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香港深基坑土方开挖施工技术分析

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：彭越旺

[导读] 摘要：土木工程中深基坑土方开挖施工技术的应用强化，对土木工程的建设质量优化有着明显的助益。

        中国地质工程集团有限公司北京市 100093
        摘要：土木工程中深基坑土方开挖施工技术的应用强化，对土木工程的建设质量优化有着明显的助益。土方开挖施工技术应用包含多个环节，并要根据深基坑的实际情况来规划设计可行的施工方案，对施工顺序、施工机械、施工技术应用等内容进行详细的规划，并根据施工技术应用规范对施工质量进行把控，其应用对土木工程项目发展有重要意义。基于此，本文对土木工程中深基坑土方开挖施工技术相关内容进行探析。
        关键词：土木工程；深基坑；土方开挖
        1、香港深基坑技术概述
        在香港地区，当基坑开挖深度超过4.5m被定义为深基坑。主要是基于以下考虑，这个开挖深度超过了设置地下室的深度，更为重要的，在香港许多工程中，当基坑开挖至4.5m，就会发现地下水。同时，由于香港地区地形地质条件差异明显，且由于地形原因所造成的破题下滑，地表水渗流，地下水位升高等问题突出，因而深基坑支护技术的设计施工就变得十分重要。
        在深基坑技术的施工过程中，深基坑的支护墙一般嵌入到基岩中，以便为提供足够的墙趾稳定性和阻流地下水渗流。
        支护墙一般要求嵌入到均质且密实的砂土中，除非墙嵌入深度足够深或者坑底下卧层土的渗透性比较低，否则需要利用施工水泥浆止水帷幕以用来阻断高渗透性填士中地下水的渗流。
        在深基坑工程中，根据材料的使用不同，板式支护主要分为两种围护结构形式：
        （1）现场灌注钢筋混凝土桩墙一例如大直径灌注桩和连续墙；
        （2）预制钢结构墙体一例如板桩墙，钢管桩。
        大部分情况中，钢板桩墙一般作为地下室的顺作法施工临时支挡结构，--般适用于不超过三层地下室的开挖深度。在地下室结构完成后，钢板桩将被拔出或顶部的几米割除，钢板桩的优点在于施工和拔除速度快，不需要养护时间并且现场质量控制容易。
        钢筋混凝土地下连续墙一般用于挖深超过15米的深基坑或者地下室的逆作法施工中。在这种条件下，地下连续墙在建设阶段到永久施工阶段可能被用来承受上部结构荷载。从经济角度，地下连续墙可以作为永久性的地下室外墙，并从建筑角度，考虑在围护墙内部是否设置内衬墙。
        2、深基坑土方开挖施工技术分析
        2.1钢板桩施工技术
        钢板桩是非常常见的围护结构，其主要是由单块板桩咬合拼接而成，单位刚度与承载力比值突出，施工效果良好，其一般被应用在高地下水位空间的开发中。在钢板桩的施工过程中，主要是用振动法或者锤击法贯入，锤击法一般用于标准贯入击数达到60的密砂或者硬质粘土。这两种贯入方式在应用过程中都比较有效，但是也不可避免会对环境造成振动以至引起临近建筑的地表移动。
        2.2钢管桩施工技术
        钢管桩由紧密连接的圆形中空截面（CHS）构成，钢管截面外径可达273mm至610mm。圆形中空截面（CHS）厚度可达6mm至20mm。有些情况下也贯入钢结构工字形一UC截面以提高抗弯刚度和承载力。钢管桩外侧一般辅以止水帷幕隔断地下水渗流。钢管桩施工过程中，通常是采用钻孔法贯入，但是最常用的方法还是打入钻进法。以ODEX钻头为例，它实际上是一个带有扩张翼缘的DTH振动锤，翼缘从两侧延伸以形成比刚套管截面稍大的桩孔。套管下部有环形钢靴，从而ODEX钻头钻进的时候就不需要外部手段。高压驱动活塞控制锤击，转杆随之转动，转头逐渐击碎岩体，岩体残渣随着高压气流排出。ODEX钻入法不用改变设备就可以很容易的钻透岩心。近来，不同的空气动力钻头被改造，以减少钻孔过程中对临近地面的扰动。
        2.3地下连续墙施工技术
        这一支护技术的优点体现在降水效果显著，同时施工时不会产生噪音污染的问题。

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此外，由于施工所用的技术为连续墙支护技术，因而刚性效果突出，并且结构的承载能力较强。尤其在一些沿海城市，在深基坑支护工作中，工程施工中该技术的应用达到了80%以上。施工期间，除了施工前期对附近的居民与环境会产生一定的影响之外，施工期间无需考虑诸多因素的影响。地下连续墙结构有着良好的抗渗性效果，并且墙体有着一定的干燥性，施工期间借助灌注混凝土，可以达到全封闭、无缝隙的支护与防水效果。另外，在抗压性与承载力方面，该技术也有着一定的优势，并且施工期间能够有效减少资金方面的投入。
        2.4桩墙内支撑施工技术
        桩墙内支撑技术是通过特定的支护结构来打造能够承受基坑侧边地下水与墙体的压力，主要借助打入排桩与挡墙来实现，同时能够通过反作用力来打造能够通过连接点的反向支撑力来给予排桩支撑。特别适用于现阶段地下深基坑不断加深深度的情况，该技术能够在最大程度上升级悬臂式挡土墙不宜建造在软土中的弱势。值得注意的是，如果发现地下水的高度超过了基坑的高度，出现了管涌的现象，就需要立即加筑防水幕，再通过某些化学方式来降低降水或及时止水。
        3、土木工程中深基坑支护技术的施工要点
        3.1做好工程勘察和施工准备
        建筑施工中工程勘察是重要和基础环节，需要依靠具体的地质条件作实际勘察，当然对于急需支护的地区还应进行针对性的初步勘察，由于各场地的地质状况不相同，因而可以依据底层结构、具体的地下水位以及变更条件等对当地的土地建立科学合理的评价，制定出相应的解决措施。在勘察过程中，工作人员尤其要注意对施工现场附近的建筑物的情况进行考察，充分观测施工产生的震动承受力，防止施工对其造成不可挽回的影响。
        3.2做好深基坑加固工作
        深基坑在施工过程中，可以分为开挖施工与不开挖施工2种模式。无论哪种施工模式，在施工过程中，为了避免地质结构内部应力产生的基坑变形或塌落，施工企业在实际施工中，需要做好深基坑加固工作。在实际操作中，施工企业需要合理制订深基坑掘进计划，以软土地基为例，此类地质结构的稳定性较差，因此，单次掘进深度需要控制在合理范围，同时对围岩做好加固工作，同时增加掘进深度和加固操作频率，从而确保深基坑施工的安全性。
        3.3做好深基坑的降排水工作
        在土方开挖工作开展之前，还需做好降排水施工，这样做的主要目的就是避免塌方。土方开挖前，如果开挖面地下水位比较低，则可能会出现基坑积水问题，如果这些积水没有在短时间内顺利排出，可能会引发边坡，影响施工安全。土方开挖的降排水施工主要措施如下，一是在开挖细砂时，实施好降排水工作。在此过程中，要避免在抽出地下水时，将细砂也带走，这样容易出现流沙现象，可能会因此而引起边坡塌方，导致坑底隆起，后期施工进展困难。在开挖细砂时，可以在基坑周边埋入一定数量的滤水管，而在实施抽水工作时，则需要确保地下水位低坑底低，在选择降水设备时，可以综合考虑土质、渗水量大小等，必须要保证坑底土质的干燥。二是在开挖粗粒土或者是粘性土时，基坑只能使用明排水的方法，即施工人员需在坑底设置好集水井，在坑底四周挖好排水沟，与此同时，还需要借助水泵将坑底的水全部抽出，坑底所排出的水必须要全部抽出，避免积水倒流重入基坑的现象出现。
        结束语：
        总之，在土木工程项目的施工建设当中，深基坑的土方开挖工作是非常重要的，而在深基坑的开挖过程当中，有着一定的难度。因此，在开挖前了解与分析施工现场环境条件，确定施工方案、程序，明确土方开挖原则、注意事项，合理选择土方开挖机械，明确开挖路线、车辆行驶路线。在土方开挖实际过程中，也要对各个关键要点进行严格施工，保障深基坑施工质量，为建筑整体性质量提供保障。
        参考文献：
        [1]马补军.土木工程中深基坑土方开挖施工技术[J].建筑工程技术与设计，2020.
        [2]张园园.土木工程中深基坑土方开挖的施工技术分析探讨[J].建筑工程技术与设计，2019.
        [3]何毅良.香港深基坑工程之设计与施工[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/e2a0e11ca8114431b90dd8b6.html，2012.