淺談土建施工中深基坑開挖施工技術(shù)

代立芳

（甘肅建投建設(shè)有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

從本質(zhì)層面分析，島式土方開挖技術(shù)是一種基于盆式土方開挖技術(shù)的逆向方式，其主要適用于規(guī)模較大的基坑，且利用角撐、環(huán)撐等作為支撐結(jié)構(gòu)，基坑中心位置應(yīng)具備較大空間。在實(shí)際應(yīng)用從技術(shù)過程中可將基坑內(nèi)部的土體劃分為兩大塊，分別為中心區(qū)域土方以及基坑周圍土方。該技術(shù)施工過程中需要首先對基坑周圍土方進(jìn)行挖除作業(yè)，并在此過程中同步設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，將中心部分土方預(yù)留，使之成為“孤島”，該技術(shù)也由此得名。在實(shí)際進(jìn)行周邊土方挖掘作業(yè)過程中，施工單位可以利用中心預(yù)留土方作為支點(diǎn)，進(jìn)行棧橋架設(shè)作業(yè)，并依托于此棧橋進(jìn)行機(jī)械化挖土、運(yùn)土作業(yè)。

1 案例概述

案例工程為某地區(qū)新建建筑項目深基坑工程，整個施工區(qū)域地勢平坦，周邊區(qū)域光纜、電纜等地下管線數(shù)量較多，呈現(xiàn)出較為顯著的錯綜復(fù)雜態(tài)勢。工程設(shè)計中預(yù)定基坑開挖深度為14.75m，底部標(biāo)高約為-12.05m，其中電梯井部分基坑開挖深度設(shè)計為21.75m，使得本工程呈現(xiàn)出較為典型的坑中坑結(jié)構(gòu)，整體開挖深度進(jìn)一步提升。該基坑長度以及寬度分別約為100m以及97m，整體平面呈現(xiàn)出菱形結(jié)構(gòu)，面積接近10000m2。

2 島式土方開挖技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 施工方案設(shè)計

在實(shí)際開展過程中，施工技術(shù)人員依據(jù)相關(guān)理論對工程作業(yè)進(jìn)行深入分析，得出結(jié)論，在土方開挖作業(yè)初期，原始土體作為原有壓力平衡狀態(tài)被破壞情況影響下，支護(hù)結(jié)構(gòu)背部土壓力會向基坑內(nèi)部釋放，進(jìn)而導(dǎo)致基層維護(hù)墻頂部區(qū)域出現(xiàn)水平位移值激增的情況[1]。考慮到當(dāng)前尚不存在一種支護(hù)結(jié)構(gòu)可以具備無限大的剛度確保自身整體結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)傾斜變形情況，因此，在本次工程施工過程中確保應(yīng)力得到有效釋放，降低其對支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響是方案設(shè)計的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。施工設(shè)計人員在綜合相關(guān)理論以及基坑平面圖的基礎(chǔ)上，決定在菱形東、西兩個銳角角點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行第一步土方挖掘作業(yè)。

2.2 第一步土方挖掘

施工技術(shù)人員依據(jù)實(shí)際情況，決定在此環(huán)節(jié)采用大開挖形式。由于兩個出土口可以直接進(jìn)出且場地空間較為空曠，由此，施工單位決定采用6 臺挖掘機(jī)同步開展作業(yè)。技術(shù)人員依據(jù)施工平面圖將第一層土方劃分為4個區(qū)域，分為兩步進(jìn)行挖掘。每個區(qū)域采用3 臺挖掘機(jī)，通過上下傳遞的方式，依據(jù)標(biāo)高進(jìn)行開挖作業(yè)，工程設(shè)計人員標(biāo)定，第一層挖掘至-2.1m 處，第二層則依據(jù)1:2的坡度進(jìn)行開挖作業(yè)直至達(dá)到基底標(biāo)高。

在實(shí)際進(jìn)行開挖作業(yè)過程中，施工單位首先依照分層開挖技術(shù)要求，從施工區(qū)域北側(cè)角點(diǎn)處為起點(diǎn)向南側(cè)出土位置進(jìn)行倒退式開挖作業(yè)，依照施工設(shè)計要求，第一層土方挖掘至-2.1m 處，第二層則依據(jù)1：2的坡度完成預(yù)定標(biāo)高挖掘作業(yè)，直至第一道支撐結(jié)構(gòu)工作面形成為止[2]。在基坑北部支撐結(jié)構(gòu)施工作業(yè)流程全部完成后，施工單位可以將基坑南側(cè)開挖作業(yè)積累的土方運(yùn)至北側(cè)進(jìn)行填埋處理并形成相應(yīng)運(yùn)土坡道，在實(shí)際進(jìn)行此環(huán)節(jié)作業(yè)過程中，施工單位可以采用分層回填方法，并將每層厚度控制在300mm 左右，同時確保該土坡坡度以及寬度與南側(cè)出土坡一致，在完成此環(huán)節(jié)作業(yè)后，快速開展南側(cè)基坑內(nèi)支撐作業(yè)。

2.3 第二步土方挖掘作業(yè)

施工單位在確保第一道環(huán)梁以及支撐梁混凝土強(qiáng)度達(dá)成預(yù)定設(shè)計目標(biāo)后，即開始第二步土方開挖作業(yè)。施工技術(shù)人員在開展本環(huán)節(jié)作業(yè)過程中充分考慮到本工程中支撐結(jié)構(gòu)采用幾何形狀設(shè)計，因此在實(shí)際進(jìn)行施工流程設(shè)計過程中，設(shè)定環(huán)梁圍繞區(qū)域作為中心島，并以此為中線點(diǎn)，對支撐結(jié)構(gòu)下部開展開挖作業(yè)，在達(dá)到支撐梁設(shè)計標(biāo)高后正式開展第二道支撐施工作業(yè)。在實(shí)際進(jìn)行作業(yè)過程中，施工單位將大中心島劃分為兩個工作面：中心島內(nèi)半徑15m 范圍內(nèi)設(shè)定為第一工作面；中心島內(nèi)半徑16-43m 范圍內(nèi)設(shè)定為第二工作面，施工單位在實(shí)際開展此環(huán)節(jié)作業(yè)過程中圍繞兩個工作面開展環(huán)形挖掘作業(yè)。每個工作面設(shè)置3 組，由4 臺挖掘機(jī)組成的挖掘組，通過組合傳遞方式分3 層進(jìn)行臺階式放坡挖掘，將基坑挖掘至-10.6m 標(biāo)高位置，每層開挖深度約為-2.1m。

同時，本環(huán)節(jié)工作開展過程中，工程技術(shù)人員在基坑中部位置預(yù)留土堆作為土方裝運(yùn)平臺，利用原北側(cè)出土坡道開展土方運(yùn)出作業(yè)。此過程中，技術(shù)人員依照實(shí)際需求決定在基坑南側(cè)角點(diǎn)位置進(jìn)行先行施工，形成第二道支撐結(jié)構(gòu)作業(yè)面，同時在進(jìn)行鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)作業(yè)過程中，施工單位應(yīng)確保東、西兩側(cè)小環(huán)梁應(yīng)形成整體局面。同時在測定支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)成相關(guān)指標(biāo)要求后，利用機(jī)械回填、人工配合模式將北側(cè)坡道挖除的土體填筑至南側(cè)出土口，此環(huán)節(jié)中，施工單位在實(shí)際進(jìn)行分層填筑作業(yè)過程中，將各層厚度設(shè)定為300mm，同時將運(yùn)土坡坡度以及長度分別控制在1:8～1:10 以及60～80m 區(qū)間范圍內(nèi)，同時依照運(yùn)輸車輛行使需求，將坡道寬度設(shè)計為12m。

施工單位在開展土坡填筑作業(yè)之前，首先對強(qiáng)化南側(cè)出土口支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，具體可以利用設(shè)置臨時鋼管支護(hù)的方式進(jìn)行，利用規(guī)格為Φ300×12mm 鋼管將第一與第二支撐結(jié)構(gòu)頂撐相連接，并在第一道支撐腰梁下方及支護(hù)樁之間設(shè)置鋼管使其形成斜撐狀態(tài)，最大限度地降低因運(yùn)土車輛行駛導(dǎo)致的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)破損情況。

2.4 第三步土方挖掘作業(yè)

在實(shí)際作業(yè)過程中，利用上一環(huán)節(jié)作業(yè)過程中設(shè)置的南側(cè)出土口以及坡道進(jìn)行土方運(yùn)輸作業(yè)。隨著施工作業(yè)進(jìn)展不斷深入，地下區(qū)域挖掘作業(yè)面也隨之呈現(xiàn)出擴(kuò)大態(tài)勢，施工單位也依舊工程建設(shè)實(shí)際需求增加修土人員，而排、降水作業(yè)則組織專人進(jìn)行管理。在集水井區(qū)域開挖作業(yè)過程中，施工單位在實(shí)際開展本環(huán)節(jié)作業(yè)過程中，首先依照工藝流程要求開展放樣工作，在確保此區(qū)域內(nèi)不存在威脅施工安全性以及質(zhì)量的因素后正式開展開挖作業(yè)。施工單位在實(shí)際進(jìn)行群樁、集水井部分開挖作業(yè)時利用人工以及塔吊配合的方式開展余土清運(yùn)工作。在出土坡作業(yè)環(huán)節(jié)，施工人員利用機(jī)械倒退式開挖技術(shù)，依照基底部分向南側(cè)出土口方向開展挖除作業(yè)。考慮到第二道支撐結(jié)構(gòu)實(shí)際特點(diǎn)，難以應(yīng)用機(jī)械倒退式開挖技術(shù)，因此，施工人員決定采用小型挖掘機(jī)在結(jié)構(gòu)下方開展掏挖作業(yè)，并利用塔吊開展余土清運(yùn)工作。

此環(huán)節(jié)作業(yè)過程中，施工單位依照相應(yīng)設(shè)計一次開挖作業(yè)達(dá)到基底設(shè)計標(biāo)高以上的200～300mm區(qū)間范圍內(nèi)，在實(shí)際進(jìn)行此環(huán)節(jié)作業(yè)過程中，施工單位采用人工修土方式作為配合，有效確保開挖作業(yè)精準(zhǔn)，不出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。同時在基坑土方開挖后，施工單位立即進(jìn)行支護(hù)樁底部混凝土傳力板帶結(jié)構(gòu)作業(yè)，有效避免了支護(hù)樁向基坑內(nèi)側(cè)傾斜位移。施工技術(shù)人員在實(shí)際工作中依照相關(guān)規(guī)范要求，對支護(hù)樁部分樁間土體進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確保該部分不存在滲漏水或泥涌等不良情況。在面對險情時，施工人員依照預(yù)定對策利用快硬水泥對其進(jìn)行封堵作業(yè)，針對漏水嚴(yán)重的點(diǎn)位，則采用噴錨混凝土等進(jìn)行封堵作業(yè)，切實(shí)保障地基安全性滿足實(shí)際要求，切實(shí)保障基坑整體穩(wěn)定性不受影響。

3 總結(jié)

綜上所述，本文所研究了島式土方開挖技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中呈現(xiàn)出較強(qiáng)的安全性，在質(zhì)量方面也具備較強(qiáng)保障。同時案例工程最大開挖深度達(dá)到21.75m，有效滿足當(dāng)前工程建設(shè)實(shí)際需求，由此，島式土方開挖技術(shù)具備較強(qiáng)的應(yīng)用價值。