软土深基坑的挖土施工技术

软土深基坑的挖土施工技术

TechnologiesinExcavationofDeepFoundationPitinSoftSoil

张永火,邱学习

ZHANGYong2huo,QIUXue2xi

(龙元建设集团股份有限公司,浙江宁波315040)

摘　要:详细阐述了软土深基坑挖土应遵循正确的开挖原则和施工部署,选择合适的施工机械,掌握正确的挖土施工方法和安全及环保措施等,才能保证软土深基坑顺利开挖至设计标高,为后续工序打下良好的基础。

关键词:软土地区;深基坑;挖土;施工技术

中图分类号:TU753　　　文献标识码:B　　　文章编号:1008-3707(2008)05-0033-03　　东南沿海地区多属于软弱地基,基坑开挖面常遇到淤泥或淤泥质黏土,由于含水量高,孔隙比大,抗剪强度低,故地下室深基坑挖深达到一定深度时应有基坑围护结构。与此同时,软土深基坑的挖土工程必须按科学合理的方法施工,否则同样会造成工程质量或安全事故发生,会产生坑内工程桩倾斜断裂,或引起基坑围护结构裂缝以至坍塌,甚至酿成重大的安全事故。以下阐述软土深基坑施工应遵循的原则和应掌握的技术措施。

掌握其特点,有针对性地提出基坑挖土方法及应急措施。

(4)熟悉地下室工程图纸,包括桩基工程情况,分析基坑各区段的挖深、承台、基础梁、后浇带的分布情况,地下室各层梁板标高,并校核基坑围护方案中的计算挖深以及拆撑措施是否准确、可行。

(5)根据上述各方面的条件及资料,认真编制基坑挖土施工方案,方案的主要内容包括:基坑工程概况、挖土施工准备、组织管理机构、挖土施工部署、机械配备计划、挖土施工方法、挖土进度计划、安全与环境保护措施、应急措施等。

1　挖土施工的准备

软土深基坑挖土施工前应掌握下列资料和情况:

(1)分析工程地质勘察报告中软弱土层分布情况与土层的物理力学性质及其厚度,基坑开挖面涉及哪些软弱土层。

(2)了解基坑周边环境,有否需要保护的浅基房屋、道路及路面下的永久性管线分布情况,周边道路的车辆运行情况,哪些需要重点保护。

(3)熟悉基坑围护结构设计图纸,对桩墙结合内支撑式围护、水泥搅拌桩重力式挡墙、土钉墙或复合式土钉墙、地下连续墙等不同的基坑围护结构应

2　基坑挖土原则及施工部署

2.1　挖土遵循的原则

软土深基坑挖土必须遵循《建筑地基基础工程

施工质量验收规范(GB5020222002)》第7.1.3条与《建筑基坑工程技术规程(DB33/T100822000)》第13.8.2条的规定:土方开挖的顺序、方法必须与基坑围护设计工况相一致,并遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则。深基坑土方工程验收必须保证支护结构安全和周围环境安全为前提,即控制基坑变形位移不超过允许值。

收稿日期:2008-02-19

作者简介:张永火(1970—),男,浙江象山人,工程师,主要从事建筑施工管理工作。

34　　　　　　　　　　　　　　　　　浙　江　建　筑2008年　第25卷

2.2　平面分区布置3.2　挖土施工机械

大型基坑的平面分区挖土部署,根据工期要求、

挖土机械的作业条件与围护结构的支撑布置情况以及出土口布置来划分,通常可以对撑为界划分为数个区段,以尽量避免运土汽车在对撑顶面行走,每个区段中又以底板的后浇带为界,分成若干个小块,以控制挖土先后的顺序,每个挖土区段以出土口为基准,先远后近地开挖,画出挖土平面布置图,布置运土坡道,并考虑好坡道宽度、坡度。2.3　竖向分层部署

基坑竖向分层挖土部署,针对围护结构设计的工况,例如有一道内支撑的基坑,第1层应挖至支撑底,施工好混凝土内支撑并达到一定强度后,开挖第2层土方,至底板底(保留20～30cm人工修土),第3层土方指人工开挖承台、基础梁及坑中坑的土方。

基坑挖土的主要施工机械有:普通与长臂液压

反铲式挖掘机,长臂反铲挖掘机的挖土半径与挖土深度均较大,挖土机械的数量依据基坑分区及分层开挖的土方工程量、作业面大小、工期长短来决定。3.3　运土施工机械

基坑运土机械常用自卸汽车,也可用铲运机(推土机),自卸汽车的装土重量多为10t,一台反铲挖机配几台自卸汽车,应以土方运输距离的长短来确定。人工修挖的土方可用塔吊配合运出,坑外装车。3.4　排水与降水机械

基坑排水机械常用潜水泵,型号可为QY-15型与QY-25型,其数量根据基坑面积与季节雨量的大小配备,若土层渗透系数大,应布置井点降水设备,采用轻型井点或深(管)井降水。3.5　其它机械设备挖土的其它机械设备指测量仪器、钢质路基板和基坑应急措施采用的设备材料,如<377钢管、简易槽钢式钢板桩等,以及空压机带动的风镐等拆撑机械。

上述第1层、第2层土方采用反铲机械挖土,又根据每层厚度可用数台反铲挖机接力式挖运土方,以控制实际每层挖土厚度不超过2m。在控制坑内土方高差的同时控制好临时边坡的坡度。2.4　土钉墙围护的竖向分层部署基坑采用土钉墙围护,应按照每排土钉的竖向间距,控制每层挖土的厚度,通常上下排土钉的竖向间距不超过1.5m。严禁挖机超挖土方,即挖出第一排土钉的作业面,待土钉施工并且在土钉注浆(水泥浆或水泥砂浆)达到一定强度后,方可开挖第二排土钉的作业面。待各排土钉全部施工后,方可分层开挖中心岛的土方。

4　挖土施工技术

基坑挖土依据地质土层情况与基坑围护结构的不同情况,分为全面分层式开挖、中心岛式开挖与盆式开挖,均应做到分层、分块、对称、限时开挖。同时,基坑挖土应按五边法施工:边挖土、边凿超高桩、边铺片石或碎石垫层、边浇混凝土垫层、边砌砖胎膜。4.1　分层挖土施工方法

3　挖土的施工工艺流程与主要施工机械

3.1　施工工艺流程

以基坑围护采用桩墙两者结合式一道内支撑的

2层地下室为例,其施工工艺流程为:设地表排水明沟及地表护坡→第一阶段挖土至支撑底→围檩、支撑施工及养护→第二阶段挖土→人工修土→挖承台、地梁及电梯井深坑土方至设计标高,并设好垫层、砖胎膜→施工基础梁板→坑周边浇混凝土换撑带→地下2层柱墙与地下1层梁板→浇换撑带混凝土及养护→拆除支撑→地下1层柱墙结构→外墙防水施工→基坑四周分层回填夯实。

在基坑底部土质比较软弱的情况下,由于承台、地梁的混凝土垫层与砖胎膜施工时间较长,不利于基坑稳定,故宜先施工底板的混凝土垫层,再弹线开挖承台、地梁,以减少基坑底的暴露时间。

基坑每区段的分层挖土施工有3种方式,第1

种方式是大面积式分层挖土,每层挖土厚度不大于2m,此法的优点是符合基坑围护设计工况,缺点是挖土后的软弱土为淤泥或淤泥质黏土,则应回填塘渣或建筑垃圾或钢质路基板,否则挖机尤其是载重汽车会陷入软土中无法行走。第2种方式是中心岛式分层挖土,即基坑周边分层挖到支撑底或土钉墙的最底排并施工支撑或土钉墙后,最后开挖中心岛土方,采用多台反铲接力式传送土方至自然地面装车运出基坑,其分层厚度也不应大于2m,且临时边坡角控制在1∶3～1∶2以内,临时堆土高度不大于0.6m。台阶式分层挖土剖面如图1所示。第3种方式是盆式开挖,适用于基坑四周下部布置有斜撑、留置三角土有利于稳定围护结构的情况。

第5期

张永火等:软土深基坑的挖土施工技术35

　　(9)坑中坑落差较大时,应用长臂反铲挖土,挖土机站点离开搅拌桩挡墙或围护的松木排桩。

(10)为保护围护桩墙,避免产生过大的位移变

图1　台阶式分层挖土示意图

4.2　支撑下方的挖土方法

基坑支撑下方的挖土方法有2种,第1种方法是采用小型反铲挖机钻到支撑下挖土,然后接力式

传送土方到自卸汽车上,此方式需要支撑下可挖高度在3m以上,以保证小型反铲挖机的操作空间。第2种方法是采用长臂反铲机站在支撑顶作业,作业前应在支撑顶回填塘渣且铺垫钢质路基板,且应保证停机的支撑下土方不松动,避免挖土作业负荷时压断支撑,若自卸汽车也需要在支撑顶行走,则应按栈桥设计对支撑截面配筋加固,支撑的立柱也应具备相应的承载能力。4.3　保护工程桩及围护桩墙的技术措施基坑中的工程桩应在挖土中重点保护,尤其是超高的预应力混凝土管桩抗侧移的刚度弱,更应注意保护。具体措施如下:(1)超高较大的管桩挖土前作标识,引起挖土人员的注意,运土道路应回避超高桩。把高出设计标高2m以上的桩分2次截桩,减少挖土中由于土体位移时因桩身阻力而引起工程桩偏位或断裂。

(2)挖机挖土的临时边坡角控制在1∶2之内,淤泥土中控制在1∶3内。

(3)禁止挖机铲头碰撞超高工程桩,应先挖近机侧土方,再挖另外三方的土方。

(4)自卸汽车站在挖机后方装土,即挖土机旋转180°装土,避免边坡压力过大。

(5)大雨天禁止挖土,因雨水软化土层,导致临时边坡位移甚至塌方。

(6)控制运土坡道的坡角在15°以内,坡道垫塘渣或建筑垃圾,增大坡道摩擦力。

(7)控制在土方开挖后24h内(争取12h内),快砌、快浇基底垫层,以稳定围护桩墙。

(8)严禁超挖,包括未设相应支撑前的撑底超挖(尤其是采用钢管支撑时),以及当底道支撑下空间不足,强行进入挖机,必然造成超挖。当基坑开挖至底板垫层底时,立即统片式浇捣混凝土垫层,然后切割承台地梁处混凝土垫层并人工开挖承台、地梁土方。

形,可采用分块跳挖的方法,间距可控制在10m以

内,挖完土方立即浇捣混凝土垫层。4.4　人工修土方法

在机械开挖土方后,仍有大量的土方需人工修土,必须确保人工修土的劳动力,边修边运土,把修出的土由机械带走,或用塔吊运输出坑外装车,使基坑支护及土方开挖能形成有效的流水施工,减少坑底土的暴露时间。

5　基坑挖土的其他注意事项

5.1　基坑挖土的安全注意事项挖土人员应戴好安全帽,开挖前由总包方进行安全和质量交底后方可全面开挖,基坑底与地面应有安全可靠的上下坡道、爬梯,以便施工人员应急及时疏散,基坑周边要设防护栏杆,高度不低于1.2m,且应有踢脚横杆,并漆上醒目颜色,达到标化文明施工。

现场施工机械多,配合的工种多,各类机械、各工种要遵守安全操作规程,注意相互间保持安全距离,挖、卸土场出入口要设安全岗,配备专人指挥车辆。5.2　环境保护注意事项

要遵守工地有关环卫、市容、场容管理的有关规定,汽车驶出现场前要配备专业人员检查装土情况,关好车槽,拍实车槽内土方,以防途中撒土,影响市容。大门口设置洗车槽,并且用水冲洗轮胎,保持场外道路文明整洁。5.3　基坑施工测量及监测

基坑施工测量包括底板、定位轴线、基础梁、承台及柱、墙的平面位置及标高的测设。还有基坑围护的监测,包括坑边深层土体位移监测、支撑轴力监测、桩墙顶及坑边地面的沉降监测,以及邻近的建筑与道路管线监测等。以监测的信息指导基坑挖土施工,当监测出基坑围护结构变形超过报警值时,应立即采取应急措施。

参考文献

[1]　GB5020222002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].[2]　DB33/T100822000建筑基坑工程技术规程[S].