杭州宏美建工集团有限公司上海分公司
摘要：考虑到基坑土方开挖危险性较大，容易引发安全事故，结合蜀山西地块项目施工总承包工程实例，在分析工程特点的基础上提出了土方开挖施工方案。从支护和降水、施工准备、土方开挖、安全管理等多个方面提出施工技术要点，成功运用多层连续开挖法完成了工程施工，并取得了良好施工效果，能够为类似工程建设提供参考。
关键词：蜀山西地块项目；总承包工程；土方开挖施工技术
引言
伴随着城市建设进程的加快，大量地块项目得到了开发。而现代建筑工程大多基础埋置较深，土方开挖施工量较大，在场地狭窄的情况下给土方挖运带来了较大困难。为保证施工进度和质量，同时加强现场作业安全管理，需要将土方开挖施工当成是重点，结合项目实际情况制定科学施工方案，加强开挖技术运用管理，保证施工作业能够顺利完成。
1项目概况
蜀山西地块项目施工总承包工程位于杭州市萧山区，占地20840㎡，总建筑面积78824㎡，地上部分54904㎡，地下部分23920㎡。从项目内容上来看，包含1~2#楼高层办公楼建筑（21层）、3#~5#住宅楼建筑（22层）、8层公租房建筑，建筑高度在24.1~72.35m之间不等。地下室局部为1层，大部分为2层，建设停车库和设备用房。在总成本工程施工期间，土方开挖为主要项目，在基坑施工中危险性最大，要求加强施工技术应用管理。
2基坑土方开挖施工方案
结合基坑工程施工情况可知，周围布置工程桩、塔吊基础等结构。而开挖土方量较大，容易引发周围构筑物沉降变形等问题，在施工期间需要加强基础结构保护，并做好变形监测。在开挖期间，为避免因基坑土体移位造成土体平衡被破坏，引起周围建筑物被破坏或直接造成安全事故，需要做好基坑水平位移和支撑轴力监测，确保开挖期间周围构筑物稳定[1]。工程工期紧张，土方开挖时间仅15d，需要采取有效施工方法提高施工效率。综合考虑各方面因素，需要制定分段分区开挖方案，如图1所示，遵循“平面分区，区间流水，交叉作业”原则施工，确保在承诺工期内保质保量完工。结合地下室后浇带设置情况，分块开挖基底土方，并根据工程进度依次开展垫层、防水层及基础底板等结构施工作业。在施工前，应进行配套工程施工，通过先支后挖做好基坑支护，并提前开展降水作业，保证工程施工安全。
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图1 施工平面图
3基坑土方开挖施工要点
3.1支护与降水
为保证基坑结构和土方开挖作业安全，需要做好基坑支护和降水施工。根据水文地质勘察结果，全面掌握施工周边设施条件，能够做好支护和降水施工安排，避免土方开挖受周围因素影响的同时，避免给环境带来过大扰动，确保施工顺利开展。基坑支护采用桩基围护结构，通过布置混凝土桩提供结构支撑力。为避免超挖、放坡不足等问题引发基坑局部塌方或滑移，需要对边坡位置增设钢支撑及附加应力，并合理进行坡道设置，确保支护体系受力均匀[2]。在施工期间，应做好支撑与预埋铁焊接部位检查，发现脱焊及时扑焊。为避免地表水、地下水等大量渗入基坑，影响边坡稳定性，采取地面截水、坑内排水等措施加强基坑排水，并在基坑底面四周结构以外布置宽0.3m和深30~50cm的排水沟，坡度为0.1～0.5%。按四角及30～40m距离布置集水井，用水泵排水，可以保证基坑底干燥。雨天应加强基坑水位观测，发现接近水位限值应及时排水，保证基坑支护安全。
3.2施工准备
在基坑土方开挖施工前，应做好施工准备，加强施工图分析，确定施工区域内管线、管道等走向与分布，完成各种不同地下设施统计。根据进过专家论证的挖土方案向施工班组进行安全技术交底，为保证基坑施工安全，确认围护结构和开挖范围内首道钢筋砼支撑达到设计强度[3]。采用外控法将前期建立的控制网投测到基坑中，根据轴线关系放出细部结构尺寸，确认周边场地标高符合要求，加强土方开挖精准度控制。对地坪建构物进行清除，应做好地面平整度处理，确认不存在高低不平等问题。存在深坑洞应填平，确认与地表面持平，并确认四周堆载符合设计工况要求。按设计方案布置出土口和运土车行走道路，确认施工机械、车辆等到位。做好人机准备，并完成基坑监测点布置后，编制科学开挖方案计划和应急预案。完成场地安全检查，并确认各项物资到位后，检查地下水位已降至挖土以下，可以进行挖土施工。
3.3土方开挖
在基坑降水10d后，确认坑内水位达到开挖面以下1m，可以从上至下分层分段开挖，分段长度不超50m，临时边坡坡度不超1:1.5。开挖前，应做好围护结构止水效果检查，避免大面积开挖后出现止水帷幕漏水情况。沿着围护结构周边边掏槽边挖沟槽，检验是否存在漏水缝隙，发现缝隙立即采取补救与修复措施。具体来讲，就是通过挖边沟和布置集水井等措施排水，避免坑底泥泞。如果土壤过软，也可以铺垫砂石。土方开挖严禁出现超挖问题，所以应加强深度控制，按照基地标高和设计开挖深度施工，应结合地下室结构图作业。挖土过程中，安排专人随时施测标高，打水平桩控制挖土深度和平整度，避免出现超挖问题。基坑面积较大，应遵循“大基坑，小开挖”原则确定挖土次序，做到在后浇带位置进行分块间隔开挖。按照1:2放坡坡度，采取分层盆式开挖方法，如图2所示，可以进行多层接力挖土，在不同标高位置布置不同挖土机同时挖土。采取该种施工方案，可以通过连续挖土、装土加快施工进度，增强施工连续性。在基坑不同标高台阶位置挖土，一边挖土一边向上传递，直至达到最上层可以由挖土机进行连挖土带装车，直接利用自卸汽车将土方运走。通过多层挖土，能够一次达到基坑设计标高，并且无需铺设专用垫道，降低开挖作业复杂度的同时，有效提高作业生产效率。结合施工需求，上层挖土可以采用PC-200大型反铲，中、下层可以采用大型或小型反铲，保证挖土和装车作业均衡。挖土过程中，后面安排人员修底和清理边坡，将土集中在挖土机斗臂下。各层开挖方式基本相同，遵循分台阶开挖原则，台阶宽约6~7m，坡度1:1，分别达到下道支撑中心线以下1m位置。针对支护护坡和平台，采取自然放坡形式进行护坡开挖，并进行工作面喷锚，机械与桩体、承台距离不超300mm。在到达桩体300mm位置，采取倒退行驶方式开挖。作业期间应对工作面进行加强处理，每开挖2m暂停施工，在桩间挂网喷射混凝土，实现基坑封闭处理，在设计位置安装钢管支撑。遵循“随挖随撑”原则，开挖纵向长各段不超6m，挖出工作面后设置钢支撑提供轴力。在各层各段开挖期间，挖出支撑位置应在地下墙两侧放线，准确定位支撑两端与地下墙接触点，使支撑结构与墙面保持相互垂直。做好接触点表面平整处理，并进行标记，能够完成对应接触点支撑长测量和记录。开挖至设计标高后，根据施工缝位置，遵循“分段分块”原则进行混凝土垫层施工，事先预留300mm厚土层采用人工方法清除，避免基坑底部土体结构被破坏。作业期间，严禁出现挖挖问题。沿着坑底按照顺时针方向开挖至放坡区域，将起始点当成是收口区域，在人工清槽后采用倒退开挖方法将开挖土方运至出口[4]。利用最上层挖掘机将土方直接导入铲车后，可以运输至周围临时堆场。
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图2 多层接力挖土示意图
按照“随挖随撑”要求，土方开挖期间应做好支撑施工。从支撑结构类型上来看，可以划分为直撑和斜撑。安装直撑，可以在地面完成钢支撑预拼接，做好平直度检查后，确认无损坏、变形等问题可以投入使用。安装期间，要求两端中心连续偏差度不超20mm，确认合格后按部位进行编号，通过一次性整体吊装到位。针对端头井等拐角位置，需要安装斜撑，与围护结构保持固定夹角。安装前，应做好斜撑支座与预埋钢板焊接，连成整体后进行结构安装，确认牛腿与支撑紧密连接，并且保持相互垂直。完成支撑施工后，应施加预应力，利用千斤顶提前进行标定，准确设定预应力。确认每根支撑预应力值，确认结构可以保持稳固，能够为土方开挖提供安全保障。
按照“分段分块”要求，在挖土施工期间，不同区域挖土作业应达到不同要求。挖掘支撑梁下的土方，应使挖机在梁上施工，提前用硬渣土将梁两侧和上方垫实，并布置路基板，可以保证结构安全。而挖机只能在路基箱上施工，确认路基板底面和支撑梁顶面至少保持10cm空隙，以免支撑梁被压坏。对基坑底部进行挖土，应做到边挖、边凿、边铺、边浇、边砌，在开挖后24h内做垫层，直接在围护桩周围浇捣混凝土垫层，确认无垫层坑底暴露面积不超250㎡。通过避免土体长期暴露，能够增强基坑稳定性。垫层应浇筑至下坎线位置，与围护结构构成刚性支点。尽早布置基础底板，在底层垫板和砖胎模完成1d内搭设混凝土换撑板。确认开挖至底板底标高后，分批开挖承台、地梁，应采用跳挖方式挖掘距离围护墙较近承台，并在距离坑底30cm时采用人工方式挖方。针对出土口位置，应布置长臂挖机。采用人工方式将承台和地梁土方及时运送至基坑边后，可以利用挖机将土运出基坑。直至土方施工全部结束，可以用起吊设备将坑内小挖机吊出基坑。回填基坑，地下室顶板应采用优质素土，并采用挖机和蛙式打夯机配合作业。
3.4安全管理
土方开挖施工危险性较大，应加强现场施工管理确保人员掌握安全操作规程，佩戴好安全帽后进场。针对每台施工机械，应做到定人定指挥管理，挖土车辆进入时安排专人指挥出入口和叉道口交通。危险地段应做好警示标志，并增设防护栏杆，确保现场照明设施足够。为确保行车安全，沟槽边2m范围禁止重车行驶或堆放大量材料，避免边坡塌陷。挖土机开行至边坡位置，确认角度不超30°，以免向基坑内滑动。场内应布置走道板，挖土机运行至施工道路应加强路面保护和信号引导，严禁在倾斜面回转或挖掘。卸土时，应确认操作平稳，使挖机铲斗尽量放低，减少车辆受到的冲击。遭遇地下障碍物，应处理后挖掘。在整个施工过程中，应加强工程桩保护，禁止施工机械碰撞围护结构、降水井管等设施，在工程桩200~300mm范围内严禁使用施工机械，并禁止机械在工程桩顶部行走。在开挖工程桩周围土方时，应提前确认桩位，直至桩头外露后同步对称开挖桩间土和外侧土方。针对超高桩，应做好标识，桩头开挖0.8m后立刻凿除。做到挖一断凿掉一断，循环作业，分段截桩1.0m～1.5m。期间应采用小挖机或人工加强桩间土修整，避免土方高差受到横向挤压力引发工程桩损坏、变形等问题。遭遇工程桩和塔吊基础，应安排专人进行作业指挥，提前对施工人员进行成品保护技术交底。分层均匀开挖，桩周2m范围内土体高差不超1m，严禁在一处集中开挖，同时桩四周1m范围内应挖掘到位，收工前将开挖面修整出坡度不大于1：2.5边坡，避免土的主动侧压力挤偏工程桩。
3.5变形监测
在土方开挖施工期间，需要沿着基坑围护结构布置监测点，避免土方开挖给周围构筑物结构稳定性和基坑施工安全带来威胁。从变形监测内容来看，主要包含土方开挖期间位移速率、沉降量、地下水位变化等内容。掌握构筑物变形位移数据，能够及时发现和处理异常情况，如发现边坡失稳等情况立即采取降低土体剪应力和增强土体抗剪强度的措施，具体包含坡顶主动减载、临时加固支护等，保证施工顺利开展。从变形监测结果来看，在土方开挖不同阶段，围护桩水平位移最大为-26mm，始终在报警范围内，基坑沉降值同样符合安全限值规定。由此可知，通过留土护壁等措施有效控制结构位移和沉降，保证围护结构安全。在支撑梁混凝土浇筑施工技术后，随着挖土深度的增加，支撑轴力不断增大，达到最后阶段轴力最大，不超11000kN，同样在报警值范围内。此外，从基坑下水位变化情况来看，开挖期间水位变化幅度始终在0.5-0.7m范围内，说明取得了良好围护止水效果。
4.施工技术心得体会
作为临时结构，基坑挖掘过程中工程安全性、可靠性、经济性等与施工技术有较大关联。在水文、地质等各种因素影响下，需要做好基坑结构支撑和降水，并选择效率高且安全的施工方案，才能保证土方开挖作业顺利开展，为后续工程施工打下优质基础。实际在土方挖掘技术运用期间，应把握各环节施工要点，并重视现场安全管理和变形监测等工作，保证技术规范有效落实的同时，为结构安全、人员安全提供保障，才能取得与预期相符的施工效果。
结论
从工程施工效果来看，通过分区、分段和多层连续开挖有效提高了现场生产作业效率，确保施工进度计划有效落实。而采用机械开挖和人工开挖组合方式，有效避免了超挖问题的发生，达到了工程质量控制要求。从变形监测结果来看，各方面数据良好，能够保证围护结构稳定，并且达到基本降水要求，有效预防和控制了基坑失稳风险的发生，能够为作业安全提供保障。
参考文献：
[1]邓恺坚,卜继斌,张超洋.穿越旧城区地下障碍的深基坑支护结构施工技术研究[J].广东土木与建筑,2021,28(02):66-69.
[2]何环环.高层建筑深基坑土方开挖技术探讨[J].江西建材,2020(12):214-215.
[3]黄小芬.建筑深基坑土方开挖施工安全控制技术措施[J].中华建设,2020(12):130-131.
[4]黄柄锋.复杂环境下基坑环形内支撑支护体系施工技术[J].福建建材,2020(11):84-85.