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摘 要: 文章结合某工程案例，介绍了该工程土方开挖施工方法，详细分析土方开挖施工技术及土钉墙支护工艺，最后提出了相应的安全技术措施。
关键词: 基坑，土方开挖，土钉墙支护，技术措施
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某工程为框架剪力墙结构，地下1 层为车库，地上1 层为商业，2 层 ～ 14 层为办公，总建筑面积 21500 m，其中地下车库3500 m，主楼 18000 m。工程所在位置场地狭窄，根据岩土工程勘察报告，本工程地质常年稳定地下水位在 －5 m，抗浮设防水位 －4 m。
而基础垫层底标高为 － 7．5 m，拟将地下水位降至基础垫层下500，即 － 8 m。故土方开挖施工难度较大，无法实现放坡自然开挖，须进行有效支护，方可进行土方开挖作业。
2 施工方法
1) 根据本工程特点和周边环境的局限性，为确保安全和达到有关要求，本工程土方开挖时不对周边产生不良影响，在本工程基坑四周采用土钉墙对坑壁进行支护，与基坑土方开挖同步施工，基坑放坡系数 1∶ 0． 1。2) 工艺流程。打降水井→降水→土方开挖( 同时做土钉墙钢筋网喷射混凝土护壁) →清底→挖桩间土→凿桩头→清底修边。3) 降水方案选择及井点布置。根据本地址土质情况，井点降水可以避免大量涌水，冒泥，翻浆，而且在砂砾地层中开挖基坑时，可防止流砂现象发生，渗流向下改善土的性质，使基底土质更加密实，所以采用深井井点降水。本工程基坑面积较大，故采用沿建筑物环状布置井点，井点管布置距坑壁的距离为 1 m，井点间距为13 m，基坑外共设18 个降水井，基坑内设4 个，并利用降水井作水位观测井。井点管采用 300 无砂混凝土管( 外径 400) ，埋设深度为 12 m。排水总管采用 200 UPVC 管排入市政下水道。基槽开挖时如有水出现进行明沟排水，基槽边四周设 4 个1 m ×1 m 集水井，基槽四周设 250 mm ×250 mm 排水沟，用潜水泵及时将明水排出，以保证坑内无积水。水泵采用 QY-25 型潜水泵，带 48 高压钢丝衬里软塑料管，长度为 16 m，并配控制井内水位的自动开关。4) 降水施工方法。a． 井点测量定位。b． 清孔: 用污水泵反复清洗取出泥浆直到水清为止。c． 井管下设。d． 降水结束后用级配砂石将降水井及回灌井填实。5) 降水期间保证工程质量的技术措施。a． 井点管理设位置、间距、深度应符合设计要求，垂直度应小于井深的 1/100。b． 井点埋设井底沉渣厚度应小于 80 mm，应无严重淤塞，没有出水不畅或死井等情况。c． 最低降水深度应符合设计要求，现场应配有备用泵，随时监测降水情况，保证降水效果。d． 井点降水设备正常工作后，应设置专人 24 h 不间隔值班，白天施工员对现场排水情况不间断的进行检查，电工对每台水泵工作情况和电源进行检查，尽力使问题排除在发生前。夜间有专职人员值班，值班人员不间断的对现场情况进行检查，有问题及时处理。e． 在临近本工程的建筑物上设置沉降观测点; 开始降水时，应缓慢进行，防止降水速度过快，随时观察原有建筑沉降情况，控制降水速度。f． 降水开始 7 d后根据观测井观测结果，如达到降水效果则进行土方开挖施工，降水的持续时间一直到 ±0．000 以下完成。之后随着级配砂石垫层、混凝土垫层、防水、混凝土基础等的施工，及时提高降水水位，并及时回填土，以地下水不影响施工为准，尽量少抽水，并加强对周边环境的观测。
3 土方开挖
1) 由于本工程开挖深度较大，故开挖时第一阶段分三步进行，第一步: 从自然土( －0．9 m) 挖至 －3．5 m，在 －2．9 m 位置做第一排土钉，基坑上部 2 m 范围做钢筋网喷射混凝土护壁。第二步: 从 －3．5 m 挖至 － 5 m。在 － 4．4 m 位置做第二排土钉，基坑
上部 1．5 m 范围做钢筋网喷射混凝土护壁。第三步: 从 －5 m 挖至 －6．96 m。在 －5． 9 m 位置做第三排土钉，基坑上部 1． 8 m 范围做钢筋喷射的混凝土护壁。第二阶段: 用一台 WY60 小型反铲挖掘机开挖桩间土( －6 m ～ －6．76 m) ，用切割机配钢钎破掉桩头后，派专人剔凿整平。第三阶段: 人工清底，修整槽边。在基坑上部 2 m 范围不打土钉，做钢筋网喷射混凝土护壁，往下开挖每1 m ～ 1．5 m 打土钉墙，做钢筋网喷射混凝土护壁。
2) 土方开挖施工方法。a． 降水达到效果后开始基坑开挖。b． 土钉墙支护，放坡系数为 1∶ 0． 1。c． 在基坑北侧设置临时施工坡道。坡度约为 45°，临时道路及坡道需做 20 cm ～30 cm 厚的碎石三合土硬化基层。现场大门口至街道要做混凝土硬化路面处理，配置冲洗车辆的设施，由专人负责对污染车辆进行清洗。d．开挖顺序: 自西向东开挖。e． 土方外运: 因场地限制，现场无法存土，挖出的土方直接装车运往建筑垃圾填埋场，现场不存土。用一台 50 型装载机清土修路，20 辆自卸式汽车外运土方。
3) 土方开挖期间保证工程质量的技术措施。a． 严格控制好挖土深度，严禁超挖或欠挖。b． 严格控制开挖深度，使开挖与修边清底的速度相一致，避免基坑暴晒时间过长。土方开挖设专人指挥，测量跟踪基坑尺寸及位置，防止超挖或少挖。c． 土方开槽后，要请勘察单位、设计单位、监理单位及建设单位有关人员验槽，验槽合格后再进行下一道工序施工。
4 土钉墙支护
4． 1 土钉墙支护工艺流程
修坡→定孔位→成孔→插筋→堵孔注浆→绑扎、固定钢筋网→压筋→钉端焊接→喷射混凝土面层→混凝土面层养护→循环下一层土钉施工。
4． 2 土钉墙支护方法
1) 造孔: 采用人工洛阳铲成孔，成孔直径 80 cm，锚孔水平倾斜度20°。2) 绑扎钢筋网: 修坡后按顺序绑扎钢筋网，采用 Φ6@200双向布置，局部采用 Φ12 加强筋，钢筋接头采用焊接。3) 土钉制作与安放: 第一排设置的 Φ20 钢筋，长度为 6 m，沿坑壁横向设置，间距 1． 5 m; 第二排设置的 20 钢筋，长度为 9 m，沿坑壁横向设置，间距 1． 5 m; 第三排设置的 20 钢筋，长度为 6 m，沿坑壁横向设置，间距1．5 m; 三排锚杆互成梅花形布置。4) 第一次喷射: 在修坡后及时喷射第一层混凝土，厚度 50 mm。第二次喷射: 完全覆盖钢筋网，厚度50 mm。5) 养护: 喷射混凝土终凝 2 h 后，采取连续喷水养护5 d ～7 d。6) 排水: 土钉墙坡顶、坡脚均采用明沟排水。
4．3 土钉墙支护应注意的质量问题
1) 土钉墙支护面层应至坡顶，并向外延伸不小于 1 m，向坑外留置坡度，防止坑外水流入基坑。2) 为了加快喷射混凝土强度的提升速度，在混凝土中加入早强剂，早强剂的掺量应通过试验确定，同时考虑运输距离的影响。3) 对土钉主体用材和挂网用材，要有厂家质保书。
4． 4 土钉墙支护的质量验收
1) 成孔: 孔的水平垂直间距，误差不超过 ± 80 mm，孔径误差不超过 ±5 mm，孔深误差不超过 ±50 mm。2) 挂钢筋网: 网格误差不超过 ±20 mm。3) 土钉的允许偏差: 锚杆土钉长度为 ±20 mm，锚杆土钉位置为 ± 100 mm，钻孔倾斜度为 ± 1°，土钉墙面厚度± 10 mm。4) 土钉安装: 检验径、长度和保护角铁要符合本孔要求，对号入孔。5) 搅拌浆液: 严格按设计要求 0． 5 的水灰比配料，搅拌均匀。6) 注浆作业: 注浆采用孔底注浆法，即将注浆管插入孔底，边注边向外拔注浆管，保证注浆深入浆面以下，注浆至浆液流出孔口时，孔口放置止浆阀，采用压力注浆，注浆压力为 0． 2 MPa。7)喷射混凝土: 严格按设计要求比例配料，搅拌均匀，喷射混凝土时喷浆手要将喷头垂直于喷射面，注意调整水量( 不得有干料现象)和回弹情况，及时调整喷浆水量和距离，喷射时要留取混凝土制作试块做同条件标养。严格掌握喷层厚度，表面平整要求± 20 mm。喷射混凝土前，由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等施工环节质量是否符合设计要求。8) 为保证土钉有较高的抗拔力，土钉采用抗拉试验检测承载力，数量不少于土钉总数的1% ，且不应少于 3 根。墙面喷射混凝土强度应采用钻孔检测，数量为每 100 m墙面积一组，每组不少于 3 点。
5安全技术措施
5．1 基坑、临时道路周边安全防护措施
根据基础开挖平面图需对基坑四周和预留施工临时主道路两侧进行安全防护。
1) 防护栏杆材料选用 48 × 3．5 mm 的钢管架。2) 基坑边搭设防护栏杆，刷黑黄相间安全色，防护栏杆距坑边 0．5 m。3) 预留施工临时主道路南北两侧搭设防护栏杆，刷黑黄相间安全色，防护栏杆距坡边 05 m。4) 防护栏杆应由上下三道横杠、栏杆柱组成，上平杆距离地1．2 m，中间杆离地0．6 m，底层设一道扫地杆离地 0．1 m，扫地杆位置设有踢脚板宽 200，黑黃漆相间 150 mm。同时栏杆应自上而下用密目网封闭。
5．2 基坑开挖安全措施
1) 在开挖过程中，随时对基坑边坡和周边建筑物进行稳定性监测，并随时观察基坑周边土质变动情况作好观察记录，发现安全隐患及时报告项目经理，同时，撤离有关作业面施工人员，并采取相应的安全措施。
2) 设专职安全员在基坑内、基坑边指挥，闲杂人员严禁在基坑边逗留或休息。
3) 开挖过程中，如发现古井、墓穴等应及时向建设单位项目负责人、现场监理汇报，并保护好现场。
4) 基坑开挖后，应沿基坑边外 1 000 mm 做好基坑防护，并做好防雨措施，找好排水坡度。
5) 做好道路维护，派专人进行道路的清理泥土工作，保证土方外运的道路干净，畅通。
6) 基坑开挖完后应及时进行检查验收，并做好记录，验收人员签章齐全。
关键词: 基坑，土方开挖，土钉墙支护，技术措施
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某工程为框架剪力墙结构，地下1 层为车库，地上1 层为商业，2 层 ～ 14 层为办公，总建筑面积 21500 m，其中地下车库3500 m，主楼 18000 m。工程所在位置场地狭窄，根据岩土工程勘察报告，本工程地质常年稳定地下水位在 －5 m，抗浮设防水位 －4 m。
而基础垫层底标高为 － 7．5 m，拟将地下水位降至基础垫层下500，即 － 8 m。故土方开挖施工难度较大，无法实现放坡自然开挖，须进行有效支护，方可进行土方开挖作业。
2 施工方法
1) 根据本工程特点和周边环境的局限性，为确保安全和达到有关要求，本工程土方开挖时不对周边产生不良影响，在本工程基坑四周采用土钉墙对坑壁进行支护，与基坑土方开挖同步施工，基坑放坡系数 1∶ 0． 1。2) 工艺流程。打降水井→降水→土方开挖( 同时做土钉墙钢筋网喷射混凝土护壁) →清底→挖桩间土→凿桩头→清底修边。3) 降水方案选择及井点布置。根据本地址土质情况，井点降水可以避免大量涌水，冒泥，翻浆，而且在砂砾地层中开挖基坑时，可防止流砂现象发生，渗流向下改善土的性质，使基底土质更加密实，所以采用深井井点降水。本工程基坑面积较大，故采用沿建筑物环状布置井点，井点管布置距坑壁的距离为 1 m，井点间距为13 m，基坑外共设18 个降水井，基坑内设4 个，并利用降水井作水位观测井。井点管采用 300 无砂混凝土管( 外径 400) ，埋设深度为 12 m。排水总管采用 200 UPVC 管排入市政下水道。基槽开挖时如有水出现进行明沟排水，基槽边四周设 4 个1 m ×1 m 集水井，基槽四周设 250 mm ×250 mm 排水沟，用潜水泵及时将明水排出，以保证坑内无积水。水泵采用 QY-25 型潜水泵，带 48 高压钢丝衬里软塑料管，长度为 16 m，并配控制井内水位的自动开关。4) 降水施工方法。a． 井点测量定位。b． 清孔: 用污水泵反复清洗取出泥浆直到水清为止。c． 井管下设。d． 降水结束后用级配砂石将降水井及回灌井填实。5) 降水期间保证工程质量的技术措施。a． 井点管理设位置、间距、深度应符合设计要求，垂直度应小于井深的 1/100。b． 井点埋设井底沉渣厚度应小于 80 mm，应无严重淤塞，没有出水不畅或死井等情况。c． 最低降水深度应符合设计要求，现场应配有备用泵，随时监测降水情况，保证降水效果。d． 井点降水设备正常工作后，应设置专人 24 h 不间隔值班，白天施工员对现场排水情况不间断的进行检查，电工对每台水泵工作情况和电源进行检查，尽力使问题排除在发生前。夜间有专职人员值班，值班人员不间断的对现场情况进行检查，有问题及时处理。e． 在临近本工程的建筑物上设置沉降观测点; 开始降水时，应缓慢进行，防止降水速度过快，随时观察原有建筑沉降情况，控制降水速度。f． 降水开始 7 d后根据观测井观测结果，如达到降水效果则进行土方开挖施工，降水的持续时间一直到 ±0．000 以下完成。之后随着级配砂石垫层、混凝土垫层、防水、混凝土基础等的施工，及时提高降水水位，并及时回填土，以地下水不影响施工为准，尽量少抽水，并加强对周边环境的观测。
3 土方开挖
1) 由于本工程开挖深度较大，故开挖时第一阶段分三步进行，第一步: 从自然土( －0．9 m) 挖至 －3．5 m，在 －2．9 m 位置做第一排土钉，基坑上部 2 m 范围做钢筋网喷射混凝土护壁。第二步: 从 －3．5 m 挖至 － 5 m。在 － 4．4 m 位置做第二排土钉，基坑
上部 1．5 m 范围做钢筋网喷射混凝土护壁。第三步: 从 －5 m 挖至 －6．96 m。在 －5． 9 m 位置做第三排土钉，基坑上部 1． 8 m 范围做钢筋喷射的混凝土护壁。第二阶段: 用一台 WY60 小型反铲挖掘机开挖桩间土( －6 m ～ －6．76 m) ，用切割机配钢钎破掉桩头后，派专人剔凿整平。第三阶段: 人工清底，修整槽边。在基坑上部 2 m 范围不打土钉，做钢筋网喷射混凝土护壁，往下开挖每1 m ～ 1．5 m 打土钉墙，做钢筋网喷射混凝土护壁。
2) 土方开挖施工方法。a． 降水达到效果后开始基坑开挖。b． 土钉墙支护，放坡系数为 1∶ 0． 1。c． 在基坑北侧设置临时施工坡道。坡度约为 45°，临时道路及坡道需做 20 cm ～30 cm 厚的碎石三合土硬化基层。现场大门口至街道要做混凝土硬化路面处理，配置冲洗车辆的设施，由专人负责对污染车辆进行清洗。d．开挖顺序: 自西向东开挖。e． 土方外运: 因场地限制，现场无法存土，挖出的土方直接装车运往建筑垃圾填埋场，现场不存土。用一台 50 型装载机清土修路，20 辆自卸式汽车外运土方。
3) 土方开挖期间保证工程质量的技术措施。a． 严格控制好挖土深度，严禁超挖或欠挖。b． 严格控制开挖深度，使开挖与修边清底的速度相一致，避免基坑暴晒时间过长。土方开挖设专人指挥，测量跟踪基坑尺寸及位置，防止超挖或少挖。c． 土方开槽后，要请勘察单位、设计单位、监理单位及建设单位有关人员验槽，验槽合格后再进行下一道工序施工。
4 土钉墙支护
4． 1 土钉墙支护工艺流程
修坡→定孔位→成孔→插筋→堵孔注浆→绑扎、固定钢筋网→压筋→钉端焊接→喷射混凝土面层→混凝土面层养护→循环下一层土钉施工。
4． 2 土钉墙支护方法
1) 造孔: 采用人工洛阳铲成孔，成孔直径 80 cm，锚孔水平倾斜度20°。2) 绑扎钢筋网: 修坡后按顺序绑扎钢筋网，采用 Φ6@200双向布置，局部采用 Φ12 加强筋，钢筋接头采用焊接。3) 土钉制作与安放: 第一排设置的 Φ20 钢筋，长度为 6 m，沿坑壁横向设置，间距 1． 5 m; 第二排设置的 20 钢筋，长度为 9 m，沿坑壁横向设置，间距 1． 5 m; 第三排设置的 20 钢筋，长度为 6 m，沿坑壁横向设置，间距1．5 m; 三排锚杆互成梅花形布置。4) 第一次喷射: 在修坡后及时喷射第一层混凝土，厚度 50 mm。第二次喷射: 完全覆盖钢筋网，厚度50 mm。5) 养护: 喷射混凝土终凝 2 h 后，采取连续喷水养护5 d ～7 d。6) 排水: 土钉墙坡顶、坡脚均采用明沟排水。
4．3 土钉墙支护应注意的质量问题
1) 土钉墙支护面层应至坡顶，并向外延伸不小于 1 m，向坑外留置坡度，防止坑外水流入基坑。2) 为了加快喷射混凝土强度的提升速度，在混凝土中加入早强剂，早强剂的掺量应通过试验确定，同时考虑运输距离的影响。3) 对土钉主体用材和挂网用材，要有厂家质保书。
4． 4 土钉墙支护的质量验收
1) 成孔: 孔的水平垂直间距，误差不超过 ± 80 mm，孔径误差不超过 ±5 mm，孔深误差不超过 ±50 mm。2) 挂钢筋网: 网格误差不超过 ±20 mm。3) 土钉的允许偏差: 锚杆土钉长度为 ±20 mm，锚杆土钉位置为 ± 100 mm，钻孔倾斜度为 ± 1°，土钉墙面厚度± 10 mm。4) 土钉安装: 检验径、长度和保护角铁要符合本孔要求，对号入孔。5) 搅拌浆液: 严格按设计要求 0． 5 的水灰比配料，搅拌均匀。6) 注浆作业: 注浆采用孔底注浆法，即将注浆管插入孔底，边注边向外拔注浆管，保证注浆深入浆面以下，注浆至浆液流出孔口时，孔口放置止浆阀，采用压力注浆，注浆压力为 0． 2 MPa。7)喷射混凝土: 严格按设计要求比例配料，搅拌均匀，喷射混凝土时喷浆手要将喷头垂直于喷射面，注意调整水量( 不得有干料现象)和回弹情况，及时调整喷浆水量和距离，喷射时要留取混凝土制作试块做同条件标养。严格掌握喷层厚度，表面平整要求± 20 mm。喷射混凝土前，由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等施工环节质量是否符合设计要求。8) 为保证土钉有较高的抗拔力，土钉采用抗拉试验检测承载力，数量不少于土钉总数的1% ，且不应少于 3 根。墙面喷射混凝土强度应采用钻孔检测，数量为每 100 m墙面积一组，每组不少于 3 点。
5安全技术措施
5．1 基坑、临时道路周边安全防护措施
根据基础开挖平面图需对基坑四周和预留施工临时主道路两侧进行安全防护。
1) 防护栏杆材料选用 48 × 3．5 mm 的钢管架。2) 基坑边搭设防护栏杆，刷黑黄相间安全色，防护栏杆距坑边 0．5 m。3) 预留施工临时主道路南北两侧搭设防护栏杆，刷黑黄相间安全色，防护栏杆距坡边 05 m。4) 防护栏杆应由上下三道横杠、栏杆柱组成，上平杆距离地1．2 m，中间杆离地0．6 m，底层设一道扫地杆离地 0．1 m，扫地杆位置设有踢脚板宽 200，黑黃漆相间 150 mm。同时栏杆应自上而下用密目网封闭。
5．2 基坑开挖安全措施
1) 在开挖过程中，随时对基坑边坡和周边建筑物进行稳定性监测，并随时观察基坑周边土质变动情况作好观察记录，发现安全隐患及时报告项目经理，同时，撤离有关作业面施工人员，并采取相应的安全措施。
2) 设专职安全员在基坑内、基坑边指挥，闲杂人员严禁在基坑边逗留或休息。
3) 开挖过程中，如发现古井、墓穴等应及时向建设单位项目负责人、现场监理汇报，并保护好现场。
4) 基坑开挖后，应沿基坑边外 1 000 mm 做好基坑防护，并做好防雨措施，找好排水坡度。
5) 做好道路维护，派专人进行道路的清理泥土工作，保证土方外运的道路干净，畅通。
6) 基坑开挖完后应及时进行检查验收，并做好记录，验收人员签章齐全。