深基坑土方开挖技术研究

来源:用户上传      作者: 蔡福如

　　中图分类号：TU751 文献标识码：A 文章编号：1008-925X(2011)07-0073-01
　　摘要：
　　随着城市建设的不断发展，城市土地资源日趋紧张，城市内部高层以及超高层建筑逐步增多，因此大面积、大深度的基坑成为发展的一种趋势，这就对土方的开挖提出了更高的要求。本文首先介绍了深基坑土方开挖的概况，进而提出了一些实用性的深基坑土方开挖技术，以期为深基坑的土方开挖施工提供合理的参考意见。
　　
　　关键词：深基坑 土方开挖
　　
　　深基坑挖土是基坑工程的重要部分，它是一个复杂的系统工程，深基坑的开挖一般土方数量大比较大，挖土的速度在很大程度上也决定了基坑工程工期的长短。同时，支护结构的强度和变形控制能否达到要求和预期的目的，也都是在挖土阶段来进行检验，所以整个基坑工程的成功实施也离不开基坑开挖的严格质量控制。
　　
　　1 深基坑土方开挖施工概述
　　对于深基坑开挖的如此重要性，要在基坑土方开挖之前，对施工区域范围内的地形和周围环境进行详细的了解；调查土层的种类和其特性；对照施工图对地下设施情况要全面了解；重视支护结构的施工质量；合理配置挖土机械和运输设备并对其土方运输的出入口合理优化；严格按照政府和当地有关部门对于土方外运的要求和规定；参照以上要求要确定最优化的挖土方案和施工组织方案；对基坑开挖对支护结构和地下水位及周围环境的影响进行必要的监测和保护。目前常用的基坑开挖技术主要有放坡挖土、中心岛式挖土、盆式挖土和逆作法挖土。
　　
　　2 深基坑土方开挖的技术分析
　　2.1 深基坑放坡挖土。
　　放坡挖土具有很好的经济效益和较高的挖土工效，当采用放坡挖土开挖深度较大的基坑时，可以设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。放坡开挖必须要对边坡的稳定性进行验算，通常采用的方法是圆弧滑动简单条分法。对于正常固结土通常用总应力法来确定土体的抗剪强度，采用固结快剪的峰值指标，安全系数则根据开挖土层的性质和基坑大小等条件确定。
　　根据大量的工程实践表明，分级放坡土方开挖应选择在降雨量较小的月份开挖，以便于更好的满足排水的要求。在施工过程中，必须采取有效措施降低坑内的水位并排除地表水，要严格控制地下水对基坑土方开挖的影响，杜绝地表水或坑内排出的水倒流回渗入基坑的现象。为保证坡体的稳定，所有外露土坡需要进行混凝土护坡保护，分级放坡作业时，中间平台要留出足够宽度，斜坡的坡度也不能过陡，现场满足条件的可以先在坡顶附近进行卸土，以减少基坑外主动土压力，从而保证坡体的稳定。
　　2.2 中心岛式挖土。
　　中心岛式挖土比较适合大型的深基坑开挖，常用的支护结构的支撑形式有角撑、环梁式和边桁架式，中心岛式挖土可以加快挖土和运土的速度。当中间有较大空间时可以利用中间的土墩作为支点搭设栈桥，挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的车辆也可以利用栈桥下到基坑内运土。
　　采用中心岛式挖土时中间土墩的高度、边坡的坡度和稳定性都要经过认真的验证。特别是在多雨季节雨季要进行边坡加固防止土墩边坡的滑坡。挖土要分层进行，通常的做法是先将第一层全面挖去，在中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。挖土时要注意围护墙无支撑的暴露时间，尽量减小暴露的时间。对于一、二级基坑，在每一工况挖至规定标高后，钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。土方的开挖多采用反铲挖土机。中心岛式的土方开挖顺序，必须与支护结构的设计工况保持一致。要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则。挖土时挖土机和运土车辆不可以直接在支撑上通过。土方的开挖顺序要为尽可能早的为安装支撑创造条件。
　　2.3 盆式挖土。
　　盆式挖土是先将基坑中间部分的土挖去，在周围四边留出土坡，土坡在最后再进行挖除。这种挖土方式的优势在于周边的土坡形成了对围护墙的支撑作用，可以达到减少围护墙的变形的目的。但是大量的土方不能及时直接的外运，需要将土集中提升后再装车外运。采用盆式挖土是周边形成的土坡，要对其宽度、高度和坡度大小进行过稳定性验算，来确定是否合乎要求。如果土坡的规模过小其对围护墙支撑作用就不够明显，也就失去盆式挖土的意义。如果土坡坡度过陡的话边坡会不稳定，在挖土过程中可能造成失稳滑动，也会失去对围护墙的支撑作用并且对工程桩的质量也不利。为保证施工的工期，盆式挖土要尽量提高土方上运的速度。盆式挖土法是提高多层支护体系机械挖土率的一个行之有效的方法,确定平衡土堤宽度是重中之重，,所以在施工过程中必须密切监测, 以保证支护结构的稳定和正常使用。
　　2.4 逆作法挖土。
　　逆作法挖土在变形控制、可持续发展等方面具有很多优势，从而逐渐成为成为高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的土方开挖提供了一个非常有效的方法。逆作法挖土是采用自上而下的施工顺序，借助于地下室楼板结构自身的水平刚度和抗压强度来实现对基坑的支护作用，从而保证基坑的土方开挖。地下室楼板结构施工顺序是从上而下的，土方开挖的施工在其后，通常情况下地下室的结构柱不能在楼板结构施工之前完成，所以必须要对楼板结构添加竖向的临时支撑。
　　逆作法的施工原理为先沿建筑物地下室轴线或周围其他支护结构向下，并且在建筑物内部的关键设计位置添加必要的中间支承桩或者柱，以用来承受施工期间上部结构的自重和施工荷载。把在施工地面一层的梁板结构作为支撑体系来支撑围护结构，在进行施工地面一层梁板结构施工之前，对土方开挖的深度和盆边土的留设进行严格的设计，在达到支护结构的设计要求的情况下也可先期对土方进行盆式大开挖，以便整个土方工程的顺利进行，缩短施工工期。之后可以逐层向下开挖土方并且浇筑各层的地下梁板结构，一直到底板封底为止。此种施工技术由于地面一层的楼面结构已经完成，从而也为上部结构的施工创造了条件，所以在地下土方开挖的同时也可向上逐层进行地上结构的施工。但是在地下室底板浇筑之前，上部结构的允许施工层数必须经过计算设计确定。
　　
　　3 结语
　　每种深基坑土方开挖技术都有它的有点和不足，这就要求我们在实际工程进行全面的分析论证。选择合适的基坑开挖程序, 选择合适机械组合方式, 遵循时空效应原理, 根据地质条件采取相应的开挖方式。要搞好挖土的组织管理与调度,提高土方开挖的功效。
　　参考文献
　　[1] 刘建航, 侯学渊. 基坑工程手册[M ]. 北京: 中国建筑工业出社, 1997
　　[2] 刘翔, 张晨, 赵翔. 由渗流引发的某软土深基坑事故原因分析[ J]. 施工技术, 2007, 36( 9): 72-74

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