摘要：随着我国经济的快速发展，人们对居住环境也提出了更高的要求，而市政工程在施工过程中，其基础埋深的加大也给施工环节带来了许多难题，特别是在一些城市市政工程较为密集、地下管线铺设纵横交错以及地质条件和周围环境相对复杂的地区，对于这些复杂的环境条件，施工企业在应用深基坑土方开挖技术时也需要采取有效的策略来进一步的提高施工质量。本文主要针对复杂环境下的深基坑土方开挖技术进行分析，以具体的城市广场公共地下停车场工程实例来进行展开，介绍了地下停车场工程基坑开挖的相关条件，阐述了施工方法、施工工艺，设计了施工方案，并提出了质量技术措施、基坑土方开挖注意事项以及抢险应急措施等，希望能够为相关技术人员起到一些参考作用。
关键词：深基坑土方技术；复杂环境条件；应用策略
随着城市建设的不断完善，市政广场规模也变得越来越大，公共停车场工程的数量也在不断增加，而由于许多公共地下停车场工程是在城市当中进行开挖，因此其基坑周围可能会存在交通要道，或是已经铺设管线等相关市政工程，从而形成了十分复杂的环境条件。这对于公共地下停车场工程的基坑开挖也增大了施工难度，需要在保护及周边构筑物的情况下，有效的开展施工作业。所以施工企业需要科学合理的应用深基坑土方开挖技术，并能提高施工效率，确保施工质量和施工进度。而本文以具体工程为实例来探讨深基坑土方开挖技术在复杂环境条件下的施工过程中的应用，希望能够为相关工作人员起到一些借鉴作用。在复杂环境下，城市广场工程可能正处于市区的繁华地段，各项因素也都对施工造成了影响，由于其紧邻道路和相关市政工程，而且场地十分狭小，基坑又较深，地质条件也不够良好，所以为了能够进一步的确保基坑开挖稳定，需要对工程的难点进行分析，并采取有效的技术控制措施，确保深基坑土方开挖的顺利进行[1]。
一、工程概况
该城市广场工程位于某市区的繁华地带，而其占地面积约为1.5万平方米，公共地下停车场是三层地下结构，总深度约为11米，结构体系主要采用框架剪力墙结构，而其基础则采用钻孔灌注桩基础[2]。
（一）工程地质情况
该城市广场公共地下停车场工程的地质情况，首先其杂填土厚约为0.82米，泥质填土厚0.33米，填土厚0.62米，粉土夹薄层粉砂厚约为0.7到10米。地质条件较差，则可能会导致基坑监测数值出现误差甚至是超过预警值，因此在施工过程必须要小心谨慎，进而导致施工效率降低[3]。
（二）施工条件分析
该基坑的东南侧主要位于城市的主要干道，其周边地下管网较多，而基坑的西侧还有一处办公大楼，南侧则仅靠着几栋居民住宅楼，由于其是砖混结构，因此施工场地相对狭小。该地下停车场基坑采用机械开挖与人工修整相结合的方法进行土方开挖。基坑土方开挖前应提供专项方案报监理及业主审批通过后方可实施。对基坑距道路、市政已有建筑较近处应进行边坡支护，以确保道路、市政管线和现有管线、现有建筑的安全和施工的顺利进行，边坡支护应由具有相应设计施工资质的单位承担。在土方开挖过程中须随时做好轴线及标高测量、降排水等相关配合工作。
本工程的原地面十分平坦，标高为15.420米，相对标高为+0.500米，深基坑周长约500米，开挖深度最低处的标高是-10.650米，基坑具有较大的开挖深度。基坑的侧面支护主要采取旋喷桩和钻孔灌注桩等相互组合的支护方式，采用两道钢筋混凝土结构来进行支撑，其标高分别为-1.900米和-0.630米。在其东北两侧则主要在支护结构的内外进行注浆加固，西南角第一道支撑在取消之后局部可以设立锚杆。东侧的基坑在电梯坑的局部加深部分主要采用旋喷桩加固方式，其水平支撑较为密布，因此一些大型的挖土机械无法顺利施展。基坑内地下水属孔隙潜水主要存在于1-2层中，而基坑内采用13口疏干井来使地下水进行降排，如果在土方开挖时有积水，则可以采用明排水的方式进行解决，但其降水效果相对较差，进而会导致挖土效率降低。针对复杂的环境因素和工程特点，需要对基坑进行信息化施工[4]。
（三）施工准备工作
1.土方开挖前安排专人负责办理一切相关手续和必备的渣土证、环保噪音许可证、车辆通行证等。
2.土方开挖准备挖土机械：PC-360台用于大范围挖土。PC00-4小型挖土机2台用于支撑角等土方开挖。
3.运土汽车：重型自卸车12辆（载重20吨），排水设备4台。
4.人员准备：为滿足工程质量和施工进度，加强土方开挖的全面管理，组成土方工程项目部。配备人工修土人员50名，工地进出口清扫工5名。钢筋工、木工、砼工、泥工等人员根据各工序的开展情况随时进行调整。
4.4水平与垂直运输方案
（四）运输
1.垂直运输
土方开挖施工阶段以一台5013塔吊作为主要的垂直运输设备，在土方工程施工前完成安装，直接送到各个作业面，尽量减少人工再次搬运，充分发挥机械化作用。
2.水平运输
基坑土方开挖拟PC360挖掘机1台用于大范围挖土，PC100-4小型挖土机2台用于支撑角落等土方开挖，土方开挖期间安排了12辆重型自卸汽车作为场内出土的水平运输工具。
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二、深基坑土方开挖
（一）深基坑土方开挖流程
基坑土方实行先后分区、分时开挖，最后的土方由出土口用长臂挖土机从坑边取土装车运出。每一区块内基坑土方应分层、分块对称开挖。基坑土方机械大开挖必须遵守“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。严禁一次开挖到位或超挖，机械挖运采用自卸车运土，运距控制在尽可能短的距离内。
基坑开挖过程中，由工程专业测量人员现场随时测量，以保证土方开挖的深度和位置正确，不得扰动基底土的原状结构，杜绝基坑的超挖和错挖。在基坑底部开挖过程中，注意挖斗不要碰触工程桩，不得在桩顶部碾压，基坑周围严禁堆土或堆载。过程中随时注意土质变化和基坑支护周边情况，基坑开挖的土方严禁堆放在基坑外侧。
（二）施工工艺
在开挖深基坑土方时，主要采用机械排土方式，由北向南进行推进，并采取分层对称的方式进行开挖。而其主要顺序为先进行放线在其上方开挖，一直到标高位置，之后在西南角设置相应的锚杆区进行开挖，挖深后确定标高。在前期先进行锚杆的施工，在南侧锚杆位置进行施工，搭建第一道支撑并进行盖梁施工，并用工程垃圾铺垫，设置相应的便道。土方则采用分段开挖的方式，一直挖至标高位置，然后搭建第二道支撑和围檩，并进行分段施工。在局部位置还要留下一定厚度的余土，采用人工清挖的方式一直挖到底板垫层。而在南侧圆弧放坡的部位用细石和混凝土来对坡面进行拍抹工作，并穿插进行[6]。
（三）施工方法
首先机械进场，然后进行清淤打堆等工作，将泥浆池当中剩余的泥浆进行搅拌和运出。之后再使场地平整，进行压实处理，并做好路面的硬化工作，使车辆能够进出。在基坑的土方进行开挖时，其顺序主要按照由北到南，共分三层进行开挖。第一层土方开挖，主要由北向南挖到第一道钢筋混凝土的支撑点标高位置，利用钢筋混凝土来进行支撑并改良。然后进行第二层和第三层的土方开挖作为第二道支撑保护，为了防止挖土机对二道支护所造成的损坏，首先应该用市政工程垃圾来铺设来往道路，而其长度宽度需要根据具体的设计要求来进行明确[7]。混凝土支撑上需要覆盖市政工程垃圾，而且在混凝土支撑处还应该架设后钢板，这样才可以进行第二层土方的开挖。由于挖土机在施展时其空间有限，因此也制约了土方开挖的进度，对此可以采用小挖土机进行挖土，而大挖土机则用来运土的方法。在此过程中，切记不能因为追求施工进度而使水平支撑或钢管立柱等造成破坏。在对土方进行开挖前，应先在基坑支护内侧的四周挖掘一些释放沟，并在其挖后停止大约一天的时间在进行面上挖土，宽度应为两米，不能超过基坑的底标高。在对第二层土方进行开挖时，一直挖到第二道混凝土支撑的顶标高，并进行第二道支撑和围檩的施工，使其强度达到标准要求，然后进行第三层土方的开挖。在第三层土方进行开挖时，在坑内可以用小挖机来进行清土，一直到浇筑垫层。在土方的开挖过程中，支护柱、立柱等周围的范围内，所有的土方应该有作业组人员与机械进行配合挖出。而且要确保土方不能掉进输水井当中，可以采用人工配合的方式对坑壁进行清理，并抽出排坑内多余的积水。如果基坑内的土层具有较大的含水量，则需要在路基箱上进行挖掘作业[8]。而支撑下土方进行开挖时，其作业空间较小，因此采用小挖机在支撑下进行开挖。在底板的上方位置需要预留土方的空间，并采用人工的方式进行清理。工程的桩头处理需要迅速跟进，将破碎的混凝土和人工清理的土方及时调台到挖掘机的操作范围内，并将其一并挖走。基坑的开挖和支护结构之间的间距相对较小，当其无法设置排水沟时，应在底板下设立一些盲沟，可以用来作为排水通道，一直连接到排水井。而如果基坑开挖和支护之间的间距较大，采用人工开挖的方式可以挖出一些排水沟和积水井，从而及时地将积水进行排除，并清理好底板，在经过验收合格后进行混凝土浇筑[9]。
（四）质量技术控制措施
对基坑边线和标高的控制，首先应该根据业主所提供的水准点和相关设计图纸，来对每一层土方的开挖深度进行控制。当土方开挖接近坑底的标高时，可以将水准点引至坑底，并要预留一定的人工清理层，由人工的方式来进行清理和整平，在开挖过程中现场应该有专人进行指挥，从而确保不出现超挖等现象，并严格禁止挖机挖斗搅拌底板下的土层。而对于支护桩混凝土等相关保护措施，应在基坑内设置两道水平支撑，并将基坑的土方在深度方向，以人为的方式来分为三大层，每一层的土方进行开挖时都要控制挖土深度，严禁超挖。而在北侧标高以下，每小层厚度约为两米，一直挖至标高位置需要停滞一天的时间以上，而这个时候监测工作也应开展，并根据监测结果再决定对剩余的土壤进行开挖。挖机在挖土的过程中禁止野蛮碰撞，从而防止对支护桩立柱等支撑梁造成破坏，在支护桩和立柱周围要预留一定的土壤，并由人工来进行清理。列出周边的土方，需要进行均匀开挖，防止立柱一侧的土方开挖深度过大，进而对支撑的稳定性产生影响[10]。
（五）深基坑土方开挖方案
土方挖至设计的坑底持力层设计标高以上200mm左右时，采用人工进行修整，达到设计标高后应对坑底进行保护，并请现场监理、勘察院、设计人员进行地基验槽验收，验收符合要求后坑底自然土严禁暴露时间过长，以防影响土质结构，应及时进行垫层砼施工，浇注垫层砼，然后进行局部掏挖深坑和桩承台，桩承台应逐个开挖，不得大面积开挖，同时进行砖胎模施工，为下一道工序创造条件，便于流水施工，加快基础施工进度。基坑开挖后要做好防护措施，对于土质较差、开挖较深的部位用雨布覆盖以防下雨导致塌方，基坑上部四周应设置排水沟，及时用水泵将排水沟内的雨水排出。基坑四周用钢管搭设防护栏杆，夜间悬挂警示灯，保证安全施工。
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三、土方开挖应注意的安全事项
1.土方挖掘方法、挖掘顺序应根据支护方案和降排水要求进行，当采用局部或全部放坡开挖时，放坡坡度应满足其稳定性要求。
2.挖掘应自上而下进行，严禁先挖坡脚。软土基坑无可靠措施时应分层均衡开挖，层高不宜超过1m。土方每次开挖深度和挖掘顺序必须按设计要求。坑（槽）沟边1m以内不得堆土、堆料，不得停放机械。
3.当基坑开挖深度大于相邻建筑的基础深度时，应保持一定距离或采取边坡支撑加固措施，并进行沉降和移位观测。
4.挖土机作业的边坡应验算其稳定性，当不能满足时，应采取加固措施。在停机作业面以下挖土应选用反铲或拉铲作业，当使用正铲作业时，挖掘深度应严格按其说明书规定进行。有支撑的基坑使用机械挖掘时，应防止作业中碰撞支撑。
5.配合挖土机作业人员，应在其作业半径以外工作，当挖土机停止回转并制动后，方可进入作业半径内工作。
6.开挖至坑底标高后，应及时进行下道工序基础工程施工，减少暴露时间。如不能立即进行下道工序施工，应预留300mm厚的覆盖层。
7.当基坑施工深度超过2m时，坑边应按照高处作业的要求设置临边防护，作业人员上下应有专用梯道。当深基坑施工中形成的立体交叉作业时，应合理布局基位、人员、运输通道，并设置防止落物伤害的防护层。
四、抢险应急措施
为了确保基坑支护的稳定性，应对工程的具体特点进行考虑，基坑的深度较深而且土质较差，所以在基坑土方的开挖过程当中，施工企业应该配合基坑支护单位做好相关的土方开挖支护抢险工作，从而确保基坑支护和土方开挖过程的安全性，对此应该采取一下几点有效措施。首先在基坑的开挖过程中，南侧的民宅在出现险情后所采取的应急措施，在第三层土方进行开挖时，要做好第一板混凝土的浇筑工作以及相关的准备工作，从而能够抢先浇筑，此外还应准备适量的钢管，可以用来做斜支撑。在基坑监测工作当中应该随时跟进施工，并为其提供可靠的信息。其次应该成立一支基坑抢险队伍，并要准备好充足的抢险材料和相关设备，二十四小时待命，如果出现险情能够及时的进行抢险工作。如果在土方开挖过程中发现止水帷幕出现渗水现象，应该及时进行汇报，并停止该部位的开挖。如果具有较大的渗水量，则应立刻覆土填压，防止险情进一步的发展。建议应该采用管插入渗漏处，并对周围的水泥采用水玻璃填实，当引流一段时间后，渗水会由原本的浑浊逐渐变为清澈，当水泥满足强度要求后，再将引流管口进行封堵。如果水流较大，十分难堵，则应在渗水口的上部位置插入引流管，并将出水口的水位逐步的向上抬，从而来减少水位差，最后进行封堵。与此同时应该查找帷幕外地下是否有外来水源，包括下水道、自来水管被汽车等轧断等情况，如果有要及时进行处理。而且在开挖过程中应该对支护的监测信息及时了解，如果发生险情应该根据支护单位的有关要求采取相应的措施，例如停挖或者覆土等。最后如果在前期工程完成后发现钻探孔没有进行封堵，而在开挖后发现地下水从钻探孔中进行上涌，则应及时将排水沟进行开挖，并将水流引至集水坑内进行抽排。对于一些具有较大出水量的孔，人工开挖的深度应该为一米，并安放一节深井管和水泵，从而用来抽水[12]。
结束语：
综上所述，深基坑施工对周围环境会产生较大的影响，而在复杂环境条件下，想有效地进行基坑开挖，需要相关施工企业对周围环境进行分析，并采取有效的控制措施，来进一步提升施工质量。在具体的施工当中，相关设计人员应该贯彻设计意图，并充分应用时空效应原理，通过分区、分层、分段来有效的进行土方开挖以及支撑的设置，而且还要根据相关的监测数据为施工提供重要的依据。在城市的繁华地段等位置进行深基坑开挖，需要对复杂的环境条件进行考虑，通过分析相关的地质条件、环境因素和周围市政工程等来采取有效的对策，优化施工方案，减少复杂环境因素对施工所造成的影响，从而取得更加理想的施工效果。
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论文作者:黄印文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/2
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