關(guān)于高層建筑復(fù)雜土質(zhì)深基坑開挖技術(shù)探討

謝伯寒

摘 要：以某高層綜合大樓地基基礎(chǔ)施工為例，設(shè)計(jì)了地基開挖過程中的土方開挖方案，制定了具體施工流

程，確定了現(xiàn)場(chǎng)施工措施。建設(shè)過程中，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜土質(zhì)深基坑開挖技術(shù)進(jìn)行了一些探索，順利完成了項(xiàng)目施工任務(wù)，達(dá)到了地基處理設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：施工準(zhǔn)備;施工工藝;開挖方案;質(zhì)量控制;環(huán)保措施

中圖分類號(hào)：TU753.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）34-00-03

Deep Foundation Pit Excavation Technology of Complex Soil in

High-Rise Building

XIE Bohan

（Sinohydro Bureau 8 Co.，Ltd.， Changsha Hunan 410004）

Abstract： In this paper， I participated in the construction of a high-rise comprehensive building foundation construction as an example， design the earthwork excavation scheme in the process of foundation excavation， formulate the specific construction flow， determine the site construction measures. In the process of construction， the excavation technology of complex soil deep foundation pit in the construction site has been deliberately explored， the construction task of the project has been successfully completed， and the foundation treatment has reached the design requirements.

Keywords： construction preparation;construction technology;excavation scheme;quality control;environmental protection measures

1 工程概況

某高層綜合大樓由20層地上辦公樓和2層地下室組成，建筑物總高度為74.90 m，地下室埋深為9.70 m。場(chǎng)地內(nèi)地下水類型主要為孔隙潛水，主要賦存在圓礫底部及中粗砂、卵石層中，含水層為強(qiáng)透水層，富水性中等。下伏巖土層殘積粉質(zhì)黏土及泥質(zhì)粉砂巖均為不透水層。孔隙潛水受地下徑流及大氣降水補(bǔ)給，水量一般。勘察期間孔隙潛水的靜止水位埋深5.00～6.50 m，相應(yīng)標(biāo)高79.86～82.36 m。本場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅱ類，場(chǎng)地鉆孔中的孔隙潛水對(duì)砼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。開挖工程量約為57 000 m。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 人員安排

①推挖工4人;②汽車司機(jī)7人;③其他工人20人。

2.2 機(jī)械設(shè)備

①測(cè)量放樣儀器包括經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺;②12方自卸車14臺(tái);③CAT320挖機(jī)4臺(tái);④長臂挖機(jī)一臺(tái)，推土機(jī)一臺(tái)。

2.3 作業(yè)條件

①施工前完成第一層開挖以及施工所用供電線路、道路的布設(shè);②做好場(chǎng)內(nèi)排水，為施工排水、出渣、通風(fēng)提供條件;③準(zhǔn)備好施工用的機(jī)具以及工人操作的門架和平臺(tái)。

2.4 技術(shù)準(zhǔn)備

參加建設(shè)方組織的圖紙會(huì)審，了解設(shè)計(jì)意圖。組織班組技術(shù)交底，預(yù)見可能會(huì)遇到的問題，并提出解決方法。

3 施工工藝

土方開挖的順序、方法應(yīng)與設(shè)計(jì)相一致，遵循“先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的基本原則。開挖前采用挖掘機(jī)將原混凝土地面破碎，并將坑口排水溝、集水井一并用挖掘機(jī)開挖。

土方開挖主要采用機(jī)械開挖與人工修整的方法結(jié)合施工，機(jī)械開挖至設(shè)計(jì)地下室底板，墊層底標(biāo)高前預(yù)留10～50 cm保護(hù)層[1]，保護(hù)層由人工修整至墊層底標(biāo)高。平面位置挖至支護(hù)樁護(hù)壁外，保護(hù)層厚度為20～50 cm，保護(hù)層土體由人工剝離。

3.1 施工準(zhǔn)備

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況進(jìn)行詳細(xì)勘察，復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)的平面和豎向控制點(diǎn)，了解周邊道路情況及施工場(chǎng)地地下管網(wǎng)線路、障礙物等正式資料[2]，辦理相關(guān)手續(xù)。基坑開挖、支護(hù)的機(jī)械、材料已落實(shí)到現(xiàn)場(chǎng)。

①施工方案通過專家論證，組織圖紙學(xué)習(xí)和圖紙會(huì)審，完成設(shè)計(jì)交底和技術(shù)交底。②地基處理完成，經(jīng)檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求;支護(hù)樁完成，止水帷幕滿足設(shè)計(jì)要求，施工現(xiàn)場(chǎng)坑外排水措施完成。③對(duì)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電、臨時(shí)用水、排水、辦公用房、作業(yè)棚及臨時(shí)道路等進(jìn)行系統(tǒng)布置。④施工前根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告對(duì)各施工部位土層及地下水進(jìn)行詳細(xì)的了解，按監(jiān)測(cè)方案對(duì)周圍環(huán)境及基坑布置監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)[3]，且測(cè)取初始值;及時(shí)搜集氣象信息，準(zhǔn)備好防雨用具。⑤現(xiàn)場(chǎng)配備鋼板，隨時(shí)準(zhǔn)備用于墊路。開挖布置如圖1所示。

3.2 開挖方案

開挖前完成支護(hù)樁施工，開挖自場(chǎng)地西北角開始，采用反鏟往東南角退挖。開挖分3層進(jìn)行，每階段開挖高度為2.7～3.0 m。開挖時(shí)投放控制線，嚴(yán)格控制開挖邊線與支護(hù)樁的距離，適當(dāng)保留保護(hù)土層由人工剝離，嚴(yán)禁挖損支護(hù)樁護(hù)壁及樁身。

第一層開挖至第一道錨桿底以下50 cm，絕對(duì)標(biāo)高為83.00 m，開挖深度為3.5 m。為加快施工進(jìn)度，開挖出一定工作面后隨即開始完善坑頂排水溝、砌體擋土墻以及進(jìn)行冠梁施工。施工時(shí)為保證基坑角部的穩(wěn)定，視現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)基坑四角加以水平支撐加固，并進(jìn)行第一道錨桿鉆孔、張拉錨索。

第二層開挖至第二道錨桿底以下100 cm，絕對(duì)標(biāo)高為80.00 m，開挖深度約為3.0 m。為加快施工進(jìn)度，開挖出一定工作面后隨即開始施作第一道錨梁，對(duì)第一層噴混凝土噴錨，并進(jìn)行第二道錨桿鉆孔、張拉錨索。

第三層開挖至地下室底板底層底以上20～50 cm，絕對(duì)標(biāo)高約為77.30 m，開挖深度約為2.7 m。開挖出一定工作面后隨即開始施作第二道錨梁，對(duì)第二層噴混凝土噴錨，并進(jìn)行第三道錨桿鉆孔、張拉錨索[4]。

第三層開挖完后開始電梯井及電梯機(jī)房底的開挖，然后采用長臂挖機(jī)對(duì)上下基坑的道路進(jìn)行收尾。施作第三道錨梁，對(duì)第三層噴混凝土噴錨。架設(shè)下基坑的爬梯，人工精挖精修保護(hù)土層。修整碾壓完畢馬上澆筑基礎(chǔ)墊層混凝土以對(duì)坑底進(jìn)行封底，電梯機(jī)房底留作集水坑。

3.3 設(shè)備配置

3.3.1 第一層開挖設(shè)備配置。設(shè)備配置計(jì)算過程如下。

①挖掘機(jī)生產(chǎn)效率計(jì)算

Q=qnK/K=0.8×95×1.25/1.25≈76（m/h）（1）

式中：q為挖土機(jī)斗容量，0.8 m;n為工作循環(huán)次數(shù)，95次/h;K為裝滿系數(shù)，1.25Ks為土可松性系數(shù)，1.2～1.25。

②需要挖掘機(jī)臺(tái)數(shù)計(jì)算

挖土量=5 700×3.2=18 240（m）（2）

計(jì)劃用10 d挖完，每天工作9 h（允許土方運(yùn)輸時(shí)間21：00—次日6：00），則：

N=W/（QT）=（18 240×1.2）/（76×9×10）≈3.2（臺(tái)）（3）

③需要運(yùn)土車臺(tái)數(shù)計(jì)算

運(yùn)土車容量為12 m，取一輛車30 min往返一次。則一臺(tái)挖掘機(jī)配汽車臺(tái)數(shù)為：

N=Q/（12×60/30）=76÷24≈3（輛）（4）

因此，第一層開挖選4臺(tái)斗容0.8 m的挖掘機(jī)，配12輛容量為12 m的自卸汽車可以保證10 d內(nèi)挖完。

3.3.2 第二層開挖設(shè)備配置。設(shè)備配置計(jì)算過程如下：

挖土量=5 700×3.0=17 100（m）（5）

考慮第二層開挖難度比第一層大，因此開挖選用4臺(tái)斗容0.8 m的挖掘機(jī)，配12輛容量為12 m的自卸汽車可以保證10 d內(nèi)挖完。

3.3.3 第三層開挖設(shè)備配置。設(shè)備配置計(jì)算過程如下：

挖土量=5 700×2.7=15 390（m）（6）

第三層開挖選用3臺(tái)斗容0.8 m的挖掘機(jī)，配6輛容量為12 m的自卸汽車可以保證10 d內(nèi)挖完。

3.3.4 電梯機(jī)房底及道路收尾。選用一臺(tái)長臂挖機(jī)，配3臺(tái)12方自卸汽車，3 d內(nèi)挖完。

3.4 施工要點(diǎn)

3.4.1 土方機(jī)械開挖由專人負(fù)責(zé)指揮。嚴(yán)格控制開挖高程，人工清土與機(jī)械開挖應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，以便使用挖掘機(jī)將土方清理出來，減少人工清土的工作量[5]。

3.4.2 測(cè)量人員必須在坑底設(shè)置高程控制樁，以控制坑底高程，防止超高。坑底高程控制樁采用短木方，每2?m×2 m設(shè)置一根高程控制樁。同時(shí)，要求測(cè)量人員及時(shí)放出邊緣軸線，以便清掃人員開挖排水溝和集水井。

3.4.3 人工清土?xí)r，必須根據(jù)測(cè)量員測(cè)量的標(biāo)高控制線進(jìn)行平整。清理土壤時(shí)必須使用鐵鍬，以確保坑內(nèi)平整、標(biāo)高準(zhǔn)確，且不擾動(dòng)地基土。

3.4.4 基坑采用明渠排水、集水井、潛水泵泄放基坑，保證基坑底部沒有清水。防止地下水和雨水浸沒，保證土方工程質(zhì)量。基坑周圍有排水溝，用多孔磚砌筑，便于基坑內(nèi)的水流入排水溝。

3.4.5 開挖期間注意天氣預(yù)報(bào)。一旦出現(xiàn)降雨天氣，應(yīng)將基坑底面和坡面及時(shí)用塑料薄膜或彩色布覆蓋，以防止底部土層和坡面被雨水侵蝕，影響施工質(zhì)量或造成邊坡失穩(wěn)。

3.4.6 當(dāng)基坑底部有軟弱土?xí)r，應(yīng)及時(shí)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督情況，并使用人工開挖，及時(shí)簽證。

3.5 土方工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.5.1 擔(dān)保項(xiàng)目。基坑的土質(zhì)必須滿足設(shè)計(jì)要求，不受擾動(dòng)，地基處理達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.5.2 允許偏差項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法。具體數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)工具如表1所示。

4 質(zhì)量管理措施

①做好技術(shù)公開工作，要求施工人員牢記技術(shù)要求，將技術(shù)公開從上到下一步一步落實(shí)到隊(duì)伍中。②關(guān)于各個(gè)工作程序，工作小組應(yīng)該先自行檢查，然后由品質(zhì)檢查負(fù)責(zé)人檢查。檢對(duì)不合格的部分進(jìn)行再加工，調(diào)查技術(shù)責(zé)任，處以重罰。③建立并完善質(zhì)量保證體系，成立由項(xiàng)目經(jīng)理擔(dān)任小組組長、副部長，所有職能部門和操作團(tuán)隊(duì)為成員的質(zhì)量保證小組，各部門有關(guān)人員按照質(zhì)量管理規(guī)則的要求運(yùn)作。④嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙、規(guī)格、質(zhì)量要求進(jìn)行檢查，定期、定時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)工程質(zhì)量檢查。⑤嚴(yán)格執(zhí)行施工現(xiàn)場(chǎng)原材料的管理，對(duì)各種成品、半成品、其他零件的堆棧、標(biāo)記、貯存及使用等情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。⑥合理安排組織和使用機(jī)械設(shè)備與材料。⑦加強(qiáng)各方面的組織協(xié)調(diào)，根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)展情況分配項(xiàng)目的所有環(huán)節(jié)，解決在建設(shè)中存在的問題和矛盾，有節(jié)奏地進(jìn)行工程建設(shè)。⑧避免雨季影響，深入了解施工現(xiàn)場(chǎng)情況，提前做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備和預(yù)防措施。⑨加大檢查力度，制定相應(yīng)的預(yù)防計(jì)劃，并做好相應(yīng)的記錄。

5 安全措施

項(xiàng)目部門的安全工作必須按照安全三級(jí)管理體系執(zhí)行。項(xiàng)目部門設(shè)定全職人員負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)系統(tǒng)的制定、綜合管理和監(jiān)督。團(tuán)隊(duì)必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的安全規(guī)定，加強(qiáng)對(duì)爆炸物運(yùn)輸、保管、流通、使用的安全管理，定期進(jìn)行檢查、確認(rèn)，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，確保爆炸物的安全、正常使用。配備相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)施，提供必要、合理的建設(shè)條件和環(huán)境，定期進(jìn)行安全性檢查，制定、執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)防措施和糾正措施，并修改建設(shè)中不合理、隱蔽的條款及措施。加強(qiáng)安全性的公眾宣傳，提高員工的安全意識(shí)，使其自覺遵守安全操作程序。

6 環(huán)境保護(hù)對(duì)策與文明建設(shè)

6.1 環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)

按照環(huán)境管理系統(tǒng)的要求，建設(shè)方案要有較全面的環(huán)境保護(hù)、水土保護(hù)措施。加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)宣傳和意識(shí)形態(tài)教育，使環(huán)境保護(hù)意識(shí)深入人心。

6.2 環(huán)境對(duì)策

①對(duì)有害物質(zhì)（染料、油、垃圾等）進(jìn)行處理后，運(yùn)到地方環(huán)境保護(hù)部指定的埋藏地點(diǎn)。②經(jīng)過嚴(yán)格凈化處理的建筑廢水、廢氣、廢油、污水，均由排水溝排出。③用于運(yùn)輸?shù)慕ㄖ铩ь伾膸畈肌⒍詹紤?yīng)保管在住宅區(qū)的背風(fēng)處。④施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑施工場(chǎng)界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12523—2011）的有關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行，對(duì)于住宅區(qū)周圍噪聲影響較大的工程，要合理安排施工組織計(jì)劃，最大限度地減少噪聲影響。

6.3 文明建設(shè)

建筑物應(yīng)嚴(yán)格按照建設(shè)過程中的環(huán)境保護(hù)要求和文明建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)用地條件組織建設(shè)，使所有指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定。加強(qiáng)對(duì)環(huán)境保護(hù)和文明建設(shè)的宣傳，研究整理文明建設(shè)的規(guī)則和方法，加強(qiáng)對(duì)文明建設(shè)重要性的理解，真正實(shí)現(xiàn)文明工地建設(shè)。

7 結(jié)語

分層開挖要控制好各層錨定與開挖的交叉施工部署。該項(xiàng)目土質(zhì)為砂粒土，透水性強(qiáng)，極易發(fā)生塌方。坑底未采用灌漿封底，利用原土層黏土封底，但個(gè)別位置黏土層不連續(xù)，可能造成涌水冒底，施工過程中需要加強(qiáng)監(jiān)控。

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