深基坑土方開挖施工與安全措施實施研究

文／劉彥慶 北京萬泉建設投資集團有限公司 北京 100010

引言：

隨著城市建設的不斷發展，深基坑工程在城市建設中起著至關重要的作用。深基坑的土方開挖施工是基坑施工的重要環節，其施工質量和安全措施的實施對于工程的順利進行具有重要意義。在土方開挖過程中，需要選擇合適的土方開挖方法，如機械開挖、人工開挖等，根據基坑具體情況進行施工。同時，還需要考慮土方開挖過程中可能遇到的問題，如土體塌方、開挖沉降等，并提出相應的解決方法[1]。深入研究土方開挖的工藝和方法，可以有效避免施工過程中可能出現的問題和安全隱患。基于此，本文旨在通過對深基坑土方開挖施工與安全措施的研究，提高基坑施工的效率和安全性。

1.深基坑工程施工特點

深基坑是指地下建筑工程中所挖掘的極深坑洞，常被用于修建高層建筑、地下車庫地下商場等。深基坑的挖掘和施工過程較為復雜，需要考慮土質的穩定性、基坑支護結構的設計水的排水和防滲等問題。在挖掘過程中，常常采用鉆井、爆破機械挖掘等方法。為了保證施工過程的安全和順利進行，還需要進行地質勘測、工程監測等工作。在建設深基坑時，土方開挖和支護施工是相互協作、相輔相成的基本環節，為了確保建筑物基礎的穩定性，必須進行基坑開挖和支護的施工[2]。與一般的基坑工程相比，深基坑工程具有如下特征：第一，支護系統存在著一定的風險。由于深基坑圍護系統屬于臨時工程，因此，其施工環境安全和裝備配套都比較一般。其次，地域性很強。深基坑工作范圍內的環境一般比較復雜，各種因素都會對施工質量造成影響，所以在施工之前需要對施工現場的地質狀況進行全面的調查，并以實際勘測結果為依據，制定出具有個性化的施工方案[3]。最后，需求工作人員的綜合能力更強。深基坑挖深大、施工現場環境復雜，對施工隊伍的整體素質要求很高。既要對巖土工程有一定的了解，又要對力學理論、測量技術等有一定的理論依據，所以在深基坑開挖過程中，深基坑首段施工是一項非常復雜的工程。

2.深基坑土方開挖的主要工藝和方法

2.1 土方開挖方法選擇

土方開挖是深基坑施工中最為基礎和重要的環節之一。在進行土方開挖過程中，需要根據基坑的具體情況選擇合適的土方開挖方法。常見的土方開挖方法包括機械開挖和人工開挖。機械開挖是一種速度較快且效率較高的土方開挖方法。常用的機械包括挖掘機、推土機等。機械開挖能夠快速移除大量土方，并能適應不同類型和性質的土體。然而，機械開挖也存在一些問題，如施工區域狹小、機械設備大型等限制因素。人工開挖是指利用人力進行土方開挖的方法。人工開挖適用于施工區域狹小、土體性質較復雜或存在其他限制條件的情況。人工開挖需要人工勞動和較長的施工周期，施工速度較慢，但相對較靈活，能夠適應各種復雜情況[4]。在選擇土方開挖方法時，需要考慮以下因素:在選擇土方開挖方法時，需要考慮基坑周圍的環境和地質條件，如是否存在地下管線、鄰近建筑物、地下水位等。此外，還需要考慮施工工期、工程造價、施工安全等因素。在實際施工中，可能需要結合機械開挖和人工開挖兩種方法，以達到最佳的土方開挖效果。無論采用何種開挖方法，都需要嚴格按照施工規范和安全標準進行操作，以確保施工質量和工程安全。

2.2 深基坑土方開挖的施工工藝和方法

2.2.1 放坡開挖

放坡開挖的操作方式一般用于比較淺、比較深的基坑，采用一次挖土作業，既可以實現邊坡的開挖，又可以使邊坡的開挖達到設計要求。在使用放坡開挖時，首先，在土壤堅硬、地下水位較低的區域，必須保證基坑的斜坡，并配合鏟式挖土機進行基坑的開挖[5]。其次，在高水頭地區，采用運土車、反鏟挖掘機等機械進行配合，以確保工程質量。在施工過程中，要盡量避開邊坡的松軟、風化等不利條件。

2.2.2 內設支撐開挖

在深基坑開挖過程中，需要在豎壁上布置內支撐，這是一項非常重要的施工工序。為此，必須對支護部位進行仔細的設計，以確保其在施工中的順利進行，并確保其穩定性。若采用分層開挖法，則應確保支護工藝與開挖工藝交叉，另外，可依據現場具體施工條件，選用中心島法。

2.2.3 拉錨開挖

如果是比較大的深基坑，就需要采用直立壁的拉錨開挖方式，一般情況下，這種深基坑的底部有比較大的空間。施工時，可采用分段、分段、分層等方式，確保全過程的連續性[6]。另外，還應按照具體情況，區分不同的挖掘工作方法來保證土壤的穩定性。采用拉錨支護技術，可在保證基坑施工進度的前提下，有效降低工程造價。

2.2.4 明挖法

明挖法就是按照建筑設計圖中的高程，由高到低，將土方開挖出來。并在該工程結束后，進行由下而上的方法，以達到對建筑中央部位的合理操作。明挖法施工方法簡單，效率高，造價低，但施工時噪聲大，對周邊環境有很大影響。

2.2.5 蓋挖法

蓋挖方法與明挖方法不同，它是從地表往下挖到規定深度后，封閉頂面，其余的工作由封閉空間進行。蓋挖法屬于反向施工方法，但在實際操作中，應根據具體情況適時調整施工次序[7]。蓋挖法具有在有大量建筑物的城區內，不會對道路交通造成任何影響的特點。目前，蓋挖方式主要有兩種，分別是順作法和逆作法。順作法是在地面支護工作結束之后，用一塊可以支撐地面承重的梁板，以確保道路的通暢，而蓋挖順作法則是按照自下而上的順序，來完成整個建筑的構造。而反作法是指在深基坑的圍護結構和在地面自上而下進行工作的中間樁，這樣就可以降低工程的建設成本。

2.3 施工方案的選擇

對于深基坑土方開挖工程，在選擇施工方案時，應考慮如下問題：其一，在進行深基坑的土方開挖工程的施工前，必須要對該工程項目的概況進行了解，具體包括了建筑物、基坑的支護設計、有關的地質勘察報告，施工現場周圍的地下管道等內容,在基坑周圍區域內，充分保障施工人員和設備的安全；第二，在深基坑的土方開挖工程中，在進行開挖施工工藝作業之前，必須先進行支護。與此同時，一定要遵循自上而下、分層分段的深基坑土方開挖工程的施工原則，未完成基坑支護工作前，不得進行基坑工程。水泥墻、混凝土灌注樁等各種支護措施完成后，28 天后才可進行開挖施工工藝作業。在建筑工地上，如果用的是砂礫層、粉土、碎石土、黃土等建筑材料，在周圍環境允許的情況下可以適當地減少工程成本，并可以采取分段放坡的基坑施工方法，每一層的挖掘深度要根據具體的土壤條件而定，以2.5m 以下為宜[8]。因此，分段開挖時，工作面的寬度需要控制在20 米以內。除此之外，要及時進行混凝土的護坡澆筑施工，相鄰各層的施工工期不能大于3 天，在支護施工作業結束后，要對施工開挖角進行選擇，然后在中間區域進行挖掘，禁止隨意的挖掘和施工。其三，在基本設備齊全的情況下，盡可能選擇機械化的開挖施工方案，以提高施工效率。在一些深基坑工程中，如工程范圍不大，或設備條件不完備時，可采用人工開挖法。在后面的混凝土澆筑期間，需要使用一種人-機聯合的施工方案，這樣才能提高整體的施工效率和質量。

2.4 施工要點分析

在深基坑土方開挖工程的施工過程中，必須遵守下列施工要點，從而確保了整個深基坑工程的質量與效率，減少了施工過程中出現的安全事故。其一，在進行深基坑的土方開挖工程的施工時，首先要確定好具體的施工方案，對施工工藝和作業方案的可行性進行了充分的分析，確定了按順序、分層、分段的作業標準和要求。為了方便手工的找平、修坡和清底等施工工作，當使用機械化設備進行施工工作的時候，需要留出300 毫米的土層，為了保證基礎高程和斜坡的斜率能夠滿足工程建設的需要，避免工程超采；其二，在深基坑的土方開挖工程進行施工前，需要對邊坡線進行定位，可將開挖的進度進行匯總，每個承臺基坑的位置和標高都要放出來，這樣才能有效地控制基坑的放線和深度，防止開挖過多或挖掘不充分；其三，在深基坑工程中，為了提高施工效率，往往采取一種“人-機”相結合的方法。在這樣的施工方案下，有關施工技術人員要及時將挖出的某些角落的土方清除干凈，然后用挖掘機將其運走。同時在這段時間里，為了避免每一層的樁頭受到挖機的直接碾壓，要對最底層進行重點保護，避免基樁的被挖斗碰撞，從而有效地確保深基坑的土方開挖工程的施工質量和安全性。

3.深基坑土方開挖施工的安全措施實踐研究

3.1 加強圍護施工質量控制

在深基坑土方開挖過程中，其中，圍護結構的施工起到了至關重要的作用。圍護結構的施工，其主要包含著鉆孔的咬合樁、地下的連續墻、鉆孔的灌注樁之加止性水帷幕等各項復雜性的施工環節。從某種意義上來說，圍護結構的施工可以說是在深基坑內，為了在一個安全的環境下高效地完成，需要對養護結構的施工質量進行嚴格的控制。在圍護工程建設過程中，要對防水接縫密封性、護壁深度、底渣厚度等關鍵施工節點進行嚴格控制，確保每個關鍵的工程節點都不會發生安全和質量問題，避免在后期開挖施工過程中發生較大的變形，從而有效地保障了深基坑的土方開挖工程項目的安全完工。

3.2 加強土方開挖施工技術

區別于一般基坑的大開挖方式，在采用內支撐的深基坑進行土方開挖的時候，要將支撐施工對挖土進度的影響降到最低，在開挖過程中，應結合支護系統，盡量按照“分層、分段、對稱、時限”的原則進行支護。在實施土方分段開挖時，應充分考慮合理的傳力，每個步驟都要進行分塊挖掘，以減少單一的開挖截面，并在挖掘過程中進行支撐，從而對基坑的變形進行嚴格的控制，保證周邊建筑和道路的安全。在成層開挖過程中，既要注意靜、動兩面的穩定性，再根據設計的要求，對坡度進行控制。同時也要防止土方挖掘機械對支撐立柱，地下連續墻，混凝土支撐結構，降水井管等的撞擊破壞，在施工過程中應加強對基坑的控制，以上位置周圍的土方可以采用人工挖土，在支撐樁的兩邊盡可能地挖土，挖土高度要控制在0.5 米內。在基坑開挖時，要注意對周圍環境的保護，有效地減少基坑、中圍護結構和周圍環境的不均勻沉陷。土方開挖至某一深度后，架設棧橋，并用長臂式挖土機進行挖土。另外，還應注意土石方吊裝的安全措施。在深基坑施工中，采用挖掘機分步開挖，并在施工之前，將各類設備放置在基坑外側的安全、穩固的基礎上。在起重口設置防護網或保護平臺，在起重之前，必須對夾具、鋼索等進行檢查和驗收，達到要求后方可起重。提升和放下吊斗和繩索時，必須發出統一的信號，并有專門的人員在上面和下面進行操作。在進行土方吊裝作業時，必須仔細地進行，不能用吊斗、吊繩去撞擊保護平臺或支架。在夜間進行作業時，要有足夠的燈光，當遇到大風，暴風雨和地面塌陷時，要立即停止作業。

3.3 全面開展施工驗收工作

以深基坑為基礎的土方開挖工程施工是一項非常復雜的工程，往往會受到多方面因素的影響，從而產生有關的建筑工程的質量與安全問題，如基坑外部的土壤或支撐結構產生了變形和位移、地下水的變化等一系列的問題。如果出現了這樣的問題，很容易造成地下管線的變形和位移，以及道路、建筑物、周圍的地面等問題，從而影響到后期的安全和質量。因此，深基坑的土方開挖工程施工單位必須加強安全管理，實施全面的施工檢測，并對施工周邊的環境展開動態的監測。防止由于各種因素的影響，在深基坑工程建設中，存在著許多安全與質量問題。除此之外，還需要對所有的施工材料和設備進行嚴格的控制，不要把質量差的建筑材料帶到工地，所有的建筑材料都要進行嚴格的質量檢查，檢驗通過后才能交付使用。對于所有的施工裝備，都要進行嚴格的操作試驗，經試驗，確認其性能符合規定的要求后，才能投入使用。這樣，就能確保深基坑土方施工的順利進行，對工程進行全面的檢查，確保工程能在最安全的施工環境下高效完成。

3.4 建立健全的質控制度

在深基坑工程中，采用該技術需要在施工過程中注意到許多細節問題和質量控制問題。（1）在施工中，要時刻對基坑的深度進行監測，對施工工藝進行合理的控制；同時，對建筑材料及相關零部件的采購進行嚴格的管理。在訂購產品之前，必須對所購買的產品進行檢驗、鑒定，并向制造企業索要產品出廠合格證、質量檢驗合格證等證明。大容量的物料及設備適合招標。（2）在進行施工之前，要對實際地基進行勘察，并對施工方案進行編制。具體表現為：水、電、光、防護設備的維持與供應，以及有關場所的空間與交通狀況。要想有效地提升管理水平，深基坑工程單位應該綜合考慮多種因素，以圖紙為依據，以建筑自身狀況為依據，加強創新和完善質量管理體制，讓其更加適應現代化深基坑工程的需求。在深基坑工程管理體制的構建中，可以充分地發掘出施工管理的重要性，從而為工程建設中的重要項目的決策奠定堅實的基礎，并提供充足的理論基礎。所以在任何時候都要保證工地的有序、干凈，才不會影響到工程的進度。另外，在建筑工程的施工管理上，在材料、設備、人員管理和施工工藝上也需要進一步的探討和分析。（3）工程的后繼工作直接關系到深基坑施工的質量。為此，需要組織有關的專家對挖掘現場進行檢驗，并進行相應的校核。工程質量檢測主要有：勘察地質環境、檢測基礎承載力和檢測工程周邊土體的穩定。

3.5 隨時準備應付各種突發事件

就深基坑土方施工單位而言，如果要采取最行之有效的安全措施，保證深基坑土方施工安全與質量，對任何突發事件都要作好準備，結合土方挖方工程的施工實踐和各方面的要求，制訂出一套比較完整的應急計劃和預防措施，對有關的責任制進行明確。在深基坑土方開挖施工過程中，可能會出現各種突發事件如地下水突然涌入、土體塌方支撐結構失穩等。因此，施工單位需隨時準備應對這些突發事件。首先，要建立健全的應急預案明確各種突發事件的處理措施和責任分工。其次，要設立專門的安全監測團隊對施工現場進行實時監測及時發現和處理安全隱患。同時，要配備必要的應急設備和救援人員確保能夠迅速響應并采取有效措施應對突發事件。另外，要與相關部門建立緊密合作及時報告和協調處理突發事件確保施工現場和周邊環境的安全。最后，要進行定期演練和培訓提高工作人員的應急處置能力保證在發生突發事件時能夠迅速、有序地進行應對和救援工作。比如，為了在深基坑土方工程中實現全過程安全控制，在幾個關鍵的施工節點都配備相應的安全管理員，從源頭上預防建設項目的安全問題，保證了深基坑的土方開挖項目能夠在極度安全的情況下高質量完成。通過以上措施的實施，能夠有效提升深基坑土方開挖施工的安全水平最大限度地減少事故發生的可能性保障人員和環境的安全。

結語：

總之，本文對深基坑土方開挖施工與安全措施實施進行了深入研究，對于提高基坑施工的效率和安全性具有重要意義。通過深入探討土方開挖施工的工藝和方法以及相應的安全措施，可以有效避免施工過程中可能出現的問題和安全隱患。希望本文的研究成果能夠為今后的深基坑工程施工提供有益的參考和指導。