专利名称：基坑土方、支护一体施工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑工程基坑土方、支护为一体的快速施工方法。
背景技术：
大家知道，基坑支护(尤其是深基坑)和基坑内的土方施工是两个不同专业的工种，有时建设方还把它们各自分包。在独立施工的同时，需要时又相互支持配合。往往是前期土方施工支持支护施工，而后期支护支持土方施工。即使强行使二都结合，但二者还是不习惯，经常各自为政。再者即使他们善于进行二者施工配合，由于他们一般不会施工下面的桩基，做施工计划往往立足于全局和传统习惯，而不是局部和全部有效配合，一般也不会考虑后续桩基等施工。
基坑支护有其支护施工的规则，土方施工有土方施工的规则。如何方便、省钱、省事、安全、快速是他们各自追求的目标。为此，其施工时各自早已对自己的施工方案按自己的利益进行了合理化、甚至优化。只要是专业施工队伍，可以说他们的施工方案已经是相当完善、合理的了。比如支护施工根据基坑四周环境和坑地质情况进行安全、合理的基坑支护设计，施工根据设计定方案。由于无论竖向支撑(如搅拌、冲钻孔桩、人孔桩等)还是水平拉撑(如土钉、锚索等)的施工设备均较大较重，如何不重复搬运，有效使用是他们控制的重点之一。
由于利润越来越薄，而二者既有利益共同点，又有冲突处，彼此都想对方多支持、甚至把自己的成本转换给对方了。合作的矛盾、系统工期的延误不可避免的产生。比如土方施工人员，他们希望比较均匀出土。少修路、少捣运土、挖干土(去土中水份)、流程顺、运行安全、方便。为此土方大量施工往往迟于基坑支护施工，只是在地下水位很低(如北方、山地)的地方才有可能先于支护，这是因为一要支持基坑支护施工，二要等降低地下水位。如果土方施工前地下水位高，则他们需承担支护施工降水的义务和成本。如果支护不分层较均衡往下进行施工，降水总量、时间、能耗一定会增加，成本也随之增加，这只对土方施工(降水越早、越深、水会越干，挖、运、弃土均好)有利。所以聪明的双方找到了利益的平衡点——当支护需挖土方施工竖向的部分(如土钉、锚索、挂网喷浆等)时，土方施工进行配合，一层施工接一层，直到坑底。此时水位也低了，土也较干了，土方施工拼命抢挖、抢运。这种可谓二者施工配合的基本定式。对彼此都很好，各自利益均充分保证，施工都十分愉快、畅顺。
现今，基坑面积是越来越大、也越来越深、施工难度加大，工期越来越长。此时，他们高兴了，建设单位不高兴了，社会不高兴了。因为施工基坑和基坑内施工时间越长越可能有安全问题，对四周地下水的抽排总量会越大，破坏自然、社会资源。土方和基坑施工成本的节省当然值得提倡，但这种节约对甲方的核心利益——工期，对社会的利益——地下水和基坑四周安全有负面影响就显得微不足道了。好似省了小数点后面的数却少了小数点前面的数，不值啊！所以打破传统施工习惯，以基坑支护、土方、桩基、地下室结构等施工到基坑完成使用使命(在安全、成本甲方认可的前堤下)为最短时间为目的，以甲方、社会公众利益为前堤，促使基坑支护、土方施工一体化，即快速完成其施工的同时支持桩基等施工。这样的问题不得不被提出。
发明内容
本发明的目的就是为实现基坑施工到完成使用追求合理最短工期的目标，而提供的一种基坑土方、支护一体施工法。本发明以为桩基等关键工序迅速提供操作面为主要目的，尤其是核心筒桩、吊车基桩等在关键、瓶颈工序上的施工，尽量压缩坑内施工的关键工序时间，尽可降低在此类工序上的时间延误或浪费；次要目的是保障土方和支护施工。
本发明的基坑土方、支护一体施工法，包括以下的施工步骤(1)测量定位选取含有需提前插入施工桩基或结构的部位，进行该部位的土方开挖；(2)在开挖的同时，对距离上述部位较近的基坑边坡进行非平衡或集中支护，以保证上述的桩基顺利施工的安全性；(3)当上述含有桩基或结构的部位的土方挖到设计标高后进行桩基或结构施工，同时向预定方向扩挖土方；(4)根据上述扩挖土方的方向提前或同时进行相应的边坡支护施工，直至基坑边坡和基坑土方施工完毕。
本发明在基坑整体降水工程未完成之前，当含有桩基的部位在进行桩基施工前需要降水时，应当先进行局部降水。
本发明在边坡支护的同时，选择适当的出土口，并在基坑内施工出土通道，出土通道按照预定的桩基施工部位和土方开挖方向预先设定。
本发明在基坑整体降水工程未完成之前，当预先设定的的通道需要降水时，在其两侧进行局部降水，同时也对要扩挖的土方进行局部降水。
本发明改变了基坑支护、坑内土方传统的施工模式和各自为政的施工方法，使之施工一体化，在保证自身施工安全、快速的前堤下支持桩基等施工，为实现核心目标做贡献。
具体实施例方式
本发明通过以下技术方案来实现1、根据桩(如主桩、核心筒桩)、吊车桩基等系统上关键、瓶颈工序确定基支护和土方施工的主攻方向、次攻方向和普通施工方向。
2、在确定的主攻方向设备(用量明确的前堤下)合理集中使用使之能形成局部优势，使此区域的支护、土方能优先完成，以支持此区域的桩基施工。
3、为支持支护和土方施工尽早创建桩基施工场地，在挖土方时优先进行(二次或三、四次)通道抢修，使之能尽量、有效支持支护和土方开挖。
不平衡和重点突破施工时可用上大下小的“梯形”或“锅底形”形状在安全确保的前提向下突破施工，同时向外合理延展施工。
一、传统施工与本施工方法的区别。
基坑土方、支护一体施工方法的目的是在确保自身施工安全、快捷的前堤下支持桩基等施工，合为一体是为了减少内耗、增强内聚力、迅速完成任务。为此在基坑施工图相同的情况下，土方、支护一体施工方法与传统施工是有区别的。
1、首先，主攻方向选择不同。
传统上施工是按步就般，选择离出土口最远处附近为先，设备使用较平衡合理，是追求它们施工时安全、方便、节省为主的，是优先考虑自己，然后才考虑甲方、社会的利益，可以说是相对平衡施工法。
而本发明的基坑土方、支护一体施工方法是尊重常规而且打破常规，是以主楼桩(尤其核心筒桩)、塔吊基础桩等系统上关键、瓶颈工序为最优先考虑，即主攻方向。为此在使用有限的设备时，相对合理集中(重点突破)，使之在某一边或某一区域(某一点)形成优势，支持桩基施工。其次考虑为尽快形成普通桩基施工面、大量出土等需要，在使用有限的设备时，相对合理优先(不平衡)，使之在某一边或某一区域形成一定的优势。其它视设备情况按传统施工(相对平衡)。支持桩基施工的施工设备有可能比传统上要多搬运一些，施工要复杂、困难、多变一些，土方、支护施工在安全有保证的前堤下会更快，系统成本正常情况下并不会增加，这是充分优先保证甲方、社会利益从而实现自身利益的施工方法。
2、其次，施工过程中有区别2.1降排水。
过去由支护施工方慢慢悠悠地降水，生怕吃亏。改变成立为此专门负责降水的小分队，使他们都不要算计这些小成本，放心大胆地干。哪里需降水，降水人员、设备就到那里支持配合，彻底解决以往双方的纷争。
2.2过去在施工竖向部位如搅拌桩、冲钻孔桩、人孔桩等设备使用较均衡，水平方向也类似。而今打破平衡施工法，首先考虑桩基等施工需要相对集中设备进行重点突破，同时顾及全局。坑内水平支护在安全有保障的前堤下采用上大下小的“倒梯形”或“锅底形”快速往坑底推进，到坑底(施工操作面)后迅速向两边扩挖土方、施工支护。
2.3过去，支护开始时影响土方施工，到后期时土方来不及挖运反过来影响支护尽早完工。而今土方施工会根据基坑四周情况、土质条件和甲方的要求而定，有时会早于基坑内支护施工。土方施工为了给桩基创建施工场地说不定比基坑支护还早挖到底部要求的施工标高。而本发明土方和支护是相互配合、协作、又相互竞争，为支持桩基等施工时又迅速完工成自身施工。
2.4基坑内通道问题过去基坑浅时不用修专门通道，挖开边土支护一层，开始往下挖再进行支护，到底后拼命抢挖，一次挖到位。基坑深时支护施工与上相似；土方施工是分层开挖，开挖之后再根据基坑内余土情况修筑出土通道。这时如果支护施工很快时，土方施工影响支护，不能及时为支护施工提供足够的操作面。所以过去修通道是比较随意，计划性不强且较被动。
而今，为了快速出土和支护，同时还要迅速给桩基等施工提供操作面，所以目的性是非常强的。为了以上的目的，必须要有严密、完整、合理的通道建设和使用计划。如果计划不严谨，通道施工能使用滞后，又怎能实现已定目标呢？所以必须主动修路，以备需用。
3、提供的桩基等施工场地有区别。
过去支护到坑底后土方也跟着往后退挖形成的桩基等操作面相当平顺、规矩。
而今，由于急于实现桩基等施工，基坑边有可能还未完成，并可能为防雨水或支持基坑边支护和桩等施工还留设有施工通道。
二、下面对何为基坑土方、支护施工一体化进行简要说明。
1、土方、支护施工目的、目标十分明确，那就是在安全的前堤下，快速完成坑内支护和土方施工。同时尽可能提早的为桩基等提供施工操作面，为基坑施工使用时间最短化而努力。
2、组织指挥、协调上的一体化。
过去工程人员不少对土方、支护施工不熟，即使熟悉往往也人微言轻或没有逼他们快速推进。而今为了实现基坑内目的和目标，必须从组织指挥系统上进行统一和协调。对甲方、土方、支护三家而言可以经济合同细化、量化的形式进行统一协调，也可由三家成立指挥小组统一协调指挥或其它方式来实现统一协调指挥的效果。
3、水、路、土方、支护的一体化问题。
3.1、为何这里把“水”的地位抬得这么高呢？对北方人来很难理解，对南方人就容易说明了。千万不要在这种施工上小看“水”啊！此水处理不好，轻则影响施工，重则坑毁人亡，所以基坑内一定要慎重处理好水的问题。如果不提前降水，在水位高的地方支护都不能往下施工，挖出的土成泥了，既不便运走，也不便弃土。基坑浅还稍好些，一深根本不能往下施工，所以不仪要降水，而且还要按施工提出的要求进行降水。比如在基坑内需使用要修的路，必须把水位压下，降到路下不少50Cm，不然这路修了也无法用啊！为了尽早、快速、安全、方便出土，也要用井点、沟渠降、断水。
3.2、通道路——这里是指支撑土方、支护、桩基等施工的通道。这是使基坑内土方、支护、桩基等安全、快速推进的重要环节，是工程施工的纽带和核心。所以对此路必须要有很强的目的性、计划性、和主动性。目的前面已讲了，这里着重讲计划性。首先路的计划要同土方、支护、桩基等施工计划紧密相连，一环扣一环。其次在计划时要安全第一、布局要合理、充分考虑施工时的成本节省，能少则少，使用时方便、快捷、维修容易。再次，不能与支护、土方、桩基等施工冲突，如果有冲突，要想办法化解。
主动性这里是指一是优先原则。在不影响或影响不大的前提下优先抢留、抢修通道。二是主动抢修通道，不要等用时才去修。尤其对在挖土、降水后才能形成的通道，如果不早降水挖，到用时抢修出来也不好用。不如早挖、早修、多晒已备使用(水大、多等滤、降水保障有困难时要慎重处理)。通道不同平面、位置、时候作用都有可能是不同的。
3.3、土方支护施工。
由于为支持桩基等施工，土方真正大挖运在条件许可下就得抢挖抢运，再也不能等基坑支护，同样，支护也不能再较平衡往下施工了。为桩基等，必须还要有重点进行优先突破，这都需要彼此的密切配合相互支持。
所以为了基坑施工、使用的全局，土方、支护一体化是必须的，也是迫不得已的。
三、下面对基坑土方、支护施工一体化为何能快速进行说明。
1、目的、目标明确，一体化后合力增大、内耗减少。指挥机构完善，指挥能统一有效，执行能有力、迅速。
2、有的工作提前(偷步)2.1、降水传统上如有止水维幕，则等其基坑内施工好后才开始正常降水，而新法则根据甲方急的程度，基坑四周情况和坑内地质情况等综合确定。往往在止水维幕还未做或未做完前就开始降水了。
2.2、通道是指基坑内通道，这是坑内大动脉。基坑表路，通过挖基坑内土时有意留设的；基坑底路，为支持支护、土方、桩基等施工、挖坑时按要求施工成的；基坑中过渡路，有的基坑较深，得分两次或多次挖运才行。这些通道完成基坑使命后迅速被挖掉，而这些通道要在安全的前提下最大限度的减少土方二次挖捣，提高出土速度的同时降低挖土成本。所以同一平面的通道又分主、次、支路，另要专设运土调头处；通过调整车在路上的停车位置，使挖机沿通道边运行挖土、上土且尽量不要二次挖捣土。如果路下或附近有路要注意，减少对后续施工的负面影响。为了实现土方、支护、桩基等快速施工，根本上离不开通道，尤其离不开方便强力支持的通道。
为了支护，需要分层迅速挖土方，则需能迅速运去所挖土方的通道。土方、桩基等施工也同理。为此沿基坑边内需修“口”字形的路支持支护施工；为了坑内土方和桩基，需变“口”为“田”；如果“田”字四角缺少则为二“王”垂交；“王”字出头则为“丰”。如果基坑太大，可变“口”中“十”字为“井”等，原则上就是修最少的路却能使三者安全快速施工。也只有专门留设通道，最终修路、护路成本才是最省的。
为土方、支护施工降水是传统做法。新法不仅要如此，更重要、急迫的目的是为抢挖、抢修通道。所以支护施工正常的情况下，重点要降低路底下面或主路的水位，挖掉通路上的土方，使之尽早凉晒，降滤低路基下水位。注意雨季施工，尤其注意底路不能太低，一下雨就没法用。之后才考虑其它土方的挖运问题。要使所修之路能尽快使用，同时又能抢修后续通路。
这样一来，在支护需要操作面时能迅速出土配合，不耽误支护施工；土方在同一平面能多点出土；在竖向可通过不同层面的通道出土，使坑内能迅速为桩基等施工提供足够使用的操作面。这样还能不快吗？3、支护等施工平衡中有不平衡、或进行重点突破。
3.1、下面简要对为什么要进行重点突破等进行说明。
大家清楚每一个工序都有一个工序时间和工序间间隙的合理时间要求。施工人员、设备等一定，在均正常的情况决定工序时间往往取诀于该工序的工程量，也就是说工序工程量越大，该工序施工时间越长，而工序间间隙时间在条件相同或相似时基本上按习惯是一定的。下面就拿最正常简单的支护来说明。竖向搅拌桩，水平土钉加挂网喷浆(细石砼)。假定基坑的一边长为200米，搅拌桩机一天水平段长能施工10米长，两台机则需10天完成，四台机则5天可完成。以此类推，但要注意除往外的两台机可继续向外施工外，其余所集中的机均要重新换位施工。这是要多花钱的，所以只能平衡后合理集中，不然不合算。假如200米边土钉施工10天，如果集中在100米则5天，如果集中在50米则2.5天，以此类推。
以上面可以看出对搅拌桩计算凝期假定10天，如施工桩不少于10天，则两台机需20天，四台机需15天才可挖坑桩内土挖完施工第一层土钉。对土钉施工是一边平衡、一段不平衡还是一小段重点突破完成时间又不一样。所以有时要平衡(低价)、不平衡(普价)、重点突破(高价)的施工彼此结合，以合理的成本在安全的前提下实现我们的目的。如果竖向有冲、钻孔桩，水平有锚索等可能的时间差会更长。
不平衡和重点突破主要目的是为桩基等施工迅速提供操作面，剑锋直指主楼桩，尤其是核心筒桩、吊车基桩等在关键、瓶颈工序上的施工。支护施工如此，土方、桩基等也如此。想尽一切办法合理压缩坑内施工的关键工序时间，尽可降低在此类工序上的时间延误或浪费。正所谓“擒贼先擒王”，次要目的才是保障土方和支护施工。不平衡和重点突破施工时可用上大下小的“梯形”或“锅底形”形状在安全确保的前提向下突破施工。同时向外合理延展施工。这样就能使支护在既定的区段、最合理、较短的时间攻击到桩基预定施工面。
传统施工有时也有类似情况，但与新法是有区别的，主要就在目标、目的不同，计划上、态度上也有区别。
3.2、如何实现不平衡或重点突破快速施工。
3.2.1、安全是先决前提。如打破传统施工方法大家有一个接受适应的过程，熟悉的条件都有可能出问题，更何况在新的条件下呢？！所以要在过去安全方案的基础上，增加将变化后的安全问题及应对方案。务必对相关人员进行安全教育，使之满足新法施工安全需要。
3.2.2、基坑土方、支护一体化施工是基础。没有一体化，不平衡施工已有难度，重点突破施工就更难了，更不要说快速施工了。如果一体化，许多纠纷、磨擦便没了或少了，大家也明白自身的施工不是目的、目标，而是手段，也就更能接受一体化而打破传统观念和施工模式了。当需降水时立即降水，当选定某处为支护突破口时，竖向、水平方向施工人员、设备均能较大较快集中。土方施工也能积极准备、配合。过去支护受限降水和土方(外部)配合，现在水不仅没有影响支护，而且可能远在支护之下；而土方施工为了支持桩基施工，此时可能最低处已在支护之下了；为了支持支护，支护(坑)内就是通道，随时可挖掉支护施工操作面上的土方并运走，再也不会像过去支护想施工而土方施工不能及时提供操作面了。
3.2.3、机构合一、统一指挥、严密的操作计划，有力执行是保证。
要快速，就不能窝工，浪费不必要的台班。要快速，施工时必须安全方便。要快速，必须要满足要求，甚至超过要求的施工操作点和操作面。要快速，就必须使土方、支护、桩基施工相互支持、配合、环环紧扣等等这些都有离不开严密、可行、可靠的操作计划，且在执行中不折不扣。有时为了后续施工必须有所代价、有所决策，有时情况、气候等因素有所变化，这些都要靠严密的计划预控，靠铁的意志去执行。
四、施工成本。
单从土方、支护来讲成本可能会适度增加，但费用增加不会多大。但对基坑内整个施工而言，由于抽排水减少较多，安全费用较少等，总成本会略低或持平。即使高一些也没关系，因为我们充分保障了甲方和社会的利益。
五、施工应注意的问题。
1、测量放线工作。
传统基坑支护施工此类工作不多，土方施工更随意，很少。新式施工法靠的是精密计划、精确控制、要求一环紧扣一环。这使支护测量放线工作增加不少，而土方测量放线大增。这是因为土方施工往往凭感觉去做，有的根本就不测量放线；而今，支护、土方、桩基都要靠通道，不同时段平面靠不同通道。而通道的位置、标高都在随需要变化，这不通过测量控制能行吗？土方，尤其是桩基操作面标高这些由于通道可能分隔，测量工作会增加不少的。所以测量人员，仪器均应加强，满足施工需要。
2、安全问题。
快速易有安全问题，立体施工易有安全问题，土方夜间施工易有安全问题。对此，应有严格的事前教育，使操作人员有高度的认识，事先要有严密的安全措施，夜间通道要有醒目的指示标志、通道标志、进入不同点的不同车辆调头场地标志、运行时要有足够的安全指挥、管理人员，事后每天必须进行安全讲评。对安全隐患或不安全苗头进行预控。总之用科学的方法，严厉、严密的手段确保安全施工。
3、雨天施工措施。
3.1、支护由于下雨，可能导致基坑外水位上涨，这时基坑要加强观察观测，在确保已施工支护安全的前提和将施工的支护安全的条件下进行施工。
3.2、通道土路、泥路均经不起水淋，所以修路应向外加大向路边倾排雨水坡度，反坡阻隔上水下流。桩基操作面通道应高出底面30～50Cm为宜，如有可能，成本许可，可用雨布覆盖通道，雨停后撤掉雨布。用一切合理、低成本的方法保护好通道。
3.3、抽水设备应提前就位，功率足够，防止水漫通道，雨水大时要有人严防死守，不得脱岗。
六、其它与常规施工相似的问题不再重复讲了。
权利要求
1.一种基坑土方、支护一体施工法，其特征在于包括以下的施工步骤(1)测量定位选取含有需提前插入施工桩基或结构的部位，进行该部位的土方开挖；(2)对距离上述部位较近的基坑边坡进行非平衡或集中支护，以保证上述的桩基顺利施工的安全性；(3)当上述含有桩基或结构的部位的土方挖到设计标高后进行桩基或结构施工，向预定方向扩挖土方；(4)根据上述扩挖土方的方向提前或同时进行相应的边坡支护施工，直至基坑边坡和基坑土方施工完毕。
2.如权利要求1所述的基坑土方、支护一体施工法，其特征在于在基坑整体降水工程未完成之前，当含有桩基的部位在进行桩基施工前需要降水时，应当先进行局部降水。
3.如权利要求1或2所述的基坑土方、支护一体施工法，其特征在于在边坡支护的同时，选择适当的出土口，并在基坑内施工出土通道，出土通道按照预定的桩基施工部位和土方开挖方向预先设定。
4.如权利要求3所述的基坑土方、支护一体施工法，其特征在于在基坑整体降水工程未完成之前，当预先设定的的通道需要降水时，在其两侧进行局部降水，同时也对要扩挖的土方进行局部降水。
全文摘要
本发明涉及一种建筑工程基坑土方、支护为一体的快速施工方法。本发明包括以下的施工步骤(1)测量定位选取含有需提前插入施工桩基或结构的部位，进行该部位的土方开挖；(2)对距离上述部位较近的基坑边坡进行非平衡或集中支护，以保证上述的桩基顺利施工的安全性；(3)当上述含有桩基或结构的部位的土方挖到设计标高后进行桩基或结构施工，向预定方向扩挖土方；(4)根据上述扩挖土方的方向提前或同时进行相应的边坡支护施工，直至基坑边坡和基坑土方施工完毕。本发明改变了基坑支护、坑内土方传统的施工模式和各自为政的施工方法，使之施工一体化，在保证自身施工安全、快速的前提下支持桩基等施工，为实现核心目标做贡献。
文档编号E02D19/00GK1807771SQ200610033488
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月27日 优先权日2006年1月27日
发明者郑鸿彰 申请人:郑鸿彰