水工建筑基坑開挖施工技術(shù)要點探究

謝偉志

（梅州市威華水利水電建設(shè)工程有限公司，廣東 梅州 514600）

0 引言

水工建筑基坑開挖是水利工程建設(shè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，其施工技術(shù)的優(yōu)劣直接關(guān)系到后續(xù)工程的質(zhì)量和進度。因此，對水工建筑基坑開挖施工技術(shù)的深入研究和探討顯得尤為必要。本文將結(jié)合實際工程施工經(jīng)驗和學(xué)術(shù)研究成果，對水工建筑基坑開挖施工技術(shù)要點進行探究和總結(jié)，以期提高工程的施工效率和質(zhì)量。本文主要從四個方面進行梳理和闡述，首先介紹基坑開挖的概念和工程背景，其次探究水工建筑基坑開挖的施工技術(shù)要點，包括地質(zhì)環(huán)境和工程設(shè)計、材料選用、開挖方法和工藝、安全和環(huán)保等方面，然后分析出現(xiàn)的問題及時處理的重要性，最后進行驗收和記錄的意義及其實施要求，結(jié)合實例進行說明。本文將為水工建筑基坑開挖施工技術(shù)的研究和應(yīng)用提供參考，具有一定的理論和實踐意義。

1 基坑工程特點

基坑工程是建筑施工和土木工程中的一個重要分支，其主要任務(wù)是為建筑物、道路、橋梁等大型工程的地基部分提供支撐和保障。基坑工程具有以下特點。

（1）建設(shè)周期長。基坑工程通常是工程開工之前必須完成的一項重要任務(wù)。由于基坑的深度和復(fù)雜性，通常需要較長的時間才能完成。因此，基坑工程的建設(shè)周期較長，一般在數(shù)月到數(shù)年之間。

（2）設(shè)計難度大。基坑工程設(shè)計的難度很大，需要考慮到地基的各種因素，如土壤質(zhì)量、水位、潛在地震等。同時還需要考慮到施工過程中可能遇到的困難，如巖石破碎、地下水泉等因素。

（3）施工技術(shù)復(fù)雜。基坑工程的施工技術(shù)非常復(fù)雜，需要配備大量的專業(yè)技術(shù)人員和設(shè)備，例如挖掘機、大型吊裝設(shè)備等。同時，由于基坑周圍環(huán)境的復(fù)雜性，施工過程中需要采取各種預(yù)防措施，如加固邊坡、排水等。

（4）施工風(fēng)險高。基坑工程的施工風(fēng)險很高，如地質(zhì)環(huán)境變化、坑底狀況變化、周邊建筑物損害等，這些都可能對后續(xù)工程造成不可逆的損害。因此，施工過程中需要嚴(yán)格的安全措施，并配備專業(yè)的安全技術(shù)人員和設(shè)備。

（5）費用高昂。由于基坑工程的復(fù)雜性和施工難度，建設(shè)基坑所需的費用通常很高。這包括了工程設(shè)計費用、施工費用、設(shè)備費用等。同時，由于基坑工程通常是整個工程的開端，如果出現(xiàn)問題，可能會對后續(xù)工作造成巨大的影響，進而造成更高的經(jīng)濟損失[1]。

2 水工建筑基坑開挖施工技術(shù)分析

2.1 巖基開挖方法的選擇

巖基開挖是在礦山、水力工程、建筑工程和交通工程等領(lǐng)域中廣泛使用的方法之一。選擇正確的巖基開挖方法可以確保施工過程的安全性、效率和成本控制。一般來說，巖基開挖的方法選擇應(yīng)考慮以下7 個方面。

（1）巖體特性。在選擇巖基開挖方法時，需要首先了解地質(zhì)條件和巖體特性，包括巖石種類、堅硬程度、裂隙密度和配合力等。這些特性會影響到巖石的爆破性能和力學(xué)行為，從而影響到巖基開挖方案的選擇。

（2）巖石開挖難度。巖石開挖難度是指巖石開挖所需的力量和時間。據(jù)此可以選擇爆破、機械開挖或人工開挖等方法。

（3）爆破的優(yōu)點在于可以快速、高效地破壞巖石，但是需要大量的預(yù)備工作，以確保安全并防止環(huán)境污染。

（4）機械開挖的優(yōu)點在于可靠性高，勘探量大，且效率高。然而，對于非常堅硬、耐磨的巖石，可能需要考慮其他的機械設(shè)備。

（5）人工開挖的優(yōu)點在于適用于小規(guī)模土方工程或小型巖石開挖，而且不需要很多的設(shè)備。

（6）工程需求。開挖方法的選擇還應(yīng)該考慮到所需的工程尺寸和類型。對于大規(guī)模的挖掘工程，如隧道和水利工程，可能需要多種方法的組合來實現(xiàn)開挖和支撐立法。

（7）環(huán)境因素。所有的巖基開挖活動都可能會引起環(huán)境污染和安全隱患，因此工程管理人員需要考慮環(huán)境因素[2]。他們應(yīng)該選擇具有環(huán)保功能的爆破設(shè)備和其他開挖設(shè)備，以保護周圍環(huán)境和地球。

在實際的巖基開挖工作中，以上四個方面都需要深入研究和評估，才能選擇最適合的方法。巖基開挖的方案應(yīng)該盡可能符合工程需求和環(huán)境保護要求，同時注意施工過程的安全性和成本控制。

2.2 基坑開挖注意事項

基坑開挖是建筑施工的一項重要工程。開挖前需要進行詳細(xì)的方案設(shè)計和技術(shù)評估，以確保施工過程安全、高效、精確地完成。以下是基坑開挖的注意事項。

2.2.1 堆場管理

在基坑開挖前、開挖中和開挖后都需要進行堆場管理，減少土方外溢和垃圾清運問題，確保現(xiàn)場干凈和安全。同時在開挖現(xiàn)場周邊設(shè)置警示帶和防護設(shè)施，避免事故發(fā)生。

2.2.2 開挖設(shè)計

開挖設(shè)計是對基坑開挖過程中不同的條件所進行的規(guī)劃。開挖設(shè)計的目標(biāo)是確保基坑在開挖的過程中不發(fā)生失穩(wěn)等安全事故。設(shè)計需要考慮基坑開挖的形狀、深度、坡度、梯度、支撐結(jié)構(gòu)等因素，以及土質(zhì)，水位等因素。

2.2.3 基坑支撐

在基坑開挖時，基坑的支撐結(jié)構(gòu)是必不可少的。通常使用樁、樁基礎(chǔ)、支撐墻等方法來實現(xiàn)基坑支撐。基坑支撐需要考慮土體、降雨、灌水等因素的影響，保證基坑的穩(wěn)定和安全性。

2.2.4 環(huán)境保護

基坑開挖過程中，土方和建筑垃圾是必然產(chǎn)生的。這些污染物對環(huán)境、并且會對周圍的居民及過往車輛帶來影響，需要嚴(yán)格控制。需要同步進行垃圾清理和環(huán)境保護工作，做到盡可能減少對環(huán)境帶來的負(fù)面影響。

2.2.5 施工安全

基坑開挖是施工現(xiàn)場風(fēng)險較高的工作之一，因此施工安全至關(guān)重要[3]。需要設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，確保工作人員在安全的狀態(tài)下進行施工。同時，應(yīng)配備足夠數(shù)量的安全部門，實施好安全管理制度。

2.3 流砂軟基的開挖施工技術(shù)

流砂軟基是土質(zhì)較松散、含水量大的一種軟弱地基，其開挖施工需要特別注意，否則很容易導(dǎo)致地基沉降、坍塌甚至事故發(fā)生。針對流砂軟基的開挖施工技術(shù)主要包括以下方面。

首先，應(yīng)先進行場地勘驗，掌握地質(zhì)環(huán)境特征。在工程實施前，需要進行細(xì)致的勘驗和分析，掌握砂土的性質(zhì)、含水量、深度等信息，對工程施工的影響進行預(yù)判和評估，為后續(xù)施工提供可靠的數(shù)據(jù)和依據(jù)。

其次，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臋C械和工具，進行開挖。針對流砂軟基，需要選擇適當(dāng)?shù)耐诰驒C和鏟斗等設(shè)備，以確保施工效率和安全性。同時，在挖掘過程中，要保持機械的平穩(wěn)性，避免對基礎(chǔ)造成沖擊和振動，導(dǎo)致基礎(chǔ)變形和破壞。在開挖過程中，要及時清理沙土，保持現(xiàn)場清潔，并適時進行加固。在流砂軟基中作業(yè)時注意增加加固結(jié)構(gòu)，比如鋼筋混凝土加固墻等。有必要時，可以采用加固件等手段來對開挖區(qū)域的土體進行加固，提高邊坡穩(wěn)定性。

最后，施工完畢后應(yīng)及時鞏固和修復(fù)，保證開挖區(qū)域的穩(wěn)定和安全性。針對流砂軟基，做好支護工作必不可少，普通的夯實方法無法很好地解決問題，要使用護壁或者鋼板墻加固支護，以保障地基的穩(wěn)定性。

綜上所述，流砂軟基的開挖施工技術(shù)需要注意以上細(xì)節(jié)，在加強監(jiān)測以及配合嚴(yán)格施工，才能確保安全、高效地完成任務(wù)。

2.4 邊坡保護措施

邊坡是山區(qū)公路、鐵路、城市道路、橋梁等建設(shè)中難以避免的結(jié)構(gòu)，但由于受到各種自然因素和人為活動的影響，邊坡安全易受到威脅。因此，在邊坡的設(shè)計、施工和維護過程中，必須采取一系列措施，以保障邊坡的安全穩(wěn)定。以下是邊坡保護措施的詳細(xì)描述。

2.4.1 邊坡基礎(chǔ)處理

坡頂。對邊坡頂部需要進行排水、防滲、加固處理，以避免因水土流失和滲漏而導(dǎo)致的滑動、坍塌等情況發(fā)生。

坡面。對邊坡的坡面要進行開挖、整理和加固處理，以保持邊坡表面的平整和堅實。

坡腳。邊坡腳部要進行排水和防滲處理，以保證地基干燥和穩(wěn)定，避免因水文因素導(dǎo)致的邊坡變形和松動。

2.4.2 邊坡加固處理

加固手段主要包括植被加固、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固、石方加固和擋土墻加固等。植被加固能夠增加邊坡的抗沖擊性和固定性，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固可以提高坡面強度、抗風(fēng)、穩(wěn)定坡體，石方加固能夠鞏固邊坡表面，擋土墻加固能夠減輕坡面壓力和錯位變形等[4]。

2.4.3 邊坡監(jiān)測與維護

建設(shè)成后，對邊坡進行定期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取修整和加固的措施。在經(jīng)營過程中做好施工的、維護的、監(jiān)護的加強等措施，并保持表面的清潔和整潔。圖1為邊坡防護。

圖1 邊坡防護

2.5 基坑支護的地下水控制給排水設(shè)計

基坑支護在建筑工程中場地特殊復(fù)雜，設(shè)計施工難度大，其中，地下水控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。地下水對基坑支撐體的穩(wěn)定性和施工質(zhì)量起著非常關(guān)鍵的影響。因此，對于基坑支撐設(shè)計來說，給排水設(shè)計顯得尤為重要。地下水控制給排水設(shè)計的主要目的是控制基坑周圍地下水的涌入量和排水量，維持基坑內(nèi)部的穩(wěn)定水位，保證基坑施工的安全和有效進行。在地下水控制的過程中，可以采用預(yù)留降水帶、加固側(cè)壁、設(shè)置隔離帷幕等常見的手段來達到控制地下水和排水的目的。在具體實施方面，給排水設(shè)計可采用二次回灌、負(fù)壓降水、泥漿壁、及時加固側(cè)壁、及時收集和清理成果物等方法。其中，二次回灌可以通過逐步注入水分來逐漸將地下水的壓力逐步平衡，形成合理的地下水平衡狀態(tài)[5]。負(fù)壓降水可以采用抽吸泵的方式將被控制水位以下的地下水抽入抽吸泵并加以處理，使之達到目的水平。泥漿壁通過高壓注漿機將高強度泥漿注入基坑側(cè)壁，形成有一定強度的支護形成，達到支護和防滲的目的。

3 基坑開挖安全保護措施

基坑開挖是建筑中的一個重要過程，因其施工工序復(fù)雜，涉及地質(zhì)、材料、設(shè)備等多方面因素，存在一定的安全隱患，因此需要在開挖過程中采取一系列保護措施，保障工程施工安全，以下是常見的基坑開挖安全保護措施。

（1）制定科學(xué)的施工方案和安全方案，明確各項工作責(zé)任，確保施工過程的安全。

（2）在開挖前進行現(xiàn)場勘測，了解地下管線、地質(zhì)條件等相關(guān)情況，并加以標(biāo)注，避免因開挖過程中誤傷地下管線和地質(zhì)隱患而引起的安全事故。

（3）根據(jù)地質(zhì)條件和工程要求，選擇合適的開挖方式和方法，如傾斜支撐式、板殼支撐式、預(yù)制構(gòu)件支撐式等，確保施工過程的穩(wěn)定。

（4）針對基坑邊坡可能發(fā)生的滑坡、塌方等安全問題，進行邊坡穩(wěn)定設(shè)計和加固措施，以保證施工安全。

（5）根據(jù)開挖深度以及地質(zhì)條件，采取合理的通風(fēng)、脫水措施，避免不良?xì)怏w和井水的滯留而引起的安全事故。

（6）加強施工場地封閉管理，設(shè)置圍擋和警示標(biāo)識，禁止未經(jīng)批準(zhǔn)的人員和車輛進入施工現(xiàn)場。

4 結(jié)語

水工建筑基坑開挖施工技術(shù)是水利工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其安全、高效的施工過程將直接影響水工建筑的工程質(zhì)量和施工進度。在實際工程中，基坑開挖施工過程中需要針對不同的地質(zhì)條件，選擇合適的施工方案和開挖方式，并加強監(jiān)管和管理，確保施工安全。從技術(shù)層面而言，水工建筑基坑開挖的施工技術(shù)要點主要包括：選定合適的機械、加強開挖前的地質(zhì)勘察以及方案設(shè)計、施工期間的邊坡加固及施工場地管理、防止地下水涌入等。在復(fù)雜的水工建筑施工中，開挖深度、地下水位等因素的影響讓施工變得危險與艱難，反復(fù)調(diào)整方案、引用先進技術(shù)不僅是解決問題的重要手段，也是提升水工建筑施工水平的必由之路。總之，水工建筑基坑開挖施工技術(shù)要點的探究和完善既是基坑工程高質(zhì)量施工的保障，也是提升水利工程建設(shè)的核心需求。只有在不斷的實踐和探索中摸索出切合實際的技術(shù)方案，并嚴(yán)格按照技術(shù)要求進行施工，才能保證工程質(zhì)量和效率的雙贏，為水工建筑的快速發(fā)展注入新的活力。