深基坑土方开挖施工技术要点分析

曹卫明

上海鹏欣建筑安装工程有限公司

摘要：本文对深基坑开挖施工方法进行了分析，并对施工要点进行了探讨。旨在为深基坑开挖施工提供指导和参考，进而促进施工工作的顺利开展。

关键词：高层建筑；深基坑；土方开挖；施工要点

1工程概况

项目总建筑面积约为38952.90m2（其中地上建筑面积24038.64m2，地下建筑面积1419.26m2），地下2层，地上5、14、19层。本工程基坑面积7784.30m2，基坑总延长395.70m，底板顶面标高为-9.90，底板厚700~1200mm，承台厚1200mm，混凝土垫层厚150mm，开挖深度10.40~10.90m，局部开挖深度13.30m。

2深基坑围护设计

本基坑安全等级为二级，其余两侧环境保护等级为三级。基坑围护采用钻孔灌注桩结合三轴搅拌桩及中间压密注浆作为挡土和止水帷幕，钻孔灌注桩桩径为Ф800、Ф1000，桩长22.7～25.8m，共52根；Ф850@600三轴搅拌桩桩长17.1～25.2m，水泥掺量20%，共308幅。西侧区域采用钻孔灌注桩套打于双排两轴搅拌桩之间，采用Ф850@1050双轴水泥土搅拌桩，搅拌桩水泥渗入比为8%~13%，桩长22.7米，共49幅；为增强止水帷幕的止水效果，围护钻孔灌注桩与三轴搅拌桩之间采用压密注浆进行填充加固。

基坑裙边采用Ф700@1050深层搅拌桩进行墩式加固，加固范围为第二道支撑底至开挖面以下3.5~4m，水泥掺量坑底以上为8%、坑底以下为13%，共1459幅。主楼电梯井落深区采用Ф800@600高压旋喷桩进行围护，坑底采用高压旋喷桩进行封堵；集水井落深区采用Ф700@1000双轴搅拌桩进行围护，坑底采用压密注浆进行封堵。高压旋喷桩桩长9.5m，水泥用量450kg/m³，共130幅；压密注浆喷浆长度2m。集水井落深区搅拌桩桩长4~4.5米，水泥渗量13%，共384幅。

3土方工程特点与难点

3.1基坑开挖深，施工难度大

本工程基坑总面积约7784.3m2，基坑开挖深度平均为10.40~10.90m，如何确保围护灌注桩和立柱钻孔灌注桩的施工质量是本工程的一大难点。

3.2工期相对紧张

本工程基坑占地面积大，基坑深、经测算土方总方量约80000方，总工期暂定120天其中挖土56天，每天必须外运土方量约1500方，考虑到挖土操作面受到支撑及挖土深度的影响，基坑内部挖土分散、挖机驳运及出土难度大，故整体工期相对紧张。

3.3地质条件差

现场地质条件复杂，土质不良，场地原有多处明浜分布。另本工程基坑底部处于③夹层粘质粉土中，该层渗透性大，在开挖过程中由于水头差作用易产生流沙管涌等现象。

3.4周边环境保护要求高

基坑周围均为市政道路，南侧及东侧分布较多地下市政管线，另南侧紧邻轨道交通，对于基坑的位移、土方施工流程分段分层施工及边坡留土都提出了较高的要求。

4总体部署

本工程基坑土方开挖采取分区、分层、对称、平衡、限时分段开挖。本基坑安全等级为二级，基坑环境保护等级东侧为二级，其余侧环境保护等级为三级。根据设计工况及本工程的特点，本工程土方开挖分三层进行。

第一层挖土从自然地面-0.4m到第一道支撑底-1.90m。挖土深度为1.5m。支撑梁底采用1:1.5放坡开挖。挖土总量约16000立方。

第二层挖土从第一道支撑底-2.40m到第二道支撑底-7.90m。挖土深度为5.50m。挖土总量约40000立方。

第三层挖土从第二道支撑底-7.90m到基坑底-10.40m。挖土深度为2.50m。

局部-11.10m-13.30m。挖土深度为0.7m-2.90m。挖土总量约24000立方。

支护结构设计要求先撑后挖。即待钻孔灌注桩及三轴水泥搅拌桩达到设计强度后，基坑内土方开挖至压顶圈梁及支撑底标高，施工压顶梁及第一道混凝土支撑；待第一道混凝土支撑达到设计强度后，基坑内土方分区、分块、分层开挖至第二道围檩及支撑底标高，施工第二道围檩及支撑；待第二道混凝土围檩和支撑达到设计强度后，基坑内土方分区、分块、分层开挖至基底，及时浇筑垫层及基础底板；待基础底板周边换撑板带形成后，待地下二层楼板及换撑板带达到设计强度的80%后，拆除第二道、待地下一层楼板及换撑板带达到设计强度的80%后，拆除第一道混凝土支撑，施工顶板；待±0.000达到设计强度后，将结构与围护周边空隙用砂石分层密实回填，并拆除结构内部局部换撑。

5深基坑土方开挖的施工技术要点

5.1土方开挖顺序

为保证工程进度，本工程将大基坑分为A、B、C三个施工段，同时分六个开挖作业面，每段分2个开挖区分块按照如图示意图进行块间流水开挖（详见土方开挖工况图），在选用挖土机首先满足各区土方开挖方向的前提下循序渐进，及时插入围檩支撑的施工。在前一道围檩支撑形成后待砼强度达到设计强度的80%再开挖下一层土。

5.2机械开挖施工方法

5.2.1第一层土方开挖

第一层土方开挖采用大开挖，总体开挖顺序除先进行中间栈桥区域的土方开挖外，其余开挖顺序为从基坑中间向两端对称平衡同时开挖。第一层土方挖至标高-1.90~-2.40m（第一道混凝土支撑底）采用放坡开槽。挖土厚度1.90m，土方量约为16000m3。此时土的侧压力较小，考虑到施工进度的要求，当地下水位降至-3.7m以下进行第一层土方开挖。挖土采用2台1.0m3日立PC230挖土。挖土后直接装上运土自卸汽车，挖出的土方全部外运。经东北侧福山路向预定的卸土点。待挖出一定工作面后由土建班组按第一道支撑和栈桥布置图放支撑等位置灰线，施工栈桥土底模、施工钢筋混凝土支撑和相应的围护压顶梁。

5.2.2第一道支撑施工及栈桥施工

第一道支撑由于涉及到栈桥的制作，考虑到今后施工栈桥的使用情况，所以先进行中间栈桥部位支撑和梁板的施工以便于早日到达强度，使施工栈桥投入使用。支撑施工需对称平衡，施工过程中需安排足够的人力物力保证支撑施工相对于基坑暴露时间48小时规定的进度要求。混凝土栈桥与支撑施工严格围护图纸设计及验收规范要求进行施工。

5.2.3第二层土方开挖

本层土方开挖从第一道支撑底-2.40m到第二道支撑底-7.90m。挖土深度为5.50m。由于土方挖除后土体的应力释放危及围护桩。为减慢土体应力的释放速度，提高围护结构的安全使用。本层土方开挖时分二层，每层土体厚度控制在1.8m左右，开挖时形成踏步式阶梯一字型后退，在靠近基坑边围护桩处，挖土施工时需留有足够宽度的盆边土，盆边土的留土宽度为10米，采用1：1.25放坡，待该区域其余土方挖至相应标高，最后在限定的时间内进行土体抽条开挖以及第二道支撑底模及混凝土的施工。以此确保基坑的变形在规定的范围之内，避免因基坑的变形而威胁周边建筑、道路及管线的安全。

进行第二层坑边的开挖工作。应按支撑施工的顺序开挖（详见附图）。开挖时履带挖土机或长臂液压挖土机在栈桥上抓土装车。运土自卸汽车在栈桥上装车并驶向预定的卸土点。盆边和中心岛之间土坡均应按1：1.5放坡。

第二层土方开挖必须待第一道支撑强度达到设计强度80%方可进行，同时地下水位必须降至-9.40m以下。开挖时先用土方把支撑部位的沟槽填平，修筑过路坡道，然后采用盆式及阶梯接力式的开挖方式的开挖工作。凡在挖土机行走的区域，需在钢砼支撑上复土0.3m以上厚度，并利用液压挖土机的铲斗把土压实，然后在压实土上方铺上走道板。

5.2.4第三层土方开挖

本工程第三层土方开挖必须待第二道支撑强度达到设计强度的80%方可进行，同时地下水位必须降至-12.500m以下。先用土方把第二道支撑部位的沟槽填平并填高30cm的土，铺上专用走道板修筑挖机过路走道，然后采用盆式及阶梯接力式的开挖方式的开挖工作。视开挖工作面情况采用PC220或PC120液压挖土机下基坑底进行挖土施工，在基坑底的挖机挖出的土翻传到第三道支撑处的挖机的作业半径内，再由第二道支撑处的挖机把土方翻传到栈桥上的履带吊挖土机或长臂液压挖土机的回转半径内。由履带吊挖土机或长臂液压挖土机将土挖出基坑装上栈桥施工便道上的运土自卸汽车并并驶向预定的卸土点。

进行第三层坑边的开挖工作需按顺序开挖。坑边与中心岛之间土坡应按1：1.5放坡，土方开挖到最后阶段时，PC220或PC120液压挖土机继续在基坑内进行最后的盆边土的开挖，盆边土开挖时按土体抽条开挖并及时浇筑150厚强度等级为C15的混凝土垫层。

当第三层土方开挖至有足够的工作面后，即可安排人员进行300*200的基坑排水盲沟的施工，盲沟在基坑周边设置，基坑中间按30m间距设置，盲沟采用鹅卵石滤层，排水盲沟通向集水井并需横竖向贯通

5.2.5基坑落深处土方的开挖

为保证基坑的安全，在集水井、电梯井等基坑落深处，即在基坑设计标高-11.10～-13.30m以下的土方开挖，须在普遍区基底垫层混凝土全部浇筑完成并达到一定强度后开挖。在靠近基坑边围护处及落深大于1.2m的深坑土方开挖，全部采用人工方式开挖；其余落深部分土方由55-7式0.25m3小型挖土机配合人工进行开挖，小挖机行走和作业的区域的垫层上需复土0.3m以上土并铺上走道钢板，坑内留有30cm厚以上的土由人工开挖。挖出的土由人工装土塔吊吊出基坑装运。待基坑内土方全部开挖结束后，在基坑内的小型挖土机用吊车吊出基坑。

5.2.6土方开挖栈桥荷载要求

在栈桥荷载方面：栈桥上堆载不得超过2t/m2/，单位施工车辆在满载情况下不超过40t。现场施工过程中严格控制施工栈桥区域的荷载大小，确保栈桥区域施工荷载满足设计要求。非栈桥区域严禁作用任何形式的施工荷载。在栈桥荷载分布方面：栈桥上每跨内最多只能同时分布两辆施工机械，且此时在其全部邻跨布置施工机械总数不得超过一辆。挖土机停靠工作位置之间至少应相隔15m。避免出现两台满载设备停靠于同一跨度内等不利荷载分布情况。

6结语

随着城市化进程的逐步深入，高层建筑越来越多，深基坑工程越来越多，基坑的影响因素也越来越复杂多变，因此深基坑的施工应该是精心施工步骤，合理部署，完善施工技术。

参考文献

[1]《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）[S]

[2]《地基处理技术规范》（DG/TJ08-40-2010）[S]

[3]高层建筑深基坑工程施工技术[J].果焱.建筑安全.2017(04)