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摘要:本文結(jié)合實際案例對深基坑工程土方開挖技術(shù)展開詳細分析和探討,對土方開挖中可能出現(xiàn)的問題及需要注意的要點進行了詳細說明,以期為深基坑工程施工質(zhì)量提供堅實保障,加大工程的安全系數(shù)。
關(guān)鍵詞:深基坑工程;土方開挖技術(shù);施工技術(shù)
土方開挖是深基坑工程項目中的基礎環(huán)節(jié),同時也是非常重要的環(huán)節(jié),土方開挖質(zhì)量決定了建筑基礎結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。為此,應對其加大研究力度,對施工場地進行詳細勘查,科學規(guī)劃方案內(nèi)容,準確掌握工藝技術(shù)要點,從而強化土方開挖整體效果,以達到工程的建設目標。
1項目情況
該工程項目南北兩側(cè)靠近城市公路,西側(cè)靠近地鐵口,與地鐵盾構(gòu)通道距離在5.1m左右?;訃L在575m以上,開挖深度7m~14.8m,屬于深基坑施工,需要合理設置支護結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)了解可知,電梯井位置的開挖深度可達到17m??偼练介_挖量約在18.4萬m3。為確?;拥姆€(wěn)定性,設置了四道支撐結(jié)構(gòu),并在支護外圍以帷幕管樁的方式增強保護效果,以減少施工變形等問題的產(chǎn)生。
2場地情況
2.1地形地貌特征
場地屬于空地,已經(jīng)做好整平處理,整體地勢較為平坦,地面高度在6.89m~8.84m之間。
2.2巖土層分布特征
根據(jù)對場地的勘查了解到,場地巖土層分布復雜,包括淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、雜填土等多種類型。下面就將概括巖土層基本情況:(1)雜填土和素填土。呈灰褐色且混有其他雜色,以粉質(zhì)黏土與碎石構(gòu)成。雜填土的松散度高,厚度在2.3m~7m之間。(2)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土。其中的粉質(zhì)黏土土質(zhì)松軟,強度中等,掩埋在地層3m~5.6m的區(qū)域內(nèi),厚度約0.3m~2m;淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土流塑性強,埋深區(qū)域在4.2m~7m之間,厚度較大,約8.9m~15.7m。(3)粉土、粉砂夾細砂。整體埋深深度在4.9m~20.8m,厚度約0.5m~4.2m。(4)粉細砂。含有適量的云母片,厚度約9m~14.4m,埋深在17m~23m范圍內(nèi)。(5)粉質(zhì)黏土混合中粗砂和卵礫石。松軟度較高,呈流塑性,內(nèi)部卵礫石含量及尺寸不均,多以石英質(zhì)為主,埋深在51m~55m,厚度3.4m~6.8m。(6)強風化粉砂質(zhì)泥巖。風化影響較大,破壞嚴重。埋深在56.7m~59m,厚度約2.4m~8m。(7)中風化粉砂質(zhì)泥巖。部分區(qū)域存在裂隙發(fā)育情況,層頂埋深在60m左右。
3開挖施工工藝
3.1施工流程
根據(jù)工程要求,本項目的土方開挖將以分層開挖為主,將整個場地劃分為四個區(qū)域,以5次挖土完成開挖作業(yè)。開挖區(qū)域劃分如圖1所示。其具體的施工流程為:開挖作業(yè)前一周時間實行基坑降水,將基坑水位線降低到支撐梁以下。第一次開挖深度控制在1.8m,按照由北向南的順序進行作業(yè)。土方開挖量約在2.43萬m3,并按照開挖區(qū)域情況設置支護結(jié)構(gòu)。首次開挖時間控制在23天,開挖時共使用挖掘設備4臺、運送車輛60輛。第二次開挖要在一、二區(qū)支撐結(jié)構(gòu)的強度達到標準要求80%以上才能開展,開挖深度在4.9m,方向則是從北向南逐漸遞進。本次開挖土方量在1.6萬m3左右,用時5天。在開挖中,需做好一、二區(qū)箱梁支撐結(jié)構(gòu),總體工程時長不得超過10天。上述工作完成后,開始第三區(qū)域的開挖作業(yè),深度仍為4.9m,土方量在5000m3左右。加上支護結(jié)構(gòu)設計,總體施工時間在11天左右。之后開始第四區(qū)域的開挖,深度為7.1m,土方量約6.7萬m3,工期控制在12天內(nèi)。開挖中需合理設置出土道路及通道口,具體位置如圖2所示。第二次開挖由于穿越區(qū)域較多,使用的設備數(shù)量較多,挖掘機大小共16臺,渣土車需要80輛.第三次土方開挖作業(yè)要在一、二區(qū)的二層支護結(jié)構(gòu)強度達到80%后進行。該階段開始一、二區(qū)第三次開挖,深度為7.8m,工期約在6天。同樣要在開挖結(jié)束后,在該區(qū)域設置支護結(jié)構(gòu),并檢查支護效果,總體施工工期不得超過10天。三區(qū)的開挖也應遵循一、二區(qū)三層開挖要求,加上支撐結(jié)構(gòu),總工期控制在11天以內(nèi)(如圖3所示)。本次開挖由于土方量面積較前兩次小,相應的設備、車輛數(shù)量也有所減少。第四次開挖可在三層支護結(jié)構(gòu)強度達到60%后進行。一區(qū)開挖深度10.8m,工期控制在5天以內(nèi)。該環(huán)節(jié)同樣要求設置兩個出土口,位置同第三次開挖時的一樣。二區(qū)開挖深度在11.69m,工期控制在6天左右。三區(qū)的開挖深度為11.6m,設置圈梁支護結(jié)構(gòu),總工期控制在8天以內(nèi)。該區(qū)域的出土口可直接設置在棧橋板處,便于土方的快速運出。第五次開挖作業(yè)要求在二區(qū)第四層支護強度達到80%后進行。開挖深度控制在14.8m,開挖過程中設置混凝土墊層與墊板,工期最好控制在6天。該階段屬于最后一次開挖,只設一個出入口2。為減少設備運作帶來的影響,可直接以吊裝的方式將設備吊出施工范圍。
3.2施工方法
第一層土方開挖按照規(guī)范要求逐步落實即可,利用大型挖掘機以由北向南的順序作業(yè),挖出的土方要及時裝車運送出去,待挖到指定位置后,挖土機撤離現(xiàn)場,實施支護處理。在下層開挖作業(yè)時,下層挖土機進入或離開現(xiàn)場,應按照上層挖土機預留的斜坡路線行進。并要鋪設走道板,以免破壞基坑結(jié)構(gòu)。下層開挖產(chǎn)生的土方量要求傳到上層挖土機的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi),再裝車運送到指定地點,裝上運土自卸汽車運出工地。開挖至設計底板標高后,基底和基坑邊角等機械開挖不到之處,要實施人工清理,將松土清至機械作業(yè)半徑范圍內(nèi),再用機械掏取運走。挖土結(jié)束后,在基坑內(nèi)的挖土機用吊車吊出基坑。
3.3施工要點及樁基、基坑保護
在土方開挖過程中,要嚴格按照規(guī)范要求及流程順序逐步進行。在施工期間嚴格遵守先支撐后開挖的原則,控制開挖深度,禁止出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。由于本項目臨近地鐵,為避免開挖中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形,應先開展一區(qū)作業(yè),再開展二區(qū)開挖。在土方開挖過程中,當挖掘深度達到基礎承臺樁標高位置后,更換成小型挖掘機配合人工挖掘方式,按照承臺、地梁、水平線位置要求,展開施工檢測,對于超出標線要求的區(qū)域,應在每隔2.5m的距離釘入小木橛,在挖至近坑底標高時,用標尺隨時以小木橛上平棱校核基底標高,如有超挖部分,用碎石填充振實。對于場地中的軟土土層,會借助樁基結(jié)構(gòu)增強其穩(wěn)定性。并且在開挖中要檢測樁基承力情況。另外,挖機和汽車行走路線盡量避開樁位。對于工程樁及支護樁,要事先測量出位置,要求挖機操作人員小心輕挖,避開支護樁。土方開挖前需構(gòu)建區(qū)域排水系統(tǒng),以降低開挖中水倒灌對基坑帶來的影響。對于特殊區(qū)域,可直接使用潛水泵抽水,控制基坑水位線?,F(xiàn)場工作人員要做好調(diào)度指揮、監(jiān)督管控作業(yè)及樁基、基坑保護作業(yè),以維護施工安全。隨著開挖深度的加大,設置臨時坡道的重要性進一步凸顯。從專業(yè)角度來說,坡值即坡面上升高度與水平距離的比值。一般情況下,坡面垂直高度與水平寬度的比值設定為1:3,同時,坡面要遠離降水井和立柱樁,以免對坡體的安全性造成不利影響。另外,盡可能減少彎道數(shù)量,縮小彎矩。在回駛過程中,對路面表層實施平整處理,最大限度保證重載彎道路面的平整性。待混凝土墊層強度達到設計要求后開挖深層土體,挖至井底后,澆搗混凝土墊層。支撐結(jié)構(gòu)的主要作用是增強基坑的安全性,確保施工的正常開展。但支撐結(jié)構(gòu)可承載的重力負擔有限,再加上機械設備的重量較大,所以應使機械設備行進路線遠離支撐結(jié)構(gòu)。在土方開挖過程中,指派專人深入現(xiàn)場開展旁站監(jiān)督,實時觀察坑壁的變動情況,并如實記錄現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)。一旦察覺坑壁位移幅度超過預期限度,第一時間暫停施工,通過施工現(xiàn)場負責人的處理,保障基坑的穩(wěn)定性。如果施工場地的土質(zhì)條件較差,則要開展均衡施工,以保障基坑周圍土體受力的均衡性。在基坑周圍布設排水溝,使用潛水泵抽出多余水分,以免地下水上涌影響基坑的穩(wěn)定性。另外,還要統(tǒng)一安排車輛運離現(xiàn)場堆放的土體。需要格外強調(diào)的是,運輸車輛不得停放在基坑邊緣,以免造成基坑坍塌。
4結(jié)語
本文通過實際案例分析,對土方開挖的流程、施工方法及重點內(nèi)容進行了詳細說明,希望對相關(guān)從業(yè)人員有所幫助,以此來加強建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,降低土方開挖復雜度與危險性,保證工程的施工質(zhì)量。
參考文獻:
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作者:施冠洲 單位:江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局805隊