【摘 要】土方开挖施工是建筑工程施工的首要环节，同时也是建筑施工的一个 分部工程。为此，笔者以某住宅小区工程为例针对土方开挖的施工手段、技术难题展开具体地阐释，以供借鉴。
【关键词】土方开挖 土方施工 施工技术
一、工程的基本情况
某住宅小区工程地处浙江沿海地区，其建筑面积总共达20800m2；依靠三幢20层的建筑组成；局部地下一层属于框架结构，选取Φ600钻孔灌注桩作为桩基础。该工程总共包括12只勘探孔，通过对勘探孔综合柱状图的分析可知，土层总共有六层。首层是粘土层，大概有1.5m至5.5m深，颜色呈褐黄色、灰黄色，局部区域是粉质粘土。第二层是淤泥质粘土，大概有6至14m深，流塑、灰色、饱和、局部区域是淤泥。第三层是粘土层，大概有2至4m深，颜色为褐黄色、灰黄色，局部区域是粉质粘土。第四层是带有碎石、砂砾的粉质粘土，大概有0.6m至3m深，颜色呈青灰色、灰黄色，其成分多半是可硬塑状粉质粘土。第五层是强风化凝灰岩，大概有0.6m至2m深，颜色呈褐黄色、灰黄色，强风化，风化程度从浅逐步变深，为块石碎石或者碎裂石镶嵌结构。第六层是种风化凝灰岩，颜色呈青灰色、灰黄色，中风化大部分是依靠长石、石英等矿物胶结后构成的。
二、土方开挖的技术难度
1 该工程内分布凝灰岩、碎石粉质粘土、软土以及砂砾质粘土，对部分处于特殊地基之上的土若采用土方开挖的施工测量，则应在开展施工工作之前全面做好调研工作，在系统、全面地分析研究土质的性质后，选定最佳的土方开挖方案。
2 深基坑土方开挖是建筑工程施工中的一个关键环节，其涵盖了土质场地的基坑工程、各种岩、土方开挖工程的支护。实际上，基坑开挖是目前一个系统性、综合性以及全面性的岩土工程的难题，是地下工程的关键构成要素。如今，由于城市建设的规模正在逐步扩大，其中以超高层与高层建筑最为突出，大部分是在城市范围内开展开挖工作，一般在基坑附近会有大量已建建筑、重要交通通道、管线等构筑物存在。因此，保护其附近的构筑物的使用的安全性是基坑开挖的一大重难点问题。
在土方开挖工程施工过程中，往往会因开挖后基坑的护壁土体在某个坡面出现滑动而出现塌陷的问题。导致此事故出现的缘由主要有下面六点：①施工方法不正确或者有失妥当；②雨水浸泡，施工场地的排水不通畅，尤其是降雨之后地表径流到基坑内，一旦水浸泡坡面就会出现滑动，导致坍塌；③施工单位为节约时间、减少工作量或者因坡壁过陡，没有安设防线防止土方出现塌陷；④边坡顶部荷载过大，一旦边坡顶部震动或者受到压力，护壁的摩擦力与凝聚力减少，会在某个坡面形成剪切力，导致发生塌陷；⑤地质条件和施工环境比较差；⑥冻融坍塌，在冬春交接时候破土开展施工工作的过程中，由于夜冻日化与昼夜温差偏大，土体胀缩次数多，造成土粒粘结力减小与土体疏松，易导致土方塌陷。
三、施工部署及主要施工技术
1 基坑挖土的方式
基坑土方开挖的工程量大，假设采取人工开挖的形式，施工进展慢，劳动强度大，会对工程施工进度形成巨大的影响。因此，应尽可能地选取生产效率高的运输机械与挖土机，而以人工方式为辅助手段开展施工工作。在运用机械挖土的形式的过程中，应重点结合工程地质条件、基坑深度以及现场施工条件，安排土方开挖施工。一般而言，使用频率最高的挖土手段主要有直立壁内支撑开挖、放坡开挖、直立壁无支撑开挖、直立壁拉锚开挖。
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2开挖工艺放坡开挖工艺
在采取放坡开挖手段的过程中，通常基坑不深，挖土机可一口作气开挖到设计标高。因此，处于地下水位高的地区的软土基坑宜运用反铲土机与运土汽车相结合的方式在地面进行作业。若地下水位低，坑底比较硬实，可考虑利用运土汽车下坑与正铲挖土机相结合的手段在坑底作业。实施放坡开挖的过程中，要确保基坑边坡在施工阶段稳定。而基坑边坡的坡度应严格按照开挖手段、边坡荷载、场地大小、土质、留置时间、排水状况以及基坑深度确定。一旦碰到易导致边坡稳定性缺失的问题，应立即实施边坡稳定性验算，并予以处理。对边坡的稳定性易形成不利影响的情况主要有边坡堆荷超载、基坑开挖深度超过5m，有含水量丰富的夹层或者也许出现土体滑移的软弱淤泥等。在开挖基坑时，基坑边坡往往会运用护面措施，从而确保基坑边坡的稳定性，避免基坑边坡松散、风化以及受雨水的冲刷。放坡开挖基坑内的作业范围广，挖土机械作业方便，施工简便，可有效减少基础施工时间，从而获取到更可观的经济效益。
直立壁无支撑开挖工艺。直立壁无支撑支护结构，一般采用重力式水泥土挡墙，具有挡土和止水双重作用，坑深5～6 m，坑内土体可采用反铲挖土机配合运土卡车在地面作业。大多数情况下，地下水位较高，因此很少使用正铲挖土机下坑挖土方案。直立壁内支撑开挖工艺。采用直立壁内支撑的基坑，内支撑成为组织土方施工的制约因素。内支撑减小了施工机械的作业面，影响挖土机械、运土汽车的效率，增加施工难度。所以应合理布置支撑，将内支撑对土方施工的制约减到最小。当采用机械挖土时，支撑竖向间距应不小于4 m。采用直立壁内支撑的基坑，深度一般较大，超过挖土机的挖掘深度，需分层开挖。在施工过程中，土方开挖和支撑施工需交叉进行。内支撑是随着土方的分层、分区开挖，形成支撑施工工作面，然后施工内支撑，结束后待内支撑达到一定强度以后进行下一层土方的开挖，形成下一道内支撑施工工作面，重复施工，从而逐步形成支护结构体系。所以，基坑土方开挖必须和支撑施工密切配合，根据支护结构设计的工况，确定土方分层、分区开挖的范围，分层、分区开挖基坑土方。
当进行基坑土方分层与分区开挖时，要综合考虑多方面因素，主要有：施工的具体时间与工期、土体的时空效应等等。有关开挖工艺要和实际施工过程中遇到的结构匹配，保证其科学化与合理化。比如：使用桁架支撑模式时，最佳的方案为岛式挖掘，首先将表层土层直接挖开，然后做桁架支撑结构的建设与浇筑，当其稳定成型以后再挖掘中间岛区的土层，保证其可以利用自身的优势来促进工程的进行。如果使用的是十字对撑模式时，操作过程中必定会对下层土壤挖掘带来影响，甚至制约其进程，因此多数情况下使用的方案为盆式操作法，最典型的操作方法为利用十字对撑式钢支撑保证预紧力充足，或者可以挖掘掉中心区域土层后，直接利用钢筋混凝土浇筑，以此来确保其结构的稳定。然后进行挖掘作业，完成围护壁的支撑作业。
常用的方式为反铲或者利用抓铲挖土机。如果开挖的层数高于两层时，挖土机和运土汽车就必须在坑内进行施工，因此在挖掘基坑时就必须留好坡道和栈桥，为后续挖掘和运土作业奠定基础。常见的挖土机械有大型车、小型车，其中小型挖掘机经常用在土层下来施工，而中型或者大型的经常用在栈桥等场所。对于基坑四周的土层来说，最常见的做法是挖掘机挖掘土壤，随后由机装车完成运输工作。涉及到土方施工时，必须分层分区段进行，保证施工科学合理进行。进行分段施工时，要保证施工范围与预期方案相同，达到锚杆施工的标准，而且要满足土体的稳定性，避免施工过程中出现意外情况。
四、总结
综上所述，要全面搞好土方开挖施工的准备工作，确保细节处理到位、工程施工质量达标。一系列研究表明，土方开挖技术的合理性与科学性对于高层建筑工程施工的社会效益与经济效益、甚至是整个工程的施工安全和施工质量会形成巨大的影响。
参考文献
[1]张江涛.某工程土方开挖施工技术研究[J].门窗. 2016(07).
[2]欧国原,毛祥华,欧清峰.土方开挖施工工艺研究[J].山西建筑.2015(20).
[3]张峥,赵文杰.土方开挖施工要点探讨[J].企业技术开发. 2013(05).
论文作者:叶忠良
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/15
标签：土方论文; 基坑论文; 挖土机论文; 作业论文; 粘土论文; 工程论文; 土层论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;