浅议深基坑土方开挖技术

浅议深基坑土方开挖技术

张加喜

中国能源建设集团天津电力建设有限公司天津市300041

摘要：深基坑土方开挖重点是护坡，严禁雨水、地下水刷坡。依据地质勘探报告，本文结合不同土质制定不同的护坡方式，尤其在雨季进行深基坑土方开挖作业，必须每天收集天气预报，时刻关注天气变化。开挖过程中专人巡视基坑周边构建筑物，定期复测沉降观测点，精心策划、快速施工，是深基坑成形质量和安全的前提保证。

关键词：深基坑；土方；开挖

1.工程概况

天津华电军粮城六期650MW燃气+350MW燃煤热电联产项目，该项目依据地质勘察报告，从原始地坪-0.3m由上至下依次为：①人工填土：以杂填土为主，含混粘土块、砖块、碎石、炉渣、煤渣等，局部为堆填或吹填的粉煤灰，土质松散，不均匀，堆填年限小于20年。该层在厂区内普遍分布，层厚1.10m～6.00m，平均厚度2.3m左右。②粉质粘土：陆相冲积成因，黄灰～黄褐色，可塑～软塑状态，含氧化铁，无层理，为新近代冲积粉质粘土，无摇振反应，干强度及韧性中等，稍有光泽。③滨海相沉积层：可分为2个亚层。（深基坑-5.1m～9.6m处土质）。

2.土方开挖方案设计

本工程深基坑开挖深度在-5.1～-9.6m之间，根据地质勘察报告，处于粉质粘土层或淤泥质粉质粘土层，本工程基础为管桩基础，深基坑土方开挖为管桩间土方开挖，土体受管桩支护作用，土体稳定性较好。根据地质报告，地下水位一般为2.38m～3.86m，地下水位年变化幅度0.50m。通过现场开挖情况看，地下水水量不大，一般由多年浅层滞水及地表水组成，排水措施为基坑周圈排水沟贯通，汇入集水井，由泵抽出即可。

根据现场情况，基坑边坡采用挂网抹浆、混凝土挡墙进行支护。

土方开挖拟采用反铲挖土机及运土汽车配合进行施工。小型反铲挖土机负责零星土方调配及边坡修整。（2）土方开挖至各基坑底，根据现场实际情况而定，对各深基坑不同的边坡情况选择不同的护坡形式：1）挂网抹浆支护；2）挂网抹浆，基底浇筑50cm高C20混凝土挡脚支护；3）混凝土挡墙支护。4）开挖土方由运土车装运至指定土方堆场，并做好抑制扬尘处理工作。

3.排水方案设计

（1）挡水沿和截水沟。

深基坑开挖后须在-5.1m标高处，离坡顶50cm砖砌一道挡水沿，并抹1:2水泥砂浆以阻挡第一层基坑地表水进入深基坑，挡水沿宽度250mm，高度300mm。

（2）排水沟、集水井。

在-5.1m浅基标高处，不影响主要建（构）筑物基础和重要设备基础的部位设置集水井，各深基坑设置小型集水坑。按照由深到浅施工原则，深基坑根据涌水量选用小型潜水泵，采取井倒井，多级排水方式将深基坑内的水通过集水坑汇到浅基坑集水井内，再由浅基坑排出场外。

（3）基坑侧壁渗水的处理

砂浆支护面层设置泄水孔，排除土层中的积水。泄水孔上下错开，呈梅花型布置，竖向间距1.5m，水平间距3m。泄水孔后设置反滤层，泄水孔包一层滤网。

4.深基坑支护方案设计

（1）深基坑开挖深度在-5.1～-9.6m之间，基底标高浅于-7m时，基坑边坡采用挂网抹浆进行支护（详见全厂深基坑基础土方开挖示意图、挂网抹浆护坡示意图1），基坑开挖边坡（1：0.5～1：0.75）修整后先在边坡面上挂镀锌钢丝网（丝径1.5mm，孔径30mm*30mm），再抹30mm厚1:2水泥砂浆进行防护，钢丝网采用“┓”字形A12钢筋锚固，锚固钢筋水平间距均为1m，呈梅花形布置。钢丝网搭接时上层压下层，网面搭接不小于200mm。边坡坡底设置排水沟及集水井，边坡坡顶设置挡水坎，与坡面砼连为一体。

（2）基底标高深于-7m时，基坑边坡采用挂网抹浆配合混凝土挡脚施工。（详见抹浆护坡示意图2）。基坑边坡挂网抹浆，基底浇筑50cm高C20混凝土挡脚支护，混凝土挡脚厚度200mm。

（3）主厂房D轴基础承台垫层与锅炉房K1轴基础承台垫层间水平净空距离为1m，垂直开挖深度1.8m，边坡开挖时满足不了放坡系数要求，故基坑边坡采用混凝土挡墙支护，混凝土挡墙厚度200mm。

（4）工程特点及实施难点

1）按现场实际情况，对应设计标高，其基坑实际开挖深度为-5.1～-9.6m不等。支护设计以放坡、挂网抹浆、混凝土支护为主。对本基坑而言土方开挖是关键，土方施工必须密切配合支护施工。

2）土方开挖采取水平分段、垂直分层的方法施工，开挖一段、支护一段。

3）各部位深基坑与周边临建建、构筑物之间的距离

汽机基座与南侧围墙距离约为35m、西侧围墙距离约为60m、北侧围墙距离约为45m。

磨煤机与南侧围墙距离约为34m、北侧围墙距离约为45m。

四周围墙内为燃煤机组施工用地，四周空旷，无任何建、构筑物。

5.深基坑土方开挖施工

本工程采用反铲挖掘机挖土，自卸汽车运土、人工修坡、抹浆支护、人工清底的施工方案。人工配合机械，随挖随清。深基坑工作面为1m，分区域清理完毕，地基验槽合格后，开始浇筑C20混凝土垫层。各深基坑留设人行步道，人行步道踏步采用两道横杆设置，步道扶手采用双横杆搭设。基坑周边按照开挖多深增加1m的规定范围内不得堆放设备、材料、弃土及过往车辆，超过5m的深基坑只有循环水泵坑前池处靠近边坡及道路，开挖前放出此区域线，将此区域用红白脚手管围栏隔离，挂牌警示禁止堆放设备、材料、弃土及过往车辆后，方可开挖。

（1）土方开挖在基坑边应分层开挖，根据设计方案，本基坑分为

A:1/0A-D交1-3轴段，基底标高为-5.1m，坑深4.8m。

B:1/0A-D交3-8轴段，基底标高为-5.7～-9.6m，坑深5.4～9.3m。

C:1/0A-D交8-9轴段基底标高-5.1m，坑深4.8m。

B段分两次开挖，分阶放坡，第一层挖至-5.1m处，实际开挖深度4.8m，第二层留设坡道，挖至-5.7～-9.3m处，挖深5.4～9.3m。A、C段一次开挖，一次挖至-5.1处，挖深4.8m，基底采用人工配合机械直接清理平整至设计标高。坡面采用人工修坡，严禁机械对已形成的坡面进行碰撞破坏，每次开挖宽度最小为6m，以保证锚杆施工要求。施工顺序：A段第一层→B段第一层→C段第一层→B段第二层。

（2）基坑周边开挖时，必须做到开挖一层，支护一层，开挖一段，支护一段，严禁超挖。开挖后，坡面要及时支护。基坑周边禁止堆放土方，土方随挖随运，避免集中堆放导致边坡失稳。

6.边坡支护施工

（1）挂网抹浆支护

本工程的边坡清理采用人工清理，涂抹1：2水泥砂浆面层，为确保面层的平整，此工序必须挂线定位，严格控制好坡比以及坡面平整度，支护区域见抹浆护坡示意图1。

1)施工要点

①基坑开挖按方案要求分段分层进行，严禁超深度开挖，不宜超长度开挖。机械开挖后辅以人工修整坡面。

②坡面形成后待钢丝网安置后进行涂抹砂浆层，厚度为30mm，水泥采用强度为PO32.5MPa普通硅酸盐水泥，涂抹由下至上进行。为保证厚度，则在坡面上垂直打入短钢筋作为控制标志。

钢丝网上下搭接、网与网之间搭接长度应大于200mm。

③涂抹完成后，应作好坡面的养护，采用喷水养护方式，一般养护时间为7天。

④抹砂浆前应压实或清除面层上的浮土和松散碎屑。

2)铺钢丝网

①在抹水泥砂浆之前，先按施工方案要求铺设、固定钢丝网。把成品钢丝网片沿基坑边坡从下到上纵向铺设，上面一层钢丝网片与下一层钢丝网片进行搭接。钢丝网片牢固固定在坑边上沿500mm。钢丝网可用插入土中的钢筋固定，但在涂抹砂浆时不应出现振动。

②铺设钢丝网时每边的搭接长度应不小于200mm。

3)抹水泥砂浆及养护

①架子工搭设好操作架。

②在铺设好钢丝网片上，抹30mm厚1:2的水泥砂浆面层。水泥砂浆面层一遍施工结束，确保面层平整度，并要求面层压实抹光，平台部分与坡面一样做护坡。为保证厚度及均匀，可在边坡上隔2m打入垂直短钢筋段作为厚度标志。水泥砂浆层施工可从边坡开挖层底部逐渐向上进行。

③面层施工结束后，从第二天开始应采用洒水或覆盖方法养护一周，确保面层强度。

④边坡渗水处施工要求：在边坡渗水处，水泥砂浆面层多次涂抹形成；边坡渗水较大时，进行基坑壁渗水处理后再涂抹砂浆面层。

4)挂网抹浆，基底浇筑50cm高C20混凝土挡脚支护

支护区域见抹浆护坡示意图2，基底浇筑50cm高C20混凝土挡脚。

①坡面开挖形成后，放基础承台垫层边线，拉线支模布筋（钢筋网采用Φ8钢筋，网径200mm×200mm）。

②模板安装布筋完成后，用泵车浇筑C20砼。

③在汽机基座东西两侧设置集水井（见全厂深基坑基础土方开挖示意图），各基坑埋设直径100PVC管至集水井。

（2）混凝土挡墙护坡

支护区域见深基坑混凝土挡墙支护示意图

①支护区域开挖形成后，量尺留置两边承台施工作业面，拉线支模布筋（钢筋网采用Φ8钢筋，网径200mm×200mm）。

②模板安装布筋完成后，用泵车浇筑C20砼。

7.基坑监测

土方开挖工作开始之前，应埋设基坑监测点（点位见全厂深基坑基础土方开挖示意图），监测点设置距基坑边应大于1m，在基坑四边布置，每边布置一个点；并观测一次。土方开挖初期观测时间间隔不宜超过5天，开挖中期不宜超过2天，开挖后期应每天观测。基坑开挖间歇期、变形趋向稳定时，观测间隔时间可为5～7天。基坑施工阶段观测时间间隔可为3～5天。当暴雨阶段或出现异常情况时，应加密监测频率，每天监测一次，将监测结果（包括图表）及时反馈给建设单位及监理人员。监测精度应符合有关规范规程的要求。

8.基坑防浸泡措施

（1）在基坑开挖阶段，则需先建立地面明排水系统，排水系统的设计要满足使用要求，同时在基坑内也要开排水沟和集水井，排水利用污水泵。

（2）在整个施工阶段要从人员、设备、材料和制度做好充分的准备工作，一旦遇到险情能迅速投入抢险工作。

（3）对于雨季施工，要及时了解天气信息遇到暴雨天气要委派专人值班，掌握施工现场情况并及时汇报。

（4）为防止地下水及雨季降水流入深基坑，在深基坑的上口处用小红砖砌筑挡水坎详见附图将外来水截住。在深基坑内设置集水井，将地下水及降水迅速排干，联系监理、业主、地质工代进行验槽后，迅速浇筑垫层封闭土层，避免泡槽及长时间暴露。