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[摘 要]土方开挖是深基坑工程施工的重要工序，合理选择基坑开挖方案，对保证工程顺利进行，加速工程进度，都具有极为重要的意义。施工中必须严格按照围护结构设计的要求及施工组织设计内容进行精心准备，精心组织施工。本文结合工程实例谈谈高层建筑深基坑土方开挖施工技术。
[关键词]高层建筑；深基坑工程；土方开挖
中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0075-02
1 前言
土方开挖是深基坑工程施工的重要工序， 高层建筑基础占地面积和体积较大， 埋置较深， 相应的土方开挖量大， 如一个地下2 层、地上20 层的建筑的基坑土方量常达3.5～4.0 万立方米， 同时邻近一般都有建筑物，场地狭窄，给土方挖运工作带来极大困难，因此，做好土方开挖工作，合理选择基坑开挖方案，对保证工程顺利进行，加速工程進度，都具有极为重要的意义。施工中必须严格按照围护结构设计的要求及施工组织设计内容进行精心准备， 精心组织施工。
2 工程概况
某综合楼工程地处市区繁华地带，建筑总用地面积为12000m2。地上22 层，地下2层，总高度为925m，总建筑面积为60000m2。结构体系采用框架剪力墙结构，基础采用钻孔灌注桩基础。
2.1 工程地质情况
（1）杂填土厚0.8～2.7m；
（2）泥质填土厚0.3～3.7m；
（3）填土厚0.6～2.3m；
（4）粉土夹薄层粉砂厚0.7～6.0m；
（5）淤泥质粉质粘土厚6.4～17.5m。
不良的地质条件，势必可能造成基坑监测数值超出预警值，施工过程须小心翼翼，效率就会降低。
2.2 建设施工条件分析
（1）基坑东南侧紧临城市主要干道，沿场地周边地下管网较多，基坑西侧为22 层办公大楼，南侧紧靠三幢6 层旧居民住宅楼，砖混结构，施工场地狭小。
（2）本工程建筑场地地面较为平坦，场地标高为12.40m，相对标高为+0.5m，该深基坑周长约400m，基坑开挖深度最低处标高为- 14.45m，基坑开挖深度大。
（3）基坑侧面支护分别采用“旋喷桩+钻孔灌注桩”、“旋喷桩+钻孔灌注桩+原搅拌桩+原钻孔灌注桩”、“旋喷桩+原搅拌桩+原钻孔灌注桩+钻孔灌注桩”相组合的支护方式，两道钢筋混凝土支撑，其顶面标高分别为- 1.9m、- 6.35m，北侧AF 段、东侧Y1～Y7 轴间分别在支护结构内外进行注浆加固。西南角第一道支撑取消后，局部设锚杆。东侧基坑在电梯坑局部加深部分采用旋喷桩加固，水平支撑密布，大型挖土机械无法施展。
（4）基坑内地下水属孔隙潜水，仅存在于表面1、2 层中，基坑内采用13 口疏干井降排地下水，土方开挖过程中如有积水，采用明排水解决，降水效果不佳，就会造成挖土效率的降低。
（5）我们针对如此复杂的因素，根据工程特点，搞好高难基坑的信息化施工，基坑监测共设9 种120 个测点。
在支护桩外侧土体内共设测的深层水平位移9 根测斜管，测斜管深度为24m。
临边道路沿基坑一侧每隔15.0m 设1 个沉降观测点，共布设18 个沉降观降点。
基坑南侧三幢6 层旧居民住宅楼布设8 个沉降观测点；西侧办公大楼布设13 个沉降观测点；北侧对面建筑物沿马路对面建筑沿马路一侧布设7 个沉降观测点；周围建筑共布设28 个沉降观测点。
在基坑立柱桩顶混凝土支撑顶面上布设23 个沉降观测点。
沿基坑压顶盖梁顶面布设24 个水平位移观测点。
混凝土支撑内力量测共测试12 个断面。
基坑外侧共布设6 个水位观测孔。
3 土方开挖工程施工技术
3.1 施工工艺技术
土方采用机械开挖，由北向南推进，分层、对称开挖。施工顺序：放线→土方开挖至标高-1.9m（西南角设置锚杆区先挖，挖深后的上面标高约在- 2.80～- 2.90m，宽度离支护桩边3.0～3.5m，便于先期进行锚杆的施工）→南侧圆弧锚杆施工→第一道支撑及盖梁施工→建筑垃圾铺设道路→土方分段开挖至标高-6.35m→第二道支撑、围檩分段施工→土方分别分段开挖至标高-10.15m、-12.25m、局部-14.2m（留200mm余土人工清挖至底板垫层底）→人工分段清挖余土、开挖基梁、承台土方→基础底板垫层、砖模施工。南侧园弧放坡部位细石混凝土拍抹坡面工作穿插进行。
3.2 施工方法
高层建筑基坑土方开挖布置（见图1）：
（1）机械进场清淤、打堆，将泥浆池内剩余泥浆拌和运出。
（2）平整场地、压实，并做好临时硬化路面，为车辆进出、调车创造条件。
（3）基坑土方开挖顺序由北向南，先A区后日区，分三层开挖。
第一层土方开挖：由北向南挖至第一道钢筋混凝土支撑顶的设计标高，施工钢筋混凝土支撑、盖粱，养护至强度达80%（设计强度参照同条件养护试块试压值）。
等二号、第三层土方开挖：为保护二道支撑，防止挖土机的对二道支拦的损坏，首先要用建筑垃圾铺设一条汽车来往道路，宽20m：厚1m，长度根据需要确定，混凝土支撑上覆盖建筑垃圾为1m 厚，经过混凝土支撑处加设2cm 厚钢板，方可进行第二层土方的开挖，此时操作面净高为6.35- 1.9- 0.7- 1- 0.2=2.55m，挖土机难有施展空间，严重制约了土方开挖的进展，我们及时研究分析对策，改用小挖机挖土、大挖机运土的"蚂蚁搬家法"的开挖方式，坚决不因抢进度而不小心碰撞水平支撑及钢管立柱。土方开挖前，先在基坑支护内侧四周均挖应力释放沟，释放沟挖后停歇24h 后才能开始面上挖土，其宽度应在2m 左右但不得超过基坑底标高。开挖第二层土方至第二道混凝土支撑顶标高，施工第二道支撑及围檩，养护待其强度达到80%，再开挖第三层土方。开挖第三层土方时，在坑内用小挖机传土到位，直至底板、承台、破桩、浇筑垫层。 （4）土方开挖过程中支护桩、立柱、工程桩周围0.5m 范围内土方由土方作业组人工配合机械进行挖除。同时严禁土方掉进疏水井内，土方分别开挖至标高- 10.15m、- 12.25m 时人工配合清理坑壁、立柱桩上粘附的土方，及时抽排坑内积水。如基坑内土层含水量大，挖掘须在路基箱上作业。支撑下土方开挖作业空间小，采用0.3m3 小挖机从支撑下掏挖；底板上预留10～20cm 土方，采用人工清理。工程桩桩头处理必须迅速跟进，破碎的混凝土块及人工清理的土方及时挑抬至挖掘机操作范围内，随机一并挖走。
（5）地下室与支护结构间距很小，无法设置排水沟时，在底板下设盲沟，作为排水通道至排水井；地下室與支护间距大时，人工开挖排水沟、集水井，及时排除积水，部分清理好的底板，经验收合格，及时浇筑混凝土垫层。这样交叉施工，提高了工效和进度，同时也能保证基坑稳定。
（6）集中机械翻土作业，将基坑的余土及钢筋混凝土支撑下的土全部翻到基坑边缘，为多出土做好工作，并配合挖好承台、梁槽和清底。
（7）收尾土方开挖：①收尾停机台浇筑3m×3m×0.3m 混凝土平台与圈梁形成整体，并在一平面上，避免挖机附加荷载，对基坑影响。②在基坑土方剩500m3 左右时，大挖机逐步放坡爬上基坑，停放在平台上，并将作业范围内的土方挖完。③基坑上部一台挖掘机，下部一台小挖机，将余土喂给上部机斗中，然后装入自卸车，若挖不完基坑土方，必要时增加长臂王进行扫尾余土，直至土方结束。④将下部挖机用吊机吊上基坑，吊机就位处在支护结构后3m，宽4～5m范围内，先挖深0.3～0.4m 铺垫碎石，而后在碎石上铺垫钢板，使吊机蹲坐在钢板上。
（8）清理场地，机械退场。
3.3 质量技术控制措施
（1）基坑边线、标高控制：根据业主提供的水准点及设计图纸，控制每层土方开挖深度。土方开挖接近坑底标高时，将水准点引至坑底，控制预留20cm 人工清理层（包括电梯井坑底及放坡），由人工清理整平。开挖时现场有专人指挥，确保不超挖，严禁挖机挖斗搅动底板下土层。
（2）支护桩、混凝土支撑及钢立柱的保护措施：因该基坑设置两道水平支撑，将基坑土方在深度方向人为分为3大层，在每一大层土方开挖时，严格控制每小层挖土深度，每小层深度不超过2m，严禁超挖。且在北侧标高-6.35m以下，每小层厚约2m，挖至标高-8.35m后，停歇24h以上，这时监测应配合，根据监测结果，再决定挖余下的土。挖机在挖土时，严禁野蛮碰撞、扒挖支护桩体、立柱和混领土支撑梁，支护桩和立柱边预留50cm土由人工清理。立柱周边土方要均匀开挖，防止立柱一侧土方开挖过深，另一侧推挤立柱，危及支撑稳定。
（3）工程桩头保护：土方开挖中，工程桩头暴露后，严禁挖机挖斗野蛮碰撞、扒挖桩头、桩筋，严禁挖机手帮助破桩工人推倒桩头。
（4）基坑、排水措施：基坑内用疏干井降排地下水，遇连续阴雨天时，基坑边和中间挖沟，汇集坑内雨水，以利抽排。抽排地下水时，水泵的出水口处应设置漏网，待土方晾干后方可开挖。
首层土方开挖，第一道盖梁、支撑施工后，在盖梁内侧用M7.5砂浆砌240mm厚标砖挡墙，每2.5m设一构造柱，构造柱做法：250mm×250mm、4%12mm、%6.5@200mm，柱筋锚入盖梁内；挡墙后回填土方，挡墙与现场围墙间浇筑200mm厚混凝土路面，内配%12@150mm双向钢筋网片，路面标高控制在-0.30m以下。
以保证基础临边的围墙、道路的安全。土方开挖过程中，及时抽排基坑内渗水、雨水；基坑开挖成型后，根据实际情况采用设置盲沟排除基坑内渗水、雨水。确保基底不被水泡，保证基底干燥。
（5）基坑基底的保护：积极与降水单位配合，尽量给下道工序创造条件。基底清好一段验收一段，随后进行垫层施工，以免雨水将基底泡烂。
（6）基坑开挖时，应按先支撑后挖土的原则进行，挖土前应挖应力释放沟，挖土应对称、分层进行，严禁超挖。
（7）当挖土至第二道支撑顶面（设计标高- 6.4m），应停止挖土，用人工开挖围檩、支撑沟槽工，浇筑后养护期7～10d 后方可继续开挖。
4 结论
高层建筑深基坑开挖是一项十分复杂的工程，对技术要求十分严格，在具体施工中，要合理选择基坑开挖程序，选择合适机械，根据地质条件，遵循施工要求来选择其相应的开挖方式。同时，要搞好挖土工程的组织管理，做好机械表面和运输道路的清理工作。
[关键词]高层建筑；深基坑工程；土方开挖
中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0075-02
1 前言
土方开挖是深基坑工程施工的重要工序， 高层建筑基础占地面积和体积较大， 埋置较深， 相应的土方开挖量大， 如一个地下2 层、地上20 层的建筑的基坑土方量常达3.5～4.0 万立方米， 同时邻近一般都有建筑物，场地狭窄，给土方挖运工作带来极大困难，因此，做好土方开挖工作，合理选择基坑开挖方案，对保证工程顺利进行，加速工程進度，都具有极为重要的意义。施工中必须严格按照围护结构设计的要求及施工组织设计内容进行精心准备， 精心组织施工。
2 工程概况
某综合楼工程地处市区繁华地带，建筑总用地面积为12000m2。地上22 层，地下2层，总高度为925m，总建筑面积为60000m2。结构体系采用框架剪力墙结构，基础采用钻孔灌注桩基础。
2.1 工程地质情况
（1）杂填土厚0.8～2.7m；
（2）泥质填土厚0.3～3.7m；
（3）填土厚0.6～2.3m；
（4）粉土夹薄层粉砂厚0.7～6.0m；
（5）淤泥质粉质粘土厚6.4～17.5m。
不良的地质条件，势必可能造成基坑监测数值超出预警值，施工过程须小心翼翼，效率就会降低。
2.2 建设施工条件分析
（1）基坑东南侧紧临城市主要干道，沿场地周边地下管网较多，基坑西侧为22 层办公大楼，南侧紧靠三幢6 层旧居民住宅楼，砖混结构，施工场地狭小。
（2）本工程建筑场地地面较为平坦，场地标高为12.40m，相对标高为+0.5m，该深基坑周长约400m，基坑开挖深度最低处标高为- 14.45m，基坑开挖深度大。
（3）基坑侧面支护分别采用“旋喷桩+钻孔灌注桩”、“旋喷桩+钻孔灌注桩+原搅拌桩+原钻孔灌注桩”、“旋喷桩+原搅拌桩+原钻孔灌注桩+钻孔灌注桩”相组合的支护方式，两道钢筋混凝土支撑，其顶面标高分别为- 1.9m、- 6.35m，北侧AF 段、东侧Y1～Y7 轴间分别在支护结构内外进行注浆加固。西南角第一道支撑取消后，局部设锚杆。东侧基坑在电梯坑局部加深部分采用旋喷桩加固，水平支撑密布，大型挖土机械无法施展。
（4）基坑内地下水属孔隙潜水，仅存在于表面1、2 层中，基坑内采用13 口疏干井降排地下水，土方开挖过程中如有积水，采用明排水解决，降水效果不佳，就会造成挖土效率的降低。
（5）我们针对如此复杂的因素，根据工程特点，搞好高难基坑的信息化施工，基坑监测共设9 种120 个测点。
在支护桩外侧土体内共设测的深层水平位移9 根测斜管，测斜管深度为24m。
临边道路沿基坑一侧每隔15.0m 设1 个沉降观测点，共布设18 个沉降观降点。
基坑南侧三幢6 层旧居民住宅楼布设8 个沉降观测点；西侧办公大楼布设13 个沉降观测点；北侧对面建筑物沿马路对面建筑沿马路一侧布设7 个沉降观测点；周围建筑共布设28 个沉降观测点。
在基坑立柱桩顶混凝土支撑顶面上布设23 个沉降观测点。
沿基坑压顶盖梁顶面布设24 个水平位移观测点。
混凝土支撑内力量测共测试12 个断面。
基坑外侧共布设6 个水位观测孔。
3 土方开挖工程施工技术
3.1 施工工艺技术
土方采用机械开挖，由北向南推进，分层、对称开挖。施工顺序：放线→土方开挖至标高-1.9m（西南角设置锚杆区先挖，挖深后的上面标高约在- 2.80～- 2.90m，宽度离支护桩边3.0～3.5m，便于先期进行锚杆的施工）→南侧圆弧锚杆施工→第一道支撑及盖梁施工→建筑垃圾铺设道路→土方分段开挖至标高-6.35m→第二道支撑、围檩分段施工→土方分别分段开挖至标高-10.15m、-12.25m、局部-14.2m（留200mm余土人工清挖至底板垫层底）→人工分段清挖余土、开挖基梁、承台土方→基础底板垫层、砖模施工。南侧园弧放坡部位细石混凝土拍抹坡面工作穿插进行。
3.2 施工方法
高层建筑基坑土方开挖布置（见图1）：
（1）机械进场清淤、打堆，将泥浆池内剩余泥浆拌和运出。
（2）平整场地、压实，并做好临时硬化路面，为车辆进出、调车创造条件。
（3）基坑土方开挖顺序由北向南，先A区后日区，分三层开挖。
第一层土方开挖：由北向南挖至第一道钢筋混凝土支撑顶的设计标高，施工钢筋混凝土支撑、盖粱，养护至强度达80%（设计强度参照同条件养护试块试压值）。
等二号、第三层土方开挖：为保护二道支撑，防止挖土机的对二道支拦的损坏，首先要用建筑垃圾铺设一条汽车来往道路，宽20m：厚1m，长度根据需要确定，混凝土支撑上覆盖建筑垃圾为1m 厚，经过混凝土支撑处加设2cm 厚钢板，方可进行第二层土方的开挖，此时操作面净高为6.35- 1.9- 0.7- 1- 0.2=2.55m，挖土机难有施展空间，严重制约了土方开挖的进展，我们及时研究分析对策，改用小挖机挖土、大挖机运土的"蚂蚁搬家法"的开挖方式，坚决不因抢进度而不小心碰撞水平支撑及钢管立柱。土方开挖前，先在基坑支护内侧四周均挖应力释放沟，释放沟挖后停歇24h 后才能开始面上挖土，其宽度应在2m 左右但不得超过基坑底标高。开挖第二层土方至第二道混凝土支撑顶标高，施工第二道支撑及围檩，养护待其强度达到80%，再开挖第三层土方。开挖第三层土方时，在坑内用小挖机传土到位，直至底板、承台、破桩、浇筑垫层。 （4）土方开挖过程中支护桩、立柱、工程桩周围0.5m 范围内土方由土方作业组人工配合机械进行挖除。同时严禁土方掉进疏水井内，土方分别开挖至标高- 10.15m、- 12.25m 时人工配合清理坑壁、立柱桩上粘附的土方，及时抽排坑内积水。如基坑内土层含水量大，挖掘须在路基箱上作业。支撑下土方开挖作业空间小，采用0.3m3 小挖机从支撑下掏挖；底板上预留10～20cm 土方，采用人工清理。工程桩桩头处理必须迅速跟进，破碎的混凝土块及人工清理的土方及时挑抬至挖掘机操作范围内，随机一并挖走。
（5）地下室与支护结构间距很小，无法设置排水沟时，在底板下设盲沟，作为排水通道至排水井；地下室與支护间距大时，人工开挖排水沟、集水井，及时排除积水，部分清理好的底板，经验收合格，及时浇筑混凝土垫层。这样交叉施工，提高了工效和进度，同时也能保证基坑稳定。
（6）集中机械翻土作业，将基坑的余土及钢筋混凝土支撑下的土全部翻到基坑边缘，为多出土做好工作，并配合挖好承台、梁槽和清底。
（7）收尾土方开挖：①收尾停机台浇筑3m×3m×0.3m 混凝土平台与圈梁形成整体，并在一平面上，避免挖机附加荷载，对基坑影响。②在基坑土方剩500m3 左右时，大挖机逐步放坡爬上基坑，停放在平台上，并将作业范围内的土方挖完。③基坑上部一台挖掘机，下部一台小挖机，将余土喂给上部机斗中，然后装入自卸车，若挖不完基坑土方，必要时增加长臂王进行扫尾余土，直至土方结束。④将下部挖机用吊机吊上基坑，吊机就位处在支护结构后3m，宽4～5m范围内，先挖深0.3～0.4m 铺垫碎石，而后在碎石上铺垫钢板，使吊机蹲坐在钢板上。
（8）清理场地，机械退场。
3.3 质量技术控制措施
（1）基坑边线、标高控制：根据业主提供的水准点及设计图纸，控制每层土方开挖深度。土方开挖接近坑底标高时，将水准点引至坑底，控制预留20cm 人工清理层（包括电梯井坑底及放坡），由人工清理整平。开挖时现场有专人指挥，确保不超挖，严禁挖机挖斗搅动底板下土层。
（2）支护桩、混凝土支撑及钢立柱的保护措施：因该基坑设置两道水平支撑，将基坑土方在深度方向人为分为3大层，在每一大层土方开挖时，严格控制每小层挖土深度，每小层深度不超过2m，严禁超挖。且在北侧标高-6.35m以下，每小层厚约2m，挖至标高-8.35m后，停歇24h以上，这时监测应配合，根据监测结果，再决定挖余下的土。挖机在挖土时，严禁野蛮碰撞、扒挖支护桩体、立柱和混领土支撑梁，支护桩和立柱边预留50cm土由人工清理。立柱周边土方要均匀开挖，防止立柱一侧土方开挖过深，另一侧推挤立柱，危及支撑稳定。
（3）工程桩头保护：土方开挖中，工程桩头暴露后，严禁挖机挖斗野蛮碰撞、扒挖桩头、桩筋，严禁挖机手帮助破桩工人推倒桩头。
（4）基坑、排水措施：基坑内用疏干井降排地下水，遇连续阴雨天时，基坑边和中间挖沟，汇集坑内雨水，以利抽排。抽排地下水时，水泵的出水口处应设置漏网，待土方晾干后方可开挖。
首层土方开挖，第一道盖梁、支撑施工后，在盖梁内侧用M7.5砂浆砌240mm厚标砖挡墙，每2.5m设一构造柱，构造柱做法：250mm×250mm、4%12mm、%6.5@200mm，柱筋锚入盖梁内；挡墙后回填土方，挡墙与现场围墙间浇筑200mm厚混凝土路面，内配%12@150mm双向钢筋网片，路面标高控制在-0.30m以下。
以保证基础临边的围墙、道路的安全。土方开挖过程中，及时抽排基坑内渗水、雨水；基坑开挖成型后，根据实际情况采用设置盲沟排除基坑内渗水、雨水。确保基底不被水泡，保证基底干燥。
（5）基坑基底的保护：积极与降水单位配合，尽量给下道工序创造条件。基底清好一段验收一段，随后进行垫层施工，以免雨水将基底泡烂。
（6）基坑开挖时，应按先支撑后挖土的原则进行，挖土前应挖应力释放沟，挖土应对称、分层进行，严禁超挖。
（7）当挖土至第二道支撑顶面（设计标高- 6.4m），应停止挖土，用人工开挖围檩、支撑沟槽工，浇筑后养护期7～10d 后方可继续开挖。
4 结论
高层建筑深基坑开挖是一项十分复杂的工程，对技术要求十分严格，在具体施工中，要合理选择基坑开挖程序，选择合适机械，根据地质条件，遵循施工要求来选择其相应的开挖方式。同时，要搞好挖土工程的组织管理，做好机械表面和运输道路的清理工作。