趙陽(yáng)春

（甘肅第二建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730050）

城市化進(jìn)程的不斷加速，使得高層建筑的需求日益增長(zhǎng)。然而，由于城市地塊的有限性，高層建筑往往需要在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)超大深基坑的開(kāi)挖與支護(hù)。因此，深基坑土方開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)成為高層建筑施工中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。深入研究高層建筑超大深基坑土方開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

1 深基坑施工前的準(zhǔn)備工作

深基坑施工前的準(zhǔn)備工作是確保整個(gè)基坑工程順利進(jìn)行的關(guān)鍵步驟，它涉及諸多方面的細(xì)致規(guī)劃和準(zhǔn)備工作。在開(kāi)始深基坑的開(kāi)挖和支護(hù)之前，需要進(jìn)行全面的調(diào)研和準(zhǔn)備，以確保工程的安全、穩(wěn)定和高效進(jìn)行。本文將圍繞深基坑施工前的準(zhǔn)備工作展開(kāi)討論，包括但不限于地質(zhì)勘察、環(huán)境評(píng)估、設(shè)計(jì)方案制定、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全措施等內(nèi)容。

地質(zhì)勘察是深基坑施工前不可或缺的準(zhǔn)備工作之一。通過(guò)對(duì)工程所在地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行詳盡的勘察和分析，可以全面了解地下水位、土層結(jié)構(gòu)、地下巖體等情況，為后續(xù)的施工提供重要參考依據(jù)。同時(shí)，地質(zhì)勘察還能夠幫助工程師們更好地評(píng)估施工中可能遇到的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，為制定合理的支護(hù)方案提供科學(xué)依據(jù)。其次，環(huán)境評(píng)估也是深基坑施工前不可或缺的一項(xiàng)工作。基坑工程可能對(duì)周邊環(huán)境造成一定影響，例如噪聲、振動(dòng)、揚(yáng)塵等，因此需要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，制定相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，以確保施工過(guò)程中不對(duì)周邊環(huán)境造成過(guò)大影響。在地質(zhì)勘察和環(huán)境評(píng)估的基礎(chǔ)上，制定合理的設(shè)計(jì)方案是深基坑施工前的又一重要準(zhǔn)備工作[1]。設(shè)計(jì)方案需要充分考慮地質(zhì)情況、工程結(jié)構(gòu)、施工工藝等諸多因素，確保在施工過(guò)程中能夠最大程度地降低風(fēng)險(xiǎn)，保障工程的安全性和穩(wěn)定性。此外，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和安全措施也是深基坑施工前必不可少的準(zhǔn)備工作。工程項(xiàng)目存在著各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)，如地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、施工安全風(fēng)險(xiǎn)等，需要通過(guò)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來(lái)識(shí)別和評(píng)估這些風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的安全措施來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，保障施工人員和周邊居民的安全。

2 土方開(kāi)挖技術(shù)

2.1 技術(shù)類(lèi)型

1.盆式土方開(kāi)挖法。盆式土方開(kāi)挖法是一種常用的土方開(kāi)挖方法。其主要特點(diǎn)是在待開(kāi)挖區(qū)域的周邊筑起圍護(hù)墻，形成一個(gè)封閉的盆狀結(jié)構(gòu)。然后從盆中逐步挖掘土方，最后清理出整個(gè)開(kāi)挖區(qū)域。盆式土方開(kāi)挖法通過(guò)圍護(hù)墻的設(shè)置，可以有效地防止土方坍塌和水的滲入，提高了施工的安全性。此外，盆式土方開(kāi)挖法對(duì)周邊環(huán)境的影響較小，有利于保護(hù)周邊建筑物和地下管線(xiàn)的安全。在施工過(guò)程中需要注意施工材料的選擇和質(zhì)量控制。

2.中心島式挖土法。中心島式挖土法將待開(kāi)挖的區(qū)域劃分為多個(gè)島狀的工作區(qū)域，從每個(gè)島狀區(qū)域的中心開(kāi)始逐步挖掘，最后清理出整個(gè)開(kāi)挖區(qū)域。中心島式挖土法可以分階段進(jìn)行土方開(kāi)挖和清理，降低了土方運(yùn)輸?shù)木嚯x和施工難度。它具有較好的適應(yīng)性，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整島狀區(qū)域的大小和位置，以適應(yīng)不同類(lèi)型的土壤和地質(zhì)條件。在施工過(guò)程中需要嚴(yán)格控制島狀區(qū)域的間距和開(kāi)挖進(jìn)度，以保證整個(gè)施工過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。

3.逆作法土方開(kāi)挖。逆作法土方開(kāi)挖是通過(guò)從地下開(kāi)始逆向開(kāi)挖，最后將土方清理出開(kāi)挖區(qū)域的一種土方開(kāi)挖方法。逆作法土方開(kāi)挖可以減少土方的運(yùn)輸距離和施工難度，提高施工效率。它還可以有效地避免因開(kāi)挖引起的土體塌陷和水的滲入，適用于較深的基坑開(kāi)挖，可以減少對(duì)地上建筑物的影響。在施工過(guò)程中，需要特別注意開(kāi)挖面的穩(wěn)定性，采取相應(yīng)的支護(hù)措施，防止地下水位上升和土方坍塌[2]。

2.2 開(kāi)挖過(guò)程中的安全考慮

1.地質(zhì)條件評(píng)估。在進(jìn)行土方開(kāi)挖前，必須對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)估。這包括確定土壤類(lèi)型、地下水位、可能存在的地下障礙物等。對(duì)地質(zhì)條件的充分了解可以幫助工程師選擇合適的開(kāi)挖方法，并采取相應(yīng)的安全措施。

2.支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)不同的地質(zhì)條件和開(kāi)挖深度，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)防止土方坍塌。常見(jiàn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)包括鋼支撐、混凝土襯砌、擋墻等。支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保工地和工人的安全。

3.土方開(kāi)挖過(guò)程中的監(jiān)測(cè)。在土方開(kāi)挖過(guò)程中，需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全問(wèn)題。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括地表沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地下水位變化等。通過(guò)監(jiān)測(cè)可以及時(shí)采取措施，防止意外事件的發(fā)生。

4.現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的安全培訓(xùn)?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員必須接受專(zhuān)業(yè)的安全培訓(xùn)，了解土方開(kāi)挖作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和安全操作規(guī)程。他們需要掌握正確使用和維護(hù)土方開(kāi)挖設(shè)備的方法，以及應(yīng)對(duì)緊急情況的應(yīng)急措施。

5.排水和防水工作。在土方開(kāi)挖過(guò)程中，地下水位的變化可能會(huì)對(duì)開(kāi)挖工作造成影響。因此，需要采取排水和防水措施，確保開(kāi)挖區(qū)域的干燥和穩(wěn)定。這包括設(shè)置排水系統(tǒng)、防水材料的選擇和使用等。

2.3 現(xiàn)代土方開(kāi)挖設(shè)備與技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)代土方開(kāi)挖設(shè)備與技術(shù)的應(yīng)用使得土方開(kāi)挖工作更加高效、安全和環(huán)保。以下是一些現(xiàn)代土方開(kāi)挖設(shè)備與技術(shù)的應(yīng)用：

1.機(jī)械挖掘設(shè)備。如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等機(jī)械設(shè)備能夠大大提高土方開(kāi)挖的效率。它們可以根據(jù)不同的需求選擇不同的挖掘頭和鏟斗，適用于各種土質(zhì)條件的開(kāi)挖作業(yè)。

2.GPS 定位技術(shù)。GPS 定位技術(shù)可以幫助精確定位開(kāi)挖區(qū)域和控制開(kāi)挖深度，提高了土方開(kāi)挖的精度和效率。同時(shí)，GPS 定位技術(shù)還可以用于施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。

3.激光測(cè)量技術(shù)。激光測(cè)量技術(shù)可以用于測(cè)量地面高度和坡度，幫助工程師進(jìn)行開(kāi)挖區(qū)域的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。通過(guò)激光測(cè)量技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)土方開(kāi)挖的精準(zhǔn)控制和管理。

4.爆破技術(shù)。對(duì)于一些特殊情況下的土方開(kāi)挖，如硬巖層的開(kāi)挖，可以采用爆破技術(shù)。現(xiàn)代爆破技術(shù)能夠精確控制爆破范圍和效果，減少爆破對(duì)周邊環(huán)境的影響，提高了土方開(kāi)挖的效率[3]。

5.自動(dòng)化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代土方開(kāi)挖設(shè)備常配備自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能化操作和遠(yuǎn)程監(jiān)控，不僅提高了作業(yè)效率，也減少了作業(yè)人員的風(fēng)險(xiǎn)。

6.環(huán)保型設(shè)備與技術(shù)。在土方開(kāi)挖過(guò)程中，越來(lái)越注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。因此，現(xiàn)代土方開(kāi)挖設(shè)備與技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越注重環(huán)保性能，如低排放發(fā)動(dòng)機(jī)、噪聲減少技術(shù)、廢棄物處理技術(shù)等。

3 高層建筑超大深基坑支護(hù)技術(shù)

3.1 基坑支護(hù)的基本原則

基坑支護(hù)的基本原則是確保基坑周邊的安全穩(wěn)定，并盡可能減小對(duì)周邊環(huán)境的影響。在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮以下基本原則：

1.地質(zhì)條件評(píng)估：在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行充分評(píng)估。包括地層穩(wěn)定性、地下水情況、周邊建筑物和地下管線(xiàn)等情況。只有充分了解地質(zhì)情況，才能選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)和材料。

2.支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇：根據(jù)地質(zhì)條件和基坑深度，選擇適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)結(jié)構(gòu)，如鋼支撐、混凝土支護(hù)墻、土釘墻等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保其穩(wěn)定性和安全性。

3.水位控制：地下水是基坑施工中常見(jiàn)的問(wèn)題，必須采取有效的排水措施，控制地下水位，防止基坑周邊土壤液化和坍塌。

4.監(jiān)測(cè)與預(yù)警：在基坑開(kāi)挖和支護(hù)過(guò)程中，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變形和裂縫等異常情況，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)措施。

3.2 常見(jiàn)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與材料

針對(duì)不同的地質(zhì)條件和基坑深度，常見(jiàn)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與材料包括以下幾種：

1.樁柱支護(hù)：樁柱支護(hù)是一種常見(jiàn)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于較深的基坑。樁柱可以分為鋼筋混凝土樁和鋼管樁，通過(guò)打入地下形成支撐墻，增加土體的穩(wěn)定性。

2.土釘墻：土釘墻是一種適用于較淺基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)在土體中埋設(shè)錨桿并與混凝土面板相互作用來(lái)支撐土體。

3.深基坑支護(hù)墻：深基坑支護(hù)墻通常采用混凝土墻或鋼板樁墻，具有較強(qiáng)的承載能力和穩(wěn)定性，適用于大型基坑的支護(hù)。

4.土方支護(hù)：在一些特殊情況下，可以利用挖土方的自重和側(cè)壓力來(lái)支撐基坑，通過(guò)合理的坡度和邊坡設(shè)計(jì)來(lái)保證基坑的穩(wěn)定。

在選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)和材料時(shí)，需要綜合考慮地質(zhì)條件、施工要求、經(jīng)濟(jì)性以及周邊環(huán)境的影響，確保選擇最合適的支護(hù)方案。

3.3 深基坑支護(hù)技術(shù)

1.灌注樁支護(hù)技術(shù)。灌注樁支護(hù)技術(shù)是一種常用的深基坑支護(hù)方法。它通過(guò)在地下連續(xù)灌注混凝土樁，形成周邊支撐墻，以增加土體的穩(wěn)定性和承載能力。灌注樁支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括施工周期短、適應(yīng)性強(qiáng)和環(huán)境影響小。這種技術(shù)適用于基坑較深或需承受較大水平土壓力的情況。在施工過(guò)程中，首先需要進(jìn)行孔洞鉆掘，然后在孔洞內(nèi)鋼筋籠并澆筑混凝土，形成連續(xù)的樁墻結(jié)構(gòu)。這種支護(hù)技術(shù)在城市高層建筑和地下結(jié)構(gòu)的基坑支護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用[4]。

2.護(hù)坡樁支護(hù)技術(shù)。護(hù)坡樁支護(hù)技術(shù)主要用于護(hù)坡、擋土和防止滑坡的工程。它通過(guò)在坡面或邊坡上設(shè)置一定間距的樁，形成一種護(hù)坡結(jié)構(gòu)，增加土體的穩(wěn)定性。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)低廉。護(hù)坡樁支護(hù)技術(shù)適用于一些對(duì)基坑深度要求不高的工程項(xiàng)目。在施工過(guò)程中，需要根據(jù)具體情況確定樁的布置方式和深度，并且選擇合適的樁材料和規(guī)格，以確保護(hù)坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.土層錨桿支護(hù)技術(shù)。土層錨桿支護(hù)技術(shù)是一種利用錨桿與土體相互作用的支護(hù)方法，適用于對(duì)土體側(cè)向穩(wěn)定性要求較高的基坑工程。該技術(shù)通過(guò)在土體內(nèi)部設(shè)置一定長(zhǎng)度的錨桿，并與混凝土面板等結(jié)構(gòu)形成相互作用，以增加土體的抗側(cè)移能力。土層錨桿支護(hù)技術(shù)適用范圍廣，可以在不同類(lèi)型的土質(zhì)條件下應(yīng)用，具有靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。在施工過(guò)程中，需要進(jìn)行錨桿的鉆孔和錨固，以及與土體和混凝土面板的連接，確保整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[5]。

4.土釘墻支護(hù)技術(shù)。土釘墻支護(hù)技術(shù)是一種利用土釘與土體相互作用的支護(hù)方法，適用于較淺基坑或?qū)又苓叚h(huán)境影響要求較高的工程項(xiàng)目。該技術(shù)通過(guò)在土體內(nèi)部埋設(shè)一定長(zhǎng)度的土釘，并與混凝土面板等結(jié)構(gòu)形成相互作用，以增加土體的穩(wěn)定性和抗滑移能力。土釘墻支護(hù)技術(shù)具有施工周期短、靈活性好、對(duì)周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。在施工過(guò)程中，需要進(jìn)行土釘?shù)念A(yù)埋、錨固和預(yù)應(yīng)力加固，確保土釘墻的穩(wěn)定性和可靠性。

3.4 支護(hù)施工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)

1.土壤力學(xué)參數(shù)確定。土壤力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確確定對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)和施工至關(guān)重要。然而，由于土壤的復(fù)雜性和不均勻性，土壤力學(xué)參數(shù)的測(cè)定存在一定的困難。因此，進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的土壤試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)是關(guān)鍵。對(duì)于特殊地質(zhì)條件下的土體，如軟弱黏土和砂質(zhì)土等，需要進(jìn)行更加細(xì)致的實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，以確保土壤力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確性。

2.支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是支護(hù)施工的核心環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要綜合考慮基坑的深度、土質(zhì)條件、水位情況等因素，并根據(jù)工程要求選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和尺寸。同時(shí)，還需要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行分析和計(jì)算，確保其能夠承受預(yù)期的土壓力和水壓力，保證基坑的穩(wěn)定性和安全性。

3.施工方法和工序控制。支護(hù)施工的方法和工序?qū)φ麄€(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度起著至關(guān)重要的作用。合理選擇施工方法，并制定詳細(xì)的施工方案和施工工序，能夠最大限度地減小施工風(fēng)險(xiǎn)，保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。例如，在灌注樁支護(hù)中，需要控制灌注混凝土的澆筑速度和施工順序，以確保樁體的連續(xù)性和整體穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑超大深基坑土方開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)是現(xiàn)代城市建設(shè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于保障工程安全穩(wěn)定具有至關(guān)重要的意義。本文對(duì)土方開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)進(jìn)行探討和研究，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)踐提供經(jīng)驗(yàn)參考，促進(jìn)高層建筑超大深基坑土方開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，推動(dòng)城市建設(shè)向著更加安全、高效和可持續(xù)的方向發(fā)展。