CN110219304B - 用于软塑土地的基坑开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于软塑土地的基坑开挖方法，涉及地下工程技术领域，通过在开挖面及时铺填形成硬化层的土方开挖方法，硬化层不仅可以满足施工机械运作的承载力要求，更可以增强放坡过程中坡面的稳定性，可以有效控制土体流变对开挖面的破坏，从而维持挖机下卧土体临空面的稳定，实现土方开挖施工的顺利进行，缓解了现有技术中存在的现场施工机械无法正常运行，以及软土流变导致基坑开挖面的破坏的技术问题；本发明提供的用于软塑土地的基坑开挖方法能够为软土地区的土方开挖提供一种可行的施工方法，可在软土地区的基坑工程中推广应用。

Description

用于软塑土地的基坑开挖方法

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，尤其是涉及一种用于软塑土地的基坑开挖方法。

背景技术

随着经济的发展，由于高层建筑的埋深要求，在容积率限定的情况下，增加车库面积以及其他方面的需求，软土地区涉及越来越多的基坑工程；基坑工程不仅需要保证自身建设的安全，更需要严控对周边环境的影响，针对软土地区的基坑土方开挖，由于软土的特性会严重影响基坑的安全性，也会影响工程桩质量以及地下室施工质量。

现有技术中对于软塑土地的基坑开挖的过程中，会存在以下问题：1)现场施工机械无法正常运行，由于软土结构性较强，出土车辆及开挖机械对土体扰动影响大，软土承载力较低无法满足机械的正常通行。

2)软土流变导致基坑开挖面的破坏：基坑土方开挖后，由于土体呈软塑态，新开挖面会逐渐被周围土体侵填，反铲挖机临空面被破坏，无法进行土方开挖施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于软塑土地的基坑开挖方法，以缓解现有技术中存在的现场施工机械无法正常运行，以及软土流变导致基坑开挖面的破坏的技术问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供的一种用于软塑土地的基坑开挖方法，包括以下步骤：

步骤一、在基坑开挖前地面铺填第一硬化层；

步骤二、将土方分段放坡开挖至第一分层标高；

步骤三、在开挖的原状土上铺填第二硬化层；

步骤四、在满足下一工况开挖要求时，重复上述步骤，完成分层标高所有分段的土方；

其中，在进行最后分层标高分段放坡开挖时，超挖预设厚度的土地，在最后开挖的原状土上铺填最后硬化层，以使最后成形后的硬化层的标高与最后分层标高一致。

在本发明较佳的实施例中，步骤四还包括以下步骤：

每一次进行土方开挖时，进行分段放坡开挖，每一段分段的原状土上均铺填有硬化层。

其中，每一次放坡开挖的放坡坡率小于1:2。

在本发明较佳的实施例中，每一层的硬化层的成形步骤包括：在开挖的原状土上铺填砖渣材料，经碾压挤淤形成硬化层。

在本发明较佳的实施例中，硬化层材料的由下述原料组成的：

其中，按设计要求完成硬化层的成形，按上述百分重量比将砖渣、脱硫渣、水泥搅拌均匀，加入预先由上述百分重量比的所述激化剂和水配置成浆料，经配喷涂成形后形成硬化层。

在本发明较佳的实施例中，超挖的土方厚度范围为300mm-500mm；

每一层硬化层的厚度范围为1000mm-2000mm。

在本发明较佳的实施例中，每一层硬化层的布置方式为间隔带状铺设或满平面铺设。

在本发明较佳的实施例中，在步骤一之前还包括准备步骤：在基坑的外侧布置支护结构，在支护结构成形后，进行基坑土方的开挖。

在本发明较佳的实施例中，准备步骤包括以下步骤：

10、预先制备钢板桩；

20、平整场地，对支护桩进行定位；

30、对于定位后的支护桩位置背离挖设基坑的位置施工坑外三轴搅拌桩；

40、对于定位后的支护桩位置靠近挖设基坑的位置施工坑内钢板桩；

50、待三轴搅拌桩凝固达到强度要求后，在三轴搅拌桩和钢板桩之间进行支护桩的施工；

60、待支护桩初凝后，将坑内的钢板桩抽出；

70、沿着支护桩背离三轴搅拌桩的一侧开挖基坑。

在本发明较佳的实施例中，进行支护桩的施工的步骤还包括以下步骤：

支护桩进行跳桩施工；

进行相邻的三个根支护桩时，先施工第一根支护桩和第三根支护桩，待第一根支护桩和第三根支护桩成型后施工中间第二根支护桩。

在本发明较佳的实施例中，所述钢板桩呈直线型钢板桩；

所述直线型钢板桩采用分段施工，相邻的两个所述直线型钢板桩连接；且每段所述直线型钢板桩的长度范围为20m-30m。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供的一种用于软塑土地的基坑开挖方法，包括以下步骤：步骤一、在基坑开挖前地面铺填第一硬化层；步骤二、将土方分段放坡开挖至第一分层标高；步骤三、在开挖的原状土上铺填第二硬化层；步骤四、在满足下一工况开挖要求时，重复上述步骤，完成分层标高所有分段的土方；其中，在进行最后分层标高分段放坡开挖时，超挖预设厚度的土地，在最后开挖的原状土上铺填最后硬化层，以使最后成形后的硬化层的标高与最后分层标高一致；通过在开挖面及时铺填形成硬化层的土方开挖方法，硬化层不仅可以满足施工机械运作的承载力要求，更可以增强放坡过程中坡面的稳定性，可以有效控制土体流变对开挖面的破坏，从而维持挖机下卧土体临空面的稳定，实现土方开挖施工的顺利进行，缓解了现有技术中存在的现场施工机械无法正常运行，以及软土流变导致基坑开挖面的破坏的技术问题；本发明提供的用于软塑土地的基坑开挖方法能够为软土地区的土方开挖提供一种可行的施工方法，可在软土地区的基坑工程中推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法中各个步骤基坑开挖的状态示意图；

图2为本发明实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法的硬化层第一种布置方式的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法的硬化层第二种布置方式的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法的支护桩施工完成的平面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法的支护桩施工完成的纵向剖面结构示意图；

图6为本发明实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法的钢板桩拔出的纵向剖面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法的开挖基坑的平面结构示意图。

图标：100-第一硬化层；200-第二硬化层；300-硬化层；400-最后硬化层；1-三轴搅拌桩；2-钢板桩；3-支护桩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，图1为本实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法中各个步骤基坑开挖的状态示意图；其中，每一个状态以(a)-(h)的顺序进行排序，具体地，a为原始场地的状态，b为施工第一硬化层100的状态，c为分段放坡的第一次开挖，d为施工第二硬化层200的状态，e为在第一分层上进行土方开挖的状态，f为进行了多次分段放坡的开挖状态，d为在最后分层标高的超挖下的原状土上铺填最后硬化层400，h为在最后分层固定好最后硬化层400的状态结构。

本实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法，是以土方分层分段的开挖方式进行基坑的开挖；具体地，如图1-7所示，本实施例提供的一种用于软塑土地的基坑开挖方法，包括以下步骤：步骤一、在基坑开挖前地面铺填第一硬化层100；步骤二、将土方分段放坡开挖至第一分层标高；步骤三、在开挖的原状土上铺填第二硬化层200；步骤四、在满足下一工况开挖要求时，重复上述步骤，完成分层标高所有分段的土方；其中，在进行最后分层标高分段放坡开挖时，超挖预设厚度的土地，在最后开挖的原状土上铺填最后硬化层400，以使最后成形后的硬化层300的标高与最后分层标高一致。

本实施例中，第一硬化层100、第二硬化层200以及硬化层300和最后硬化层400均属于成形后的硬化层，第一、第二以及最后是为了表示不同步骤下硬化层300进行区分描述。

在本发明较佳的实施例中，步骤四还包括以下步骤：每一次进行土方开挖时，进行分段放坡开挖，每一段分段的原状土上均铺填有硬化层300；其中，每一次放坡开挖的放坡坡率小于1:2。

进一步地，每一层的硬化层300的成形步骤包括：在开挖的原状土上铺填砖渣材料，经碾压挤淤形成硬化层300。

在本发明较佳的实施例中，超挖的土方厚度范围为300mm-500mm；每一层硬化层300的厚度范围为1000mm-2000mm。

在本发明较佳的实施例中，每一层硬化层300的布置方式为间隔带状铺设或满平面铺设。

举例说明，如图1(a)所示，某软土环境下基坑的土方开挖，地面标高为0.0m，基础施工硬化层300标高为-5m，场地的土方主要为软塑态下的软土；本实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法，为保证基坑开挖的经济性，应按就近原则采用经济的铺填材料，本实施例以砖渣为例作为土方开挖硬化层300铺填材料。

土方开挖的步骤如下：

(1)如图1(b)所示，在基坑开挖前铺填土方开挖第一硬化层100，具体地，基坑开挖前在地面铺填砖渣，经适当碾压挤淤形成第一硬化层100，如图2所示，第一硬化层100平面布置形式采取间隔带状铺设形式，第一硬化层100能够为施工机械的运作提供了地面承载力，能够满足出土车辆出入和挖机正常施工的承载力要求。

(2)如图1(c)所示，将基坑土方分段放坡开挖至-3m，将基坑土方分段放坡开挖至-3m，坡率选取1:2，分段长度为25m，其中，采取小于1:2的坡率进行放坡以保证放坡的稳定性，第一硬化层100能够起到换填作用，加强了放坡面的稳定性。

(3)如图1(d)所示，基坑土方分段开挖至-3m后，在原状土上及时铺填砖渣，经适当碾压挤淤施做第二硬化层200，第二硬化层200厚度可以采用1.5m，其中，第二硬化层200的厚度需满足出土车辆出入和挖机施工的承载力要求。

(4)如图1(e)所示，完成-3m位置所有土方开挖，在-3m位置铺设硬化层300，其中，硬化层300平面布置形式可以采取间隔带状铺设形式。

(5)如图1(f)所示，-3m至-5m分段土方开挖，将基坑土方分段放坡开挖至-5m，超挖500mm土方，坡率选取1:2，分段长度为25m。

(6)在-5m位置开挖后，立即在超挖土方上铺填砖渣，经适当碾压挤淤至最后分层标高，硬化层300厚度需满足基础施工硬化层300承载力要求，其中，如图3所示，最后硬化层400平面布置形式采取满平面铺设形式。

(7)如图1(h)所示，完成最后分层所有土方开挖，形成的最后分层硬化层300即作为基础施工硬化层300。

本发明实施例的有益效果是：

本实施例提供的一种用于软塑土地的基坑开挖方法，包括以下步骤：步骤一、在基坑开挖前地面铺填第一硬化层100；步骤二、将土方分段放坡开挖至第一分层标高；步骤三、在开挖的原状土上铺填第二硬化层200；步骤四、在满足下一工况开挖要求时，重复上述步骤，完成分层标高所有分段的土方；其中，在进行最后分层标高分段放坡开挖时，超挖预设厚度的土地，在最后开挖的原状土上铺填砖最后硬化层400，以使最后成形后的硬化层300的标高与最后分层标高一致；通过在开挖面及时铺填形成硬化层300的土方开挖方法，硬化层300不仅可以满足施工机械运作的承载力要求，更可以增强放坡过程中坡面的稳定性，可以有效控制土体流变对开挖面的破坏，从而维持挖机下卧土体临空面的稳定，实现土方开挖施工的顺利进行，缓解了现有技术中存在的现场施工机械无法正常运行，以及软土流变导致基坑开挖面的破坏的技术问题；本发明提供的用于软塑土地的基坑开挖方法能够为软土地区的土方开挖提供一种可行的施工方法，可在软土地区的基坑工程中推广应用。

进一步地，在上述实施例的基础上，在本发明较佳的实施例中，本实施例提供的用于软塑土地的基坑开挖方法硬化层300材料的还可以由下述原料组成的：

其中，按设计要求完成硬化层300的成形，按上述百分重量比将砖渣、脱硫渣、水泥搅拌均匀，加入预先由上述百分重量比的所述激化剂和水配置成浆料，经配喷涂成形后形成硬化层300。

针对不同情况下的软塑土地下的基坑开挖方法，硬化层300的成形方式还可以采用浆料进行凝固的方式，其中通过将以上比例的原材料磨制成粉，按照比例加入水通过均匀混合，形成硬化层300的浆料，通过将浆料喷涂或者涂刷至原状土上，待浆料完全凝固后形成的硬化层300能够为施工机械的运作提供了地面承载力，能够满足出土车辆出入和挖机正常施工的承载力要求。

其中，对于浆料的喷涂可以通过喷头和动力泵完成，也可以直接通过人工的方式进行涂刷等，只需满足能够将浆料凝固后形成硬化层300即可，此处将不再赘述。

在本发明较佳的实施例中，在步骤一之前还包括准备步骤：在基坑的外侧布置支护结构，在支护结构成形后，进行基坑土方的开挖。

在本发明较佳的实施例中，准备步骤包括以下步骤：10、预先制备钢板桩2；20、平整场地，对支护桩3进行定位；30、对于定位后的支护桩3位置背离挖设基坑的位置施工坑外三轴搅拌桩1；40、对于定位后的支护桩3位置靠近挖设基坑的位置施工坑内钢板桩2；50、待三轴搅拌桩1凝固达到强度要求后，在三轴搅拌桩1和钢板桩2之间进行支护桩3的施工；60、待支护桩3初凝后，将坑内的钢板桩2抽出；70、沿着支护桩3背离三轴搅拌桩1的一侧开挖基坑。

为了保证基坑的防护，可以在基坑开挖之前对于基坑进行防护柱施工，具体地，由于三轴搅拌桩1在基坑围护工程起到重要的作用，三轴搅拌桩1的具体结构为一种中间不插型钢，只作为止水用，如需挡土应与其他工艺结合应用；另一种是搅拌桩桩体内插H型钢(俗称SMW工法)既可以起到止水亦可以作挡土墙，适用于挖深较浅的基坑；本实施例提供的三轴搅拌桩1属于现有技术可以制作的结构，此处将不再赘述具体生产步骤；支护桩3是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施；支护桩3作为基坑竖向支护结构，优选地，通过混凝土灌注成型；钢板桩2是一种边缘带有联动装置，且这种联动装置可以自由组合以便形成一种连续紧密的挡土或者挡水墙的钢结构体；钢板桩2可以采用多种方式，例如：U型钢板桩、Z型钢板桩、L型钢板桩和直线型钢板桩，优选地，钢板桩2采用直线型钢板桩。

通过钢板桩2和三轴搅拌桩1既能很好的保证支护桩3的成型质量，控制充盈系数，节约施工成本，又能起到止水帷幕的作用。

在本发明较佳的实施例中，进行支护桩3的施工的步骤还包括以下步骤：支护桩3进行跳桩施工；进行相邻的三个根支护桩3时，先施工第一根支护桩3和第三根支护桩3，待第一根支护桩3和第三根支护桩3成型后施工中间第二根支护桩3。

优选地，支护桩3采用间隔施工(采用一桩一跳)，在相邻支护桩3桩身混凝土强度达到设计强度的70％后(24小时后)，方可进行相邻后一批桩成孔施工。

在本发明较佳的实施例中，钢板桩2呈直线型钢板桩2；直线型钢板桩2采用分段施工，相邻的两个直线型钢板桩2连接；且每段直线型钢板桩2的长度范围为20m-30m。

直线型钢板桩2由于其高度底，接近于直线，直线型钢板桩2可以形成一道稳固的钢板桩墙，从而保证向下顺利开挖，而不受两侧踏方，地下水的影响；有助于稳定地基，从而保障的两侧建筑物的稳定。

相邻的两个直线型钢板桩2的连接方式可以为多种，例如：卡接、铆接、通过螺栓连接等，优选地，相邻的两个直线型钢板桩2的连接方式为卡接。

在本发明较佳的实施例中，直线型钢板桩2与支护桩3贴合设置，且直线型钢板桩2的总长度大于支护桩3的长度至少1m；优选地，在满足防护的要求情况下，为了操作的方便性，直线型钢板桩2的总长度比支护桩3的长度长1m即可。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在基坑开挖前地面铺填第一硬化层；

步骤二、将土方分段放坡开挖至第一分层标高；

步骤三、在开挖的原状土上铺填第二硬化层；

步骤四、在满足下一工况开挖要求时，重复上述步骤，完成分层标高所有分段的土方；

其中，在进行最后分层标高分段放坡开挖时，超挖预设厚度的土地，在最后开挖的原状土上铺填最后硬化层，以使最后成形后的硬化层的标高与最后分层标高一致；

在步骤一之前还包括准备步骤：在基坑的外侧布置支护结构，在支护结构成形后，进行基坑土方的开挖；

准备步骤包括以下步骤：

10、预先制备钢板桩；

20、平整场地，对支护桩进行定位；

30、对于定位后的支护桩位置背离挖设基坑的位置施工坑外三轴搅拌桩；

40、对于定位后的支护桩位置靠近挖设基坑的位置施工坑内钢板桩；

50、待三轴搅拌桩凝固达到强度要求后，在三轴搅拌桩和钢板桩之间进行支护桩的施工；

60、待支护桩初凝后，将坑内的钢板桩抽出；

70、沿着支护桩背离三轴搅拌桩的一侧开挖基坑。

2.根据权利要求1所述的用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，步骤四还包括以下步骤：

每一次进行土方开挖时，进行分段放坡开挖，每一段分段的原状土上均铺填有硬化层；

其中，每一次放坡开挖的放坡坡率小于1:2。

3.根据权利要求2所述的用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，每一层的硬化层的成形步骤包括：在开挖的原状土上铺填砖渣材料，经碾压挤淤形成硬化层。

4.根据权利要求2所述的用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，硬化层材料的由下述原料组成的：

其中，按设计要求完成硬化层的成形，按上述百分重量比将砖渣、脱硫渣、水泥搅拌均匀，加入预先由上述百分重量比的所述激化剂和水配置成浆料，经配喷涂成形后形成硬化层。

5.根据权利要求1所述的用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，超挖的土方厚度范围为300mm-500mm；

每一层硬化层的厚度范围为1000mm-2000mm。

6.根据权利要求1所述的用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，每一层硬化层的布置方式为间隔带状铺设或满平面铺设。

7.根据权利要求1所述的用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，进行支护桩的施工的步骤还包括以下步骤：

支护桩进行跳桩施工；

进行相邻的三个根支护桩时，先施工第一根支护桩和第三根支护桩，待第一根支护桩和第三根支护桩成型后施工中间第二根支护桩。

8.根据权利要求7所述的用于软塑土地的基坑开挖方法，其特征在于，所述钢板桩呈直线型钢板桩；

所述直线型钢板桩采用分段施工，相邻的两个所述直线型钢板桩连接；且每段所述直线型钢板桩的长度范围为20m-30m。

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