建筑创作2023年7期

建筑工程深基坑土方开挖及支护施工技术

​戴世成

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摘要：中国城市建设进程不断推进，建筑业发展迅速。建筑物的高度越来越高，工程难度越来越大，施工过程也越来越复杂。目前的建设项目具有规模大、层数高、成本高、工期长、地质环境复杂等特点。与传统建筑工程相比，施工难度更高，在施工质量和安全方面也提出了更高的要求。大多数高层建筑都位于城市的中心地带。在复杂的地质环境中，如果不采取有效的技术措施，可能会引发深基坑坍塌等事故，严重威胁高层建筑施工人员的安全。

关键词：建筑工程；深基坑；土方开挖；支护施工技术

1工程概况

本研究以某高层建筑工程为工程背景。该高层建筑为住宅建筑，最大层数为23层，总建筑面积约4215.25平方米。建筑工程所在区域地质结构较为复杂，部分地表被第四系坡洪积黄土覆盖，厚度5～30米，具有弱～中等湿陷性。其下为古生代中奥陶统灰岩和泥灰岩，部分地区基岩直接出露。区内海拔1350.5-1665.5米，植被发育，以小灌木为主。区内各地层单元由老到新特征描述如下：古生代奥陶系：区内奥陶系岩性以灰褐色灰岩为主，夹少量泥质灰岩，节理裂隙发育，岩体强风化～中风化，岩溶发育。上第三纪上新世：岩性主要为红褐色粉质粘土，局部夹钙质结核，土质较密实，厚度约20-70米。第四系中更新统：分布于第四系上更新统黄土下部，岩性以红黄色粉质粘土为主，局部夹古土层、钙质结核层、砾石层。土壤相对致密，厚度约为20-45米。第四系全新统：岩性为粉土、粉质粘土、细粉土、卵石，厚度3～15m。项目区未发现崩塌、滑坡、采空区等不良地质灾害。该地区年平均降水量为440毫米，无霜期为120天。本高层建筑工程主体工程为地下停车场建筑，主要施工内容为土方开挖和深基坑支护。根据工程实际情况，采用相应的开挖支护技术。

2建筑工程深基坑土方开挖及支护施工技术

2.1基坑降、排水施工方法

1）排水井：孔径φ500mm，井管内壁直径219mm，间距约20m。本基坑工程共布置34口降水井，降水井深度超过基底标高6.0m。

2）在施工过程中，如果电梯井和集水坑有大量积水，可以在电梯井和水坑旁边安装管井，以减少地下水。

3）设计一口收集井：在工程基础周围40m处，设计一口长度为0.8m、深度约1.0m的收集井，井底位于沟底约0.5m处，并随着基础的开挖而逐渐增大，以确保排水畅通。

4）截水沟：基坑坡顶采用开挖喷混凝土截水沟，截水沟断面为矩形，深度0.3m，宽度0.3m，截水沟经沉淀后排入基坑周围市政排水管网。

5）排水管：在大雨天，在每个斜坡上安装排水管，以防止暴雨侵蚀路基和清除斜坡上的雨水。排水管一般采用PVC管（Φ70mm），直径1m，最大坡度约8%，将管壁钻成梅花孔。

2.2深基坑土方开挖

1）土方开挖应在设计图纸要求的基础底标高以上30cm处进行，并采用人工修复土壤。土壤完全开挖后，在最后阶段首先开挖基础的中心部分，然后开挖周围部分。土方开挖任务完成后，应开挖坑内路堤，并分段平整边坡，防止挖掘机过度倾覆。人工修土应严格按照规范进行，并应密切配合挖掘机进行。在大水井、小电梯和残余土壤开挖后，应进行测量校准。

2）在基坑开挖过程中，随着开挖深度的增加，在基坑周边和中心区域设置排水明沟。土方开挖达到设计标高后，应完成素混凝土垫层的浇筑，同时进行基层保护，防止地基土暴露时间过长。

3）地下室外墙防水施工完成后，应及时回填基坑周边土体，缩短基坑侧墙暴露时间。基坑土方浇筑完毕后，应设置临时渣土边坡，开挖设备进入基坑作业。土方开挖后，开挖边坡应保持边坡承载力的均匀性，并在机械通道上铺设钢板。

2.3深基坑支护技术

2.3.1挂网和喷射混凝土表面

本工程基坑2-2、3-3段地面以下1.5m，坡面采用φ6@300mm×300mm钢筋网和60mm厚混凝土（C20）喷射支撑。施工过程如下。

1)铺钢筋网和加强筋：

钢筋网分层分段铺设φ6@×，加强筋骨架采用2φ20mm@2000钢筋。钢筋网固定在侧墙上，从侧墙绑扎网延伸至地面，直径约0.5m。钢筋绑扎网采用水平绑扎搭接方式，绑扎网上下段搭接距离约300mm，钢筋在每个水平方向上的重叠距离为20d。

2）喷射混凝土：

加工完工作面后，尽快铺设钢筋直径网，然后喷在混凝土基层（厚度60mm）上。采用干式喷涂技术，喷嘴为垂直喷涂表面，喷涂长度调节范围为0.6-1.0m。喷涂操作时，空气压缩机的风量应大于9m3/min，以避免管道堵塞。喷射混凝土面层的倾斜搭接长度，钢筋的搭接长度约为喷射厚度的两倍，视为二次喷射混凝土。终凝2小时后，进行较低的养护，以提高混凝土的表面湿度，总养护时间为7天。灌浆方法和浇筑混凝土的表面硬度必须达到设计强度的70%，才能完成下层土壤和锚索的灌浆施工。需要根据工程实际情况合理设置注浆量，相应的注浆量计算公式如下：

Q=πR2Lnaβ（1）

在方程（1）中，R是指浆料的扩散半径；L为灌浆长度；N为底部孔隙度；A为地层填充系数；β为浆液消耗系数。

3）质量检查：

通过钻孔对喷射混凝土基材进行测试，每组钻孔500米，每组钻孔3点以上。

2.3.2支护桩施工工艺

本工程基坑工程各段边坡采用排桩支护。排桩采用机械开挖灌注，排桩间距1400mm，排桩直径800mm。灌注桩混凝土强度等级为C30。施工过程如下。

1）钢筋笼的直径和制作应符合设计要求。本工程钢筋笼采用全长生产，整体悬挂。

2）浇筑混凝土时，应加快浇筑速度，从而增加冲击力，促进出渣。如果埋深大于2m，则禁止将导管吊出混凝土表面，但也应控制埋深，以避免导管吊装困难。

3）为了提高水泥的质量，混凝土的填充系数≥1.2。达到桩顶设计标高后，混凝土浇筑高度必须大于500mm。

4）在整个项目中，地质资料应随时检查，施工过程应仔细审查，重要情况应及时联系并由设计院妥善处理。

2.3.3旋挖灌注桩施工

1）放线定位：

根据图纸和测量控制资料，组织施工技术人员进行桩基布置工作。根据设计图纸确定桩位，并在桩位打入钢筋桩，桩位埋深300。联合监理人员对轴线、桩位进行复测，做好复核记录，然后埋设套管。

2）旋转钻机的定位：

钻机就位后，应提前对钻机的运行情况进行测试，并对相关装置进行检查，确保钻机正常运行。在与桩的十字中心对准后，钻机可以锁定其位置。钻机重新定位时，钻头中心必须与桩位轴线对齐，偏差小于2cm。

3)埋设护筒的方法：

首先，使用自动沉桩和拔桩来提升和放置护筒的位置。钢护筒安装完成后，在放线过程中对控制桩进行定位。然后，将护筒吊入孔中，以确定距钢护筒中心的距离。然后，移动钢护筒，以确保护筒位置与桩中心之间的偏差小于2cm。采用沉拔桩机振动打入钢护筒。

4）钻孔成孔步骤：

旋转钻机是一种圆柱形钻头。在将钻头降低到孔中的预定深度之后，旋转钻头并加压以将土壤挤压到钻筒中。泥土填满钻杆后，钻头反转以密封钻头底部并将其吊出钻孔。钻头底部开关自动打开，然后弃土。钻头在现场钻孔，返回进尺的深度控制在60cm。钻孔过程中，应轻轻按压或缓慢旋转钻头，并使用控制面板监测垂直度。如果有任何错误，应进行调整。钻孔后，检查钻头的直径和磨损情况，超过磨损极限的钻头应及时更换。

结束语

土方开挖和深基坑支护是高层建筑施工的重要环节，直接影响高层建筑的稳定性和安全性。本研究基于相关文献和实际工程案例，对高层建筑土方开挖和深基坑支护技术进行了研究，有效减少了深基坑支挡结构的位移和变形，也有效解决了深基坑周围地表沉降问题，实现了土方开挖及深基坑支护技术和工艺的优化创新，为高层建筑土方开挖及浅基坑支护施工提供了参考依据。然而，本研究所研究的技术具有很强的针对性，并且仅针对个别项目。在实际工程应用中，需要根据实际情况对技术进行调整和优化，以确保高层建筑工程的质量和安全。

参考文献

[1]探析建筑深基坑支护施工技术[J].李传乐.绿色环保建材,2016(02)

[2]建筑工程中的深基坑支护施工技术分析[J].盛霄;金江飚.门窗,2015(08)

[3]浅谈建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].宋玉峰.黑龙江科技信息,2013(03)

[4]建筑工程深基坑土方开挖及支护施工技术分析[J].贺志浩.江西建材,2021(09)