撞已支护结构，开挖到位严禁超挖和欠挖，以免影响支护施工和基坑稳定。在基坑内留设土方运输坡道，宽6m，坡度为1:5m，坡道两侧坡面喷砼护坡，防止雨水冲刷。

（4）基坑开挖时，在坡顶挖排水沟，修三级沉淀池，并始终保证截水、外排顺畅，沟内无积水。基坑内采用明排集水的方法抽走基坑内集水，开挖期间及时施工排水沟和集水井，以便及时排走基坑内集水。开挖前间隔50m挖一集水坑，坑深超过每层土方1m，用抽水泵抽至临时排水沟外排。抽水期间，做好坑外地下水位的观测工作和因地下水位过渡下降的回灌准备工作。随挖土深度到位，立即安排设置简易排水沟，排水开始后再挖下一层土，遵照先排水后挖土原则。

（5）土方开挖应在围护桩、冠梁、腰梁达到设计强度的75%以上才能开挖下一层土方，一般不少于7天。挖至坑底标高后应立即施工底板垫层，局部深坑立即处理并尽快施工承台及基础底板，尽量减少基坑暴露时间，以有效控制支护结构变形。

5 结语

在高层建筑基础施工过程中，深基坑土方开挖施工是一项比较复杂而全面的工作，对开挖技术的要求较高。因此，在土方开挖时，应结合施工现场情况，合理选择土方开挖的方案，同时，根据现场地下土层分布情况，选择合理开挖方式；另外，加强深基坑土方开挖的质量控制及安全措施，以提高工程施工质量和进度。

参考文献

[1]姜晨光.基坑工程理论与实践[M].北京：化学工业出版社，2013.5.

[2]马志全.浅谈高层深基坑土方工程施工[J].山西建筑，2015(34).