基坑土方开挖及基坑变形控制研究

基坑土方开挖及基坑变形控制研究

摘要：伴随着城市的发展进程，城市中建设施工项目越来越多。在大城市的建

设中，必须做好基坑开挖中的变形控制。对此，文章结合建筑群基坑开挖的实际，在深入了解工程概况、地质和水文情况的基础上，提出了基坑变形的控制措施，

包括制定切实可行的土方开挖实施方案、在施工过程中进行控制、实施现场跟踪

监测。

关键词：基坑；土方开挖；变形控制

引言

建筑工程中深基坑土方开挖是决定工程中质量的重要因素，土方开发施工技

术的好坏与地质环境以及施工技术方法都存在有一定的联系，如何更好的发挥相

关技术的作用优势，促使我国建筑事业朝着更好的方向发展是人们极为关心的内容。

1深基坑工程

深基坑指的是开挖深度超过3m（含3m）的基坑（槽）的土方开挖、支护、

降水过程，或者开挖深度不超过3m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，

或影响毗邻建（构）筑物安全的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程。深基

坑支护及土方开挖作业是深基坑工程中的基础环节，两者相辅相成，相互配合，

可有效保证建筑地基结构的稳定性。

深基坑具有的特征有：首先，深基坑支护体系属于临时性工程项目，风险性

较高，安全设备齐全性较差；其次，区域性较强，在支护及土方开挖作业中需要

对现场地质情况进行勘查，因地制宜制订合理的施工方案；再次，深基坑工程施

工中存在的影响因素较多，工程困难性较大；最后，深基坑工程的综合性较强，

要求施工技术人员不但要了解岩土工程相关知识，还需要掌握力学理论、测量技术、计算机技术等多方面知识。

2基坑变形的一般影响因素

从历史的经验来看，引起基坑变形的主要因素有以下两种：（1）地下连续墙渗水。由于地下连续墙的混凝土浇筑是在地表下进行的，因此，在混凝土浇筑过

程中，会出现很多不可预见的因素。或因间隔时间过长，使连续墙混凝土产生冷缝；或因泥浆配比不合理使槽壁出现夹泥和沉渣；或因相邻墙壁接缝处刷壁措施

不到位，就下笼进行混凝土浇筑等，这些都是产生渗水的主要原因。（2）多点

开挖且又不及时支撑。在土方开挖施工中，施工单位往往为了抢施工进度，会把

事先拟定的施工方案放在一边，实施多点开挖，而又不能及时采取内支撑措施，

导致坑外侧土体向内侧移，造成周边路面下陷或建筑物受损。（3）忽视坑内护

坡的留置。深基坑一般都有地下连续墙，施工单位往往会忽视坑内护坡的留置，

从而引起坑内塌方，造成湖体和基坑外侧土体向基坑内偏移。

3土方开挖施工技术的应用

3.1基坑开挖

深基坑土方开挖工程主要分为三段，接长部分分两层开挖，坡道部分一层开挖。在施工过程中，边坡安全、挖土机械、车辆及人员行走路线等施工内部交通

组织是土方开挖工作联通的保证。在淤泥质土层进行土方开挖，要考虑淤泥层的

含水量和透水性，根据土层面积和深度采取相应的降排水工作，一般多按施工设

计要求采用明沟集水井法进行排水，提高土体抗剪强度，增加土体固结性能。对

表层土方开挖，可以应用多余的钢板、钢筋、混凝土等建筑垃圾进行回填。为防

止基坑坑底隆起变形，应对基坑底部土体的回弹，还要确保成桩质量，在坑内和

坑中采取支护加固措施。如果存在夜间施工的情况，不仅要保证施工进度周边环

境的照明，还要明确施工交通组织线路，出土口施工要确保坡道的安全性，运土、人员行走等临时道路中用建筑垃圾回填、铺设道板，并树立相应标识明确作用，

基坑两侧也要设置钢管爬梯。

3.2基坑围护

可供该基坑进行维护的方案有5种：①水泥搅拌桩围护结构；②悬臂式单

排桩围护结构；③土钉网片喷锚维护结构；④内撑式钢筋混凝土围护结构；⑤

钢筋混凝土地下连续墙。由于该基坑地质环境比较复杂，而且又比较深，从杜绝

基坑变形和安全开挖的角度考虑，显然前两种方案不适合，因为这两种方案往往

会使围护结构产生位移。所以，经反复论证最终确定选用后3种方案，即土钉网

片喷锚围护、内撑式钢筋混凝土围护和地下连续墙围护。具体实施：基坑东西两

侧及南侧采用方案④，即内撑式钢筋混凝土围护；北侧：-2.6m以下采用方案⑤，即钢筋混凝土地下连续墙，-2.6m以上采用方案③，即土钉网片喷锚围护。采用

此种方案的理由：①东西两侧临近建筑高层，控制基坑变形的措施必须万无一失；

②南侧临近江堤仅50m的距离，很容易受到地下水的侵袭，控制基坑变形的措

施也必须万无一失；③基坑北侧距离城市主干道较远，一方面考虑建筑成本，另一方面也考虑到二者的结合不会使基坑变形的控制受到影响。

3.3深基坑土方开挖的降排水施工

在土方开挖工作开展之前，还需做好降排水施工，这样做的主要目的就是避

免塌方。土方开挖前，如果开挖面地下水位比较低，则可能会出现基坑积水的问题，如果这些积水没有在短时间内顺利排出，可能会引发边坡，影响施工安全。

土方开挖的降排水施工主要措施如下，一是在开挖细砂时，实施好降排水工作。

在此过程中，要避免在抽出地下水时，将细砂也带走，这样容易出现流沙现象，

可能会因此而引起边坡塌方，导致坑底隆起，后期施工进展困难。在开挖细砂时，可以在基坑周边埋入一定数量的滤水管，而在实施抽水工作时，则需要确保地下

水位低坑底低，在选择降水设备时，可以综合考虑土质、渗水量大小等，必须要

保证坑底土质的干燥。二是在开挖粗粒土或者是粘性土时，基坑只能使用明排水

的方法，即施工人员需在坑底设置好集水井，在坑底四周挖好排水沟，之所以这

样做就是为了让积水能够顺利的流入到集水井中，避免坑底积水，与此同时，还

需要借助水泵将坑底的水全部抽出，坑底所排出的水必须要全部抽出，避免积水

倒流重入基坑的现象出现。

4深基坑变形监测方法

对目前的深基坑施工做具体的分析可知，其变形会严重影响深基坑结构的安

全和稳定，所以必须要进行深基坑变形的监测。从现实应用来看，深基坑监测主

要有两种方法，以下是具体的方法分析。

首先是水平位移的监测方法。就水平位移的具体监测来看，主要采用的监测

方法有：1）方向线法，即用经纬仪监测直线上每个点的变形量，适用于同一方

向上的观测点均在同一直线上。2）经纬仪小角度法：根据监测点到基准点的距

离及夹角求出点位的位移量。适用于点位在同一方向上，且不在同一直线上（夹

角宜在±6°以内）尤其适用于不同深度水平位移的监测，是普遍采用的方法之一。从现实分析来看，这两种方法在深基坑的变形监测中均有不错的效果，所以积极

的讨论方法的具体实施步骤，这于方法的专业化、规范化是有显著的价值。

从具体的监测分析来看，当监测精度要求较高时，采用附和或闭合水准测量