土木工程施工中的土方开挖技术研究

土木工程施工中的土方开挖技术研究

郭晓山

九冶建设有限公司  陕西 咸阳 712042

摘要：土方开挖是土木工程施工中的基础性工作，其效率和质量直接影响到整个工程的进度和安全。本文旨在研究土木工程施工中的土方开挖技术，分析存在的问题，通过对现有土方开挖技术的梳理，探讨了不同地质条件下土方开挖的方法和技术要点，并提出了提高土方开挖效率和质量的建议。

关键词：土木工程；土方开挖；施工技术

引言

土方开挖是土木工程施工中的重要环节，涉及到基坑、隧道、路基等多种工程类型。随着工程技术的发展和施工要求的提高，土方开挖技术也在不断进步，以适应更加复杂多变的地质条件和工程需求。本文将从土方开挖的基本概念入手，分析其技术特点和施工要求，为土木工程施工提供技术支持。

1.土方开挖技术存在的问题

1.1技术选择不当

土方开挖前的地质勘察是选择合适开挖技术的基础。如果勘察不充分或不准确，可能导致对地质条件的误判，从而选择了不适合的开挖技术。例如，在软土地基上采用了不适宜的爆破开挖技术，可能会导致地面塌陷或结构破坏。施工团队可能缺乏对各种土方开挖技术的深入了解，无法根据具体的工程条件和要求做出最佳选择。这可能是由于技术人员培训不足或经验不足所致。在某些情况下，施工方可能出于成本考虑，选择了成本较低但不适用于当前工程条件的开挖技术。这种短视的经济决策可能会导致后续的工程问题，增加额外的修复成本和时间延误。

1.2施工机械设备老化

随着机械设备使用年限的增加，其性能会逐渐下降，导致工作效率降低。老化的设备可能无法满足现代工程对高效率的要求，从而影响整个施工进度。老化的机械设备需要更频繁的维护和修理，这不仅增加了维护成本，还可能导致设备在关键时刻无法正常工作，影响工程的连续性。设备老化可能导致安全性能下降，如制动系统失灵、结构强度降低等，增加了施工现场的安全风险，可能导致事故发生，老旧的机械设备可能不符合当前的环保标准，其排放的废气和噪音可能超过规定限值，对周围环境和居民生活造成影响。

1.3施工安全问题

在土方开挖过程中，边坡的稳定性是一个关键问题。如果边坡设计不合理或施工不当，可能导致边坡失稳、滑坡或坍塌，严重威胁施工人员和周围环境的安全。在开挖过程中，如果遇到地下水丰富的地质条件，可能会发生地下水涌入现象，这不仅会影响施工进度，还可能导致工作面坍塌，增加施工风险。在岩石开挖中，爆破是一种常用的方法。但如果爆破作业管理不善，可能会引发飞石、震动、噪音和冲击波等安全问题，对人员和周围建筑物造成损害，施工现场的机械设备操作不当或维护不良可能导致机械伤害事故，如挖掘机、推土机等大型机械的操作失误可能造成严重的人身伤害。

2.不同地质条件下的土方开挖技术

2.1软土地基开挖技术

在软土地基开挖过程中，由于土体的自稳能力较差，通常需要设置支撑和支护结构，如钢支撑、木支撑、混凝土支撑墙或连续墙等，以防止边坡坍塌和土体滑移。在开挖前，可以对软土地基进行预加固处理，如采用土钉墙、锚杆、喷射混凝土等方法，提高土体的整体稳定性和承载力。软土地基中含水量较高，可能导致开挖过程中土体液化或边坡失稳。因此，需要采用井点降水、深井降水等方法，降低地下水位，减少土体的含水量，提高土体的稳定性。为了避免一次性开挖过深导致土体失稳，可以采用分层开挖的方法，即逐层进行开挖，并及时设置支撑和支护结构，确保每一层开挖后的边坡稳定。在软土地基上进行土方开挖时，应选择适合软土特性的机械设备，如履带式挖掘机、液压挖掘机等，这些设备具有较好的稳定性和适应性，能够减少对土体的扰动。软土地基开挖可能会对周围环境造成影响，如产生泥浆、噪音和振动等。因此，需要采取相应的环境保护措施，如设置隔音屏障、泥浆回收处理等，减少对周围环境的影响。

2.2硬岩地基开挖技术

爆破是硬岩开挖中最常用的方法之一，通过在岩石中钻孔，装填炸药，然后引爆，使岩石破碎成适合运输的块度。爆破设计需要精确控制炸药量、孔距、孔深和起爆顺序，以确保开挖效率和安全。对于硬岩地基，可以使用大型岩石破碎机械，如岩石钻机、岩石破碎锤、岩石切割机等。这些机械能够直接对岩石进行破碎和切割，适用于小规模或局部开挖。在隧道或大型地下工程的硬岩开挖中，可以使用隧道掘进机（TBM）。TBM能够在硬岩中进行连续开挖，同时安装衬砌，适用于长距离、大断面的隧道开挖。水力开挖技术利用高压水流对岩石进行切割和破碎，适用于一些特殊地质条件下的硬岩开挖，如水下开挖或对振动敏感区域的开挖。化学开挖技术通过使用化学物质与岩石反应，使其软化或膨胀，从而实现开挖。

2.3复杂地质条件下的开挖技术

在开挖前，需要进行详细的地质勘察，包括地质钻探、地球物理勘探、地质测绘等，以全面了解地质条件和潜在风险。根据勘察结果，制定详细的开挖方案和风险应对措施。在复杂地质条件下，可能需要在施工过程中根据实际情况调整设计方案。采用动态设计方法，即在施工过程中根据地质变化和监测数据实时调整开挖和支护方案。复杂地质条件下的开挖可能需要采用多层次的支护技术，如锚杆、锚索、喷射混凝土、钢支撑、地下连续墙等，以确保开挖面的稳定。在地下水丰富的地区，需要采用有效的降水和排水技术，如井点降水、深井排水、帷幕灌浆等，以降低地下水位，减少水对开挖作业的影响。

3.提高土方开挖效率和质量的建议

3.1技术创新与应用

为提高土方开挖的效率和质量，技术创新与应用是关键，应积极引进先进的土方开挖技术和设备，如智能化挖掘机械、无人机监测等，以提高施工效率和精度。通过研发新型土壤改良剂和加固材料，改善土壤的物理和力学性质，降低开挖难度，提高开挖质量，利用数字化技术，如BIM（建筑信息模型）技术，进行土方开挖的三维模拟和优化，减少施工过程中的误差和浪费，实现土方开挖的精细化管理。

3.2施工管理优化

施工管理优化是提高土方开挖效率和质量的重要手段，应建立完善的施工计划和进度管理制度，确保施工过程的有序进行，加强施工现场的协调和管理，合理安排人员、材料和机械设备的调配，提高施工效率。同时，建立严格的安全生产制度，加强安全培训和监管，确保施工过程中的安全，优化施工过程中的信息交流和反馈机制，及时解决施工中的问题和难题，提高施工质量和效率。

3.3质量控制与监测

质量控制与监测是提高土方开挖质量的重要保障，应制定严格的质量标准和验收规范，确保土方开挖质量符合设计要求。加强施工过程中的质量检查和监测，如土壤含水量、密实度等指标的监测，及时发现和处理质量问题。同时，建立质量追溯制度，对不合格的工程进行整改和追责，确保施工质量的可靠性和稳定性。加强施工人员的质量意识和技能培训，提高施工人员的质量意识和技能水平，从源头上保障土方开挖质量。

结束语

土方开挖技术是土木工程施工中的关键技术之一，其发展趋势是向着高效、安全、环保的方向发展。通过不断的技术创新和管理优化，可以有效提高土方开挖的效率和质量，为土木工程的顺利进行提供保障。

参考文献

[1]洪剑达.土木工程中深基坑土方开挖的施工技术分析[J].太原城市职业技术学院学报,2024,(03):46-48.

[2]郑树跃,孙宇,林威,等.深基坑土方开挖施工技术[J].城市建筑空间,2022,29(S2):635-636.

[3]徐路.高层建筑深基坑土方开挖技术探讨[J].现代制造技术与装备,2022,58(04):127-129.

[4]王卓.土木工程中深基坑土方开挖施工技术[J].中国建筑金属结构,2022,(04):62-64.