旧建筑物下建造地下空间土方开挖施工技术

旧建筑物下建造地下空间土方开挖施工技术

林嗣哲

岩土科技股份有限公司杭州 310001

摘要：旧建筑物下建造地下空间开挖工程采用逆作法施工。其施工主要分为两大部分，即地上明挖部分和地下暗挖部分。地上明挖部分为本工程的重点，主要施工项目有地面破除、土方挖运、钢管桩、顶板桩帽施工系统等。明挖部分工作量大、工序繁多；需要充分准备，科学合理的组织施工，做到立体交叉、平面占满。地下暗挖部分首先考虑安全施工因素及施工质量控制因素。

关键词：旧建筑物；地下空间；开挖技术；逆作法

1.引言：随着社会经济的发展，地面可利用的土地越来越少，利用本公司自主研发设计的旧建筑物新建地下车库的工艺方法，减少了路面车辆停放的数量，保证了别墅群内道路的整洁，空旷，不容易造成车辆堵塞，大大增加了小区容积率，可以将空余的地面车位用来提升别墅群的绿化面积，提升环境质量。利用该方法建造出来的地下车库，方便了业主们停车难的尴尬，并且维持了原建筑物的使用，减少了业主的后顾之忧，使之业主更愿意为其自己的地下车库买单，从而提高了别墅本身的价值，利于销售。旧建筑物地下新建地下车库，使之原本就不是很宽阔的别墅群内道路避免了划上停车位的问题，提高了交通的便利程度，减少了由于塞车从而引发的噪音等环境污染，更加利于人们休息睡眠，提高别墅群的内涵，真正做到居住区安静、祥和的氛围。

2.土方开挖工程

2.1总体施工方案

根据工程实际情况，采用逆作法施工。本工程施工主要分为两大部分，即地上明挖部分和地下暗挖部分。地上明挖部分为本工程的重点，主要施工项目有地面破除、土方挖运、钢管桩、顶板桩帽施工系统等。明挖部分工作量大、工序繁多；需要充分准备，科学合理的组织施工，做到立体交叉、平面占满。但E轴线与D轴线东侧之间采用竖井明挖法的施工工艺，以方便暗挖土方的运输。地下暗挖部分为高风险作业，施工难度也较大。地下暗挖部分首先考虑安全施工因素及施工质量控制因素。本工程逆作施工中危险点主要为：开挖过程中水量过大坑壁土体塌方、顶板在开挖过程中支撑不足塌陷或开裂等，逆作法施工质量难点主要为钢管桩的垂直度控制和工程外墙体的垂直度、钢筋保护层控制及接茬防水处理等。本工程的顶板位于1-1杂填土上，底板及外墙均处在2-2粉质粘土层中。开挖时具有一定的危险性，须超前支护，如不超前支护必然会发生坍塌。

2.2暗挖出土系统

暗挖采用人工地下挖土及水平运土方，然后通过竖井用运输车辆运出，自卸汽车运至指定弃土点。出土口主要设在竖井。土方施工严格按照有关规定执行，对运输车辆进行冲洗、加盖篷布，防止污染路面、造成扬尘。虽然设置了顶板竖向钢管桩支撑系统，但是地下主体结构层高3.4m,对于暗挖施工也要采用合理的开挖策略，否则会造成局部坍塌或顶板受力不均匀产生破裂。采用隔跳挖法，挖土方式采用正台阶挖土。出土口采用竖井的方式出口。随着开挖深度的加大，应根据施工情况对竖井施加横向支撑或斜撑以确保竖井稳定。

2.3土方开挖工程方法

2.3.1、原地面破碎开挖

先利用挖掘机倒退破碎，利用挖掘机装车，自卸汽车运输至弃料场。

2.3.2、第一阶段挖土——原基础上覆土层开挖：（1）原基础以上土方的开挖，基础顶标高为-1.6m，为了防止基础挠动利用挖掘机开挖至-1.3m预留30㎝厚土方用人工清理，开挖时根据土质情况适当放坡，坡度为1：1.5，可根据施工情况调整。（2）土方开挖方向——根据基坑平面形状和现场交通情况，将挖机布置在基坑的一端，逐步向基坑中部推进，至另一端结束。

（3）开挖前在所有坑内降水井部位做好醒目标记，防止挖斗碰到降水井。（4) 挖土时派专人指挥，并有专人负责测量开挖标高，严格按设计要求的挖土深度操作。 (5) 配备足够劳动力，在机械挖土时及时用人工配合修挖出原基础面层，同时挖出临时排水沟和集水井，并将坑底平整以便钢管桩及顶板施工。（6）基坑挖至设计标高后，及时进行钢管桩施工及顶板施工。（7）在围护桩圈梁外侧边砌筑砖挡土墙，并沿基坑四周用钢管设置安全围护栏。

2.3.3、第二阶段挖土——逆作挖土施工

在第一阶段机械挖土完成的同时，使用挖掘机和自卸车在竖井的部位，将竖井部位的土方全部挖出,以保证下一步工程正常进行。在竖井部位完成及结构顶板砼强度达到设计强度要求后，即可进入地下土方及结构的施工中，施工应该严格遵守人防工程的十六字方针，即“短开挖、抢支撑、快砌沉、勤被扶，工序紧跟”的原则进行施工。

（1）逆作土方施工程序：本工程的逆作土方约为4100m3，挖土的施工工期预计30天。计划采用1个出口进行出土，竖井设在出入口处，尽量增加出土速度。采用人工在顶板下暗挖，人力车将土送到竖井，大型挖掘机站在基坑边将竖井内土抓出装在运土车上，为保证出土的时间要求，挖土、运土机械司机分两班作业，24小时施工。土方开挖至-2.80m，及时进行钢管桩间临时支撑，采用H型钢与钢管桩焊接。土方开挖至-4.42m后，挖出排水暗沟，填满粗石子，并及时浇筑100mm厚C15素混凝土垫层，以便下道工序的顺利进行。（2）土方的运输：地下水平运输，系指从掘进场地运至垂直竖井，采用两轮手推车。（3）土方开挖质量控制标

项目允许偏差（mm）检查方法

严格按照施工方案进行开挖，禁止随意乱挖。（2）挖掘机挖土时严禁碰撞围护桩。（3）土方开挖同时做好坑内排水工作，避免坑内积水过多挖土不便和土方局部坍塌。（4）现场管理对有挖土作业的地方做到经常巡视，严格控制挖土作业面，严禁超挖、乱挖，对土质较差的地方随时采取措施，研究方案进行支护。（5）项目部坚持每天晚上开一次碰头会，对现场挖土作业面情况进行联合检查，对现场挖土作业存在的问题和隐患及时更正、解决，做到一天一检，一天一处理，尽最大限度的把隐患消灭在萌芽状态当中。（6）地下土方的开挖，施工现场设专人指挥管理，对土方开挖宽度和深度及土质变化情况随时进行观察，有异常情况必须及时向项目部汇报，以便采取措施。

2.3.5、通风技术：在“逆作法”施工期间，由于地下施工时间较长，工期要求紧，施工过程中人员、机械相对比较密集。顶板±0.00封闭后，地下的空气质量较差而且空气稀薄，不利于作业，且不利于施工人员的身心健康，为了保证施工期间空气质量，需要较好的通风设施来保证空气的质量，为此，必须合理的布置通风系统，从地面采风，由鼓风机通过管道送风至工作面，空气自然回流，循环较好。

2.3.6.照明：地下室照明采用防爆、防潮、亮度大的照明灯具，电压不大于36V，每个轴线设一盏灯，随挖土过程同时安装。为了防止挖土过程中损坏照明线路，照明线安装采用在顶板底铺设明管，固定在板底并及时穿线分段接通开启，满足地下施工的需要。

3.土方回填工程

3.1、材料及主要机具：

土：土不得含有有机杂物、淤泥质粘土、淤泥质土，使用前应先过筛，其粒径不大于15mm。含水量应符合规定。石灰：应用块灰或生石灰粉；使用前应充分熟化过筛，不得含有粒径大于5mm的生石灰块，也不得含有过多的水分。

主要机具有：一般应备有木夯、蛙式或柴油打夯机、手推车、筛子（孔径6～10mm和16～20mm两种）、标准斗、靠尺、耙子、平头铁锹、胶皮管、小线和木折尺等。

3.2、作业条件：

1）回填区在铺灰土前必须先行钎探验槽，并按设计要求处理完地基，办完隐检手续。2）当地下水位高于回填（槽）底时，施工前应采取排水或降低地下水位的措施，使地下水位经常保持在施工面以下0.5m左右，在3d内不得受水浸泡。3）施工前应根据工程特点、设计压实系数，土料种类、施工条件等，合理确定土料含水量控制范围。铺灰土的厚度和夯打遍数等参数。重要的灰土填方其参数应通过压实试验来确定。4）将回填区的积水或杂物、垃圾等有机物清除干净。5）施工前，应作好水平高程的标志。如在回填（槽）或沟的边坡上每隔3m钉上灰土上平钉好标高控制的标准木桩。

3.3、操作工艺：

1）工艺流程：检验土料和石灰粉的质量并过筛→灰土拌合→槽底清理→分层铺灰土→夯打密实→找平验收2）首先检查土料种类和质量以及石灰材料的质量是否符合标准的要求；然后分别过筛。如果是块灰闷制的熟石灰，要用6～10mm的筛子过筛，是生石灰粉可直接使用；土料要用16～20mm筛子过筛，均应确保粒径的要求。3）灰土拌合：灰土的配合比应用体积比，除设计有特殊要求外，一般为3∶7。基础垫层灰土必须过标准斗，严格控制配合比。拌合时必须均匀一致，至少翻拌两次，拌合好的灰土颜色应一致。4）灰土施工时，应适当控制含水量。工地检验方法是：用手将灰土紧握成团，两指轻捏即碎为宜。如土料水分过大或不足时，应晾干或洒水润湿。5）回填（槽）底或基土表面应清理干净。特别是槽边掉下的虚土，风吹入的树叶、木屑纸片、塑料袋等垃圾杂物。6）分层铺灰土：每层的灰土铺摊厚度，可根据不同的施工方法，按表2-l选用。