高層建筑基坑土方開挖施工技術要點研究

梁 紅

（甘肅柏誠毅通建筑有限責任公司，甘肅 平涼 744000）

土方開挖是高層建筑基礎施工體系的重要組成部分，土方開挖施工是保證工程總體建設質量、基礎結構性能以及建筑物使用安全的重要環節。現代建筑工程建設規模大，對基礎結構穩定性和基坑土方開挖作業質量提出了更高的要求。傳統基坑土方開挖施工技術體系存在滯后性，面對復雜的施工現場會有諸多難點。為此，需要在施工期間加強基坑土方開挖施工技術的實踐研究，保證基坑土方開挖質量滿足工程建設要求。

1 高層建筑基坑土方開挖施工難點

1.1 現場環境復雜

高層建筑主要分布在城區范圍內，現場環境復雜，周邊密集分布建筑物、市政道路、橋梁等構筑物，并且現場土層中分布著市政給排水管網、燃氣管網、輸電線路等地下設施。如果盲目開展基坑土方開挖作業，不但會影響鄰近建筑物與構筑物結構的穩定性和正常使用，還有可能挖斷地下設施，從而造成嚴重的經濟損失，若挖斷燃氣管線、輸電線路還會造成重大安全隱患，易出現燃氣泄漏、人員觸電等安全事故。

1.2 工程機械多

現代高層建筑工程為追趕工期進度，避免建筑基礎施工時間過長、成本上漲、工程無法如期竣工交付，會在現場布置大量的工程機械，通過增加機械設備數量來提高作業效率，雖然取得了顯著效果，但是由于現場機械設備數量過多，對施工組織能力提出了更嚴格要求，一旦管理不當，就會出現機械設備作業半徑不足、相互干擾的問題，不利于基坑土方開挖作業的有序開展。

1.3 支護結構復雜

在高層建筑基坑土方開挖期間，所選用的支護結構形式復雜多樣，常見形式包括鋼支撐、噴錨網、鋼板樁、地下連續墻等，不同支護形式的功能效用、作用機理和適用范圍存在差異，需要根據工程實際情況進行選擇，避免盲目選擇支護形式導致安全隱患。同時，單一支護形式存在明顯的局限性，多數情況下的實際支護效果并不理想，存在一定的風險系數，因此，需要搭配多種支護形式，維持基坑結構處于穩定狀態，保證現場作業安全。

2 高層建筑基坑土方開挖施工技術要點

2.1 施工前期準備

建筑基坑土方開挖作業是一項綜合性活動，具有涉及方面和影響因素眾多的特征。因此，為保證基坑土方開挖作業順利開展，避免在施工期間出現各類突發狀況和工程事故，需要提前做好施工準備工作，具體包括開挖圖紙會審、場地勘察、清理表土、測量放線、機具設備就位等工作。

（1）開挖圖紙會審環節應全面審查開挖圖紙中的線條符號使用情況、參數指標標注情況、圖紙編號和數量，如果存在信息標注不全、錯漏遺缺、圖紙數量不足等問題，應將問題反饋給設計單位，重新繪制開挖圖紙，直至通過圖紙會審。

（2）場地勘察環節應委派專人前往現場進行實地考察，重點收集水文地質條件、地下設施、鄰近建筑物分布情況等方面的資料，并對開挖圖紙內容與現場環境進行對照檢查，根據考察結果制定基坑土方開挖技術方案，如現場地下水位偏高，需要組織降排水施工，并選用地下連續墻等具備一定擋水防滲能力的支護結構。

（3）清理表土環節需要施工人員使用機具設備清除基坑土方開挖現場表面15cm厚表土層，同時，清理現場地表植被、各類垃圾雜物、堅硬碎石等障礙物，并檢查現場地表平整度、壓實度是否達標。若現場土層中分布給排水管線等地下設施，需要在圖紙中標注各處地下設施的位置和埋深值，繞開地下設施開展土方開挖作業，必要時可臨時遷移地下設施。

（4）在測量放線環節，測量人員需參照施工圖紙，攜帶全站儀、水準儀等儀器設備前往現場，標記土方開挖輪廓邊線，打入木樁或撒布白灰進行標識，并在后續重復測量基坑底部標高、基坑坑壁垂直度等參數，以此把控土方開挖精度。

（5）在機具設備就位環節，施工單位應將正鏟挖掘機、抓鏟挖掘機等機具設備運輸就位，詳盡檢查設備位置、平整度，并開展多項功能性試驗，避免后續因設備位置錯誤、故障頻發而影響基坑土方開挖作業效率。

2.2 土方分層開挖

高層建筑基礎體積較大，需要開展大量的土方開挖作業。因此，施工單位必須嚴格遵循“分層開挖”原則，根據土方開挖深度劃分作業階段，分層完成土方開挖作業，并在上層土方開挖完畢后，全面檢查基坑底部標高、邊坡穩定性、支護結構變形量，確定一切無誤后，再開展下一階段土方開挖作業。同時，需要嚴格把控土方開挖厚度與開挖順序，嚴禁出現超挖、欠挖問題，通常按照從上到下的順序開挖土方，若以基坑中心為開挖起始點，應按照從中間延伸至兩邊的開挖順序。土方開挖完畢后，需要檢查坑底平整度、坑底標高，如果存在超挖、欠挖的情況，需對超挖部位進行人工回填與夯實處理，對欠挖部位進行人工補挖作業，待土方開挖驗收通過后立即進入下道工序，土方暴露時間控制在24h以內。一般情況下，可以分三階段開展基坑土方開挖作業，并搭配采取多種開挖方法和支護形式。

（1）第一階段，可采取倒退行駛的方法開展開挖作業，正常地層條件土層單層開挖厚度不得超過2.0m，淤泥質土層單層開挖厚度控制在1.0m內，并采取錨噴網等支護形式。

（2）第二階段，需要提前采取冠梁錨索等支護形式，將分層開挖厚度控制在2.0m左右，在支護結構部位和其他部位分別采取人工開挖和機械開挖的方式，按照自然放坡的形式處理邊坡，直至開挖至第一階段平臺后，即可停止開挖作業。

（3）第三階段，優先采取階梯式開挖方法，將分層開挖深度控制在2.0m以內，采取機械開挖的方式開挖上部土方，在坑底臨近設計標高時，切換至人工開挖方式。同時，要求施工人員在底部按照順時針的方向挖設放坡階梯，將開挖起始點當作土料外運收口部位，并填實廢磚渣等材料作為臨時通道。

2.3 基坑支護

建筑基坑土方開挖作業存在較高的風險系數，易受到施工擾動、地表水、地下水滲透等多方面因素影響，在基坑開挖期間可能出現基坑塌陷等工程事故，存在安全隱患。因此，為保證現場作業安全，需要遵循“先支后挖”原則，根據工程情況提前選定基坑支護形式，在土方開挖期間同步開展基坑支護作業，由支護結構維持坑壁和邊坡的穩定性。此外，還需要掌握各種支護形式的工藝做法，以錨噴網和鋼板樁為例。

（1）錨噴網施工環節應提前準備適當規格的螺紋鋼筋作為錨桿材料，對鋼筋進行矯直處理，清理表面灰塵、銹跡，涂刷防銹保護漆層，使用連接接頭連接各節段錨桿，并在軸線方向布置若干對中器。隨后，在邊坡和坑壁指定位置鉆設孔洞，要求孔徑、孔深略大于錨桿的桿徑、長度，清理孔內沉渣，在孔內放入錨桿，確定錨桿放置就位、露出長度達標后，灌注水泥漿，靜置一段時間，待漿液成型，重復上述操作施作剩余土釘。最后，在土釘露出部位使用鉛絲綁扎鋼筋網片，在鋼筋網表面分多次噴射混凝土面層，將面層抹壓整平，待面層強度達標后即可完成噴錨網施工。

（2）鋼板樁施工環節需提前準備帶鎖口冷彎型鋼或是熱軋型鋼材料，檢查型鋼是否存在變形、連接鎖口銹蝕等問題，矯直彎曲型鋼、清理鎖口部位殘留銹跡，必要時更換銹蝕鎖口、過度變形的型鋼。待型鋼預處理完畢后，施工人員按順序依次在各處樁位打入鋼板樁，重點檢查是否存在咬口脫縫、打入深度不足的情況。若咬口脫縫，需在開口部位補插鋼板樁；若打入深度不達標，需使用轉角樁繞開障礙物，并檢查鋼板樁垂直度，如果樁身偏斜程度超標，可將樁身上拔一段高度后重新錘入，糾正樁身。在基坑回填環節，施工人員可采取沖擊拔樁、精力拔樁或是振動拔樁的方法按順序拔除先期打入的鋼板樁，清理拔除鋼板樁表面灰塵、污漬，留待后用。

2.4 土方堆放

在土方堆放環節，為方便現場土方開挖作業和后續基坑回填，施工單位可選擇在工程現場臨時堆放挖取土料，但禁止在基坑邊緣堆放土料，避免由于基坑坑壁上部荷載引發基坑變形、塌陷等安全事故。一般情況下，需要在基坑頂部邊緣外側5m處規劃土方臨時堆放區域，禁止在基坑邊緣3.0m范圍內堆放土方，且該區域實際荷載不得超過10kN/m2。

3 高層建筑基坑土方開挖施工優化控制

3.1 優選基坑土方開挖的方法與方式

現代高層建筑工程中，基坑土方開挖的方法與方式多種多樣，各類方法、方式的適用條件、施工效果存在明顯差異，施工單位應根據工程實際情況選擇恰當的開挖方法與方式。

（1）常見的基坑土方開挖方法包括放坡挖土、逆作開挖、中心島挖土和盆式挖土四種。其中，放坡挖土是將建筑基礎邊坡開挖成斜面，根據土層性質確定放坡坡度。現場分布為普通土層、堅土層和砂礫層時，放坡坡度應控制為1∶0.5、1∶0.33和1∶0.25，此方法多用于挖土深度小于4.0m的建筑工程，有著成本低廉、易于操作的優勢。逆作開挖是同步開展土方開挖和土建結構施工，將土方開挖過程劃分為若干階段，當基坑開挖至一定深度后，施作主體結構，重復上述操作完成基坑土方開挖作業。在施工期間需要準備小型挖土機械，選擇地下連續墻作為支護形式，以承受結構荷載和施工荷載，此方法有著受力結構良好、作業效率高的優勢，可以在現場立體開展上部結構和地基基礎結構施工。

（2）基坑土方開挖方式分為機械開挖、人工開挖兩種。其中，機械開挖是施工人員操縱正鏟挖掘機等設備在現場挖設土方。采取機械化施工模式有著作業效率高的優勢，但土方開挖精度較差，容易出現超挖、欠挖問題，且需要根據土方開挖的方法與現場水文地質條件選擇機械設備型號，明確規定開挖坡度等工藝參數。人工開挖是由施工人員使用便攜式挖土設備開展土方開挖作業，作業精度較高，但土方開挖效率較低，往往需要采取機械開挖和人工開挖兩種形式配合施工，待土方開挖至坑底設計標高0.2～0.3m處后，由機械開挖模式切換至人工開挖模式。

3.2 降排水施工

若基坑土方開挖環節的作業安全受到地表水、地下水的影響，當工程現場流經地表徑流或地下水位超標時，容易引發坑底突涌水、坑壁滑塌、基坑變形等多項問題，存在質量安全隱患。因此，在基坑施工前，需要提前掌握現場水文條件，在基坑周邊挖設截水溝、排水溝、布置若干輕型降水井點，由截水溝阻止地表徑流進入基坑作業區域，在地下水位過高時啟動降水井點內泵機抽采地下水，以此控制地下水位。在必要時還需要采用地下連續墻作為基坑圍護結構，在基坑外圍挖設溝槽，清理槽內灰塵、污漬，平整槽壁，在槽內放置鋼筋籠，澆筑混凝土，再將各節段導墻進行連接，成型的地下連續墻具備擋水、擋土的作用，能夠保持基坑土方開挖作業面的干燥狀態。

3.3 基坑監測

為全面把控基坑土方開挖過程，及時發現質量安全隱患并處理，施工單位需要同步開展基層監測作業，在現場布置若干監測點位，設立地下水位、水平位移、支撐軸力等監測項目，定期采集監測數據，根據監測數據變化趨勢掌握施工現場情況。

同時，需要設定報警值與動態調整監測頻率。

4 結語

綜上所述，為保證建筑基坑土方作業順利開展，營造穩定、安全、高效的施工環境，施工單位需要進一步提高對基坑土方開挖施工的重視程度，從技術角度著手，全面掌握基坑土方開挖施工技術要點，嚴格把控土坑開挖、基坑圍護等施工環節的作業質量，積極落實優選土方開挖方法、方式，降排水施工，基坑監測等質量控制策略，提高基坑土方開挖施工水準。