[設(shè)計]8 基坑土方開挖

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1、3.2基坑土方開挖工程 土方開挖是基坑工程施工中的重要工序，在大、中型建設(shè)項目，由于土方開挖的工程量大、工期長，往往對整個建設(shè)項目的順利進(jìn)行和經(jīng)濟(jì)效果有著較大的影響，因此必須嚴(yán)格按照支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求和施工組織設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行精心準(zhǔn)備、精心組織施工。3.2.1 準(zhǔn)備工作勘查現(xiàn)場（地上、地下）準(zhǔn)備（三通一平）清理（障礙物）基坑土方開挖3.2.2 土方機(jī)械 基坑土方的開挖，力爭機(jī)械施工，以減輕繁重的體力勞動并加快施工速度。采用機(jī)械挖土?xí)r，由于不能準(zhǔn)確地挖至設(shè)計標(biāo)高，往往會使基土遭受破壞，因此，要預(yù)留200mm（鏟運(yùn)機(jī)）300mm（挖土機(jī)）土層由人工鏟除。（1）挖土機(jī)挖土機(jī)正鏟挖土機(jī)按工作結(jié)構(gòu)分：反鏟

2、挖土機(jī)拉鏟挖土機(jī)抓鏟挖土機(jī)按動力裝置分：挖土機(jī)機(jī)械單斗挖土機(jī)液壓單斗挖土機(jī)（見圖3.12）圖3.12（a）正鏟挖土機(jī)（b）反鏟挖土機(jī)（c）拉鏟挖土機(jī)（d）抓鏟挖土機(jī)特點(diǎn)：“前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土”。其挖掘力大，生產(chǎn)率高，能開挖停機(jī)面以上的IIV級土，宜用于開挖高度大于2m的干燥基坑，但需設(shè)置上下坡道。正鏟挖土機(jī)開挖方式：根據(jù)挖土機(jī)的開挖路線與運(yùn)輸工具的相對位置不同，可分為正向挖土側(cè)向卸土和正向挖土后方卸土兩種。開行通道：根據(jù)挖土機(jī)的工作面尺寸與基坑的橫斷面尺寸，就可劃分挖土機(jī)的開行通道（圖3.13）。圖示是某基坑劃分為三條開行通道進(jìn)行挖土的情況。第I次開行，采用正向挖土后方卸土方式，一次開挖到底；

3、第II、III次開行都用正向挖土，側(cè)向卸土方式，一次開挖到底。進(jìn)出口坡道的坡度為1:8。開挖較深的基坑時，應(yīng)分層劃分開行通道，逐層下挖。圖3.13 開行通道反鏟挖土機(jī)特點(diǎn)：“后退向下，強(qiáng)制切土”。其挖掘力比正鏟小，能開挖停機(jī)面以下的III級土，宜用于開挖深度不大于4m的基坑，對地下水位較高處也適用。開挖方式：溝端開挖與溝側(cè)開挖（圖3.14）。溝端開挖：就是挖土機(jī)停在溝端，向后倒退挖土，汽車停在兩旁裝土（圖a）。該方法因挖土方便，挖土深度和寬度較大，而較多采用。當(dāng)開挖大面積的基坑時，可分段開挖；當(dāng)開挖深基礎(chǔ)時，可分層開挖。溝側(cè)開挖：就是挖土機(jī)沿溝一側(cè)直線移動挖土（圖b）。此法能將土棄于溝邊較遠(yuǎn)處

4、，但挖土寬度受限制（一般為0.8），且不能很好地控制邊坡，機(jī)身停在溝邊而穩(wěn)定性較差；因此只在無法采用溝端開挖或所挖的土不需要運(yùn)走時采用。圖3.14 開挖方式（a）溝端開挖（b）溝側(cè)開挖拉鏟挖土機(jī)特點(diǎn)：“后退向下，自重切土”。其挖土半徑和挖土深度較大，能開挖停機(jī)面以下的III級土，工作時，利用慣性力將鏟斗甩出去，挖得比較遠(yuǎn)。但不如反鏟靈活準(zhǔn)確，宜用于開挖大而深的基坑或水下挖土。開挖方式：溝端開挖與溝側(cè)開挖。（圖3.15）圖3.15 拉鏟挖土機(jī)施工抓鏟挖土機(jī)特點(diǎn)：“直上直下，自重切土”。其挖掘力較小，只能開挖的I級土，抓鏟挖土機(jī)的抓鏟能在回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)開挖基坑上任何位置的土方。宜于開挖窄而深的基坑

5、或水中淤泥，適合水下開挖。（圖3.16）3.16 抓鏟挖土機(jī)施工（2）推土機(jī) 可用于棄土區(qū)的平整場地；開挖1.5m內(nèi)的基坑（槽）；移挖作填，回填基坑（槽）、管溝；修筑高度在1.5m內(nèi)的堤壩等；可鏟掘I類土，對IV類以上土需預(yù)松后才能作業(yè)，并配合正、反鏟挖土機(jī)開拓工作面和停機(jī)面。見圖3.13。圖3.17 推土機(jī)按推土刀的安裝形式分：推土機(jī)固定推土刀式回轉(zhuǎn)推土刀式按其工作裝置的操作方式分：推土機(jī)液壓操縱式機(jī)械操縱式按其行走裝置分：推土機(jī)履帶式輪胎式（3）鏟運(yùn)機(jī) 鏟運(yùn)機(jī)主要用于中距離大量土方的填挖和運(yùn)輸工作，最適用于濕度較小、含水量在25%以下的松散砂土和粘性土，但不宜在干燥的粉砂土及潮濕的粘土中作

6、業(yè)，特別不宜在礫石層、凍土及沼澤地帶使用；只能鏟削I類、類土，若須鏟運(yùn)類以上的土，則需先松土。鏟運(yùn)機(jī)見圖3.18按其行走機(jī)構(gòu)分拖式自行式按鏟斗操縱方式分液壓操縱機(jī)械操縱按鏟斗卸土方式分強(qiáng)制卸土半強(qiáng)制卸土自由卸土按其斗容量分小型中型大型特大型 經(jīng)濟(jì)運(yùn)距是鏟運(yùn)機(jī)應(yīng)考慮的一個重要因素，它隨鏟運(yùn)機(jī)的類型、斗容量不同而異。鏟運(yùn)機(jī)常用的開行路線有環(huán)形路線和8字形路線。圖3.18 鏟運(yùn)機(jī)（4）裝運(yùn)機(jī)及載重汽車 裝運(yùn)機(jī)使用于裝卸土方和散料，也可用于較軟土體的表層剝離、地面平整、場地清理和土方運(yùn)送等，其作業(yè)方法與推土機(jī)類似，有鏟運(yùn)、轉(zhuǎn)運(yùn)、卸料、返還等四個過程。載重汽車是土方運(yùn)輸?shù)闹饕獧C(jī)械，當(dāng)用挖土機(jī)挖土?xí)r，一般

7、采用自卸汽車配合，需配備的數(shù)量應(yīng)保證挖土機(jī)的連續(xù)工作。載重汽車對道路有一定的要求，其輪距和載重量是施工臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)之一。裝運(yùn)機(jī)載重汽車3.2.3 挖土方法 基坑的挖土方法大體可分為分層開挖、分段開挖、盆式開挖和島式開挖這幾種，具體應(yīng)根據(jù)基坑面積大小、開挖深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、環(huán)境條件等因素選用。（1）分層開挖 分層開挖一般適用于基坑較深、土質(zhì)較軟弱、分層開挖、整體澆灌混凝土墊層的工程。開挖順序：從基坑的某一邊向另一邊平行開挖，也可從基坑兩頭對稱開挖或從基坑中間向兩邊平行對稱開挖，也可交替分層開挖。挖運(yùn)土方方式設(shè)坡道不設(shè)坡道土坡道棧橋式坡道鋼平臺棧橋階梯式（2）分段開挖 分段或分塊開挖，

8、即開挖一塊后立即施工一塊混凝土墊層或基礎(chǔ)，必要時可在已封底的基底與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置斜撐。分段或分塊的大小、位置和開挖順序應(yīng)根據(jù)開挖場地工作面條件、地下室平面與深淺和施工工期的要求來確定。（4）盆式開挖 盆式開挖適合基坑面積大、支撐或拉錨作業(yè)困難且無法放坡的基坑。開挖過程：開挖基坑中央，形成盆式施工中央?yún)^(qū)域的基礎(chǔ)底板及地下室結(jié)構(gòu)，形成“中心島”開挖留坡位的土方，設(shè)置支撐 施工邊緣部位地下室c)邊緣土方開挖；d)邊緣地下結(jié)構(gòu)施工a)中心開挖；b)中心地下結(jié)構(gòu)施工1 邊坡留土；2基礎(chǔ)底板；3支護(hù)墻；4支撐；5坑底 圖3.19 盆式開挖方法 盆式開挖方法支撐用量小、費(fèi)用低、盆式部位土方開挖方便，這在基

9、坑面積很大的情況下尤顯出優(yōu)越性，因此，在大面積基坑施工中非常適用。但這種施工方法對地下結(jié)構(gòu)需設(shè)置后澆帶或在施工中留設(shè)施工縫，將地下結(jié)構(gòu)分兩階段施工，對結(jié)構(gòu)整體性及防水性亦有一定的影響。先行挖去基坑周邊土層，進(jìn)行桁架式支撐結(jié)構(gòu)的架設(shè)或澆注，待周邊支撐形成后再開挖中間島區(qū)的土方，利用中間島區(qū)的土方對開挖中基坑中心區(qū)域底部的壓力來有效地控制周邊支護(hù)壁在支撐前的初始變形。（3）島式開挖3.2.4 挖土注意事項（1）施工機(jī)械應(yīng)根據(jù)地下水高低、施工機(jī)械條件、進(jìn)度要求合理地選擇。推土機(jī)或裝載機(jī)：深度2m以內(nèi)，大面積基坑開挖；鏟運(yùn)機(jī)：長度和寬度均較大的大面積土方一次開挖；液壓正鏟挖土機(jī)：面積大且深的基礎(chǔ)；液壓

10、反鏟挖土機(jī)：操作面較狹窄，且有地下水，土的濕度大。（2）土方開挖應(yīng)繪制土方開挖圖，應(yīng)盡可能使用機(jī)械開挖，在基坑邊角部位和基底以上2030cm處土方采用人工或其他方法挖除。（3）基坑開挖時，兩人操作間距應(yīng)大于2.5m，多臺機(jī)械開挖時，挖土機(jī)間距應(yīng)大于10m，并在其作業(yè)范圍內(nèi)不許其他作業(yè)。挖土應(yīng)由上而下，逐層進(jìn)行。3.2.5 開挖方式基坑開挖方式主要有放坡開挖和支護(hù)開挖兩種。（1）放坡開挖特點(diǎn)：施工現(xiàn)場具有足夠的放坡場地，且基坑開挖不會影響周圍環(huán)境、鄰近建筑物等；施工方便，造價較低；單級放坡開挖時，坡高通常不超過36m，否則應(yīng)分級放坡開挖；當(dāng)開挖深度大于5m時，應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗算并作有效處理。施

11、工工藝：在地下水位高、坑底軟的地區(qū)，基坑可采用反鏟挖土機(jī)配合運(yùn)土卡車在地面作業(yè)；在地下水較低、坑底較硬的地區(qū)，可使運(yùn)土卡車下坑，正鏟挖土機(jī)在坑底作業(yè)。防止邊坡失穩(wěn)的措施：不要在已開挖的基坑邊坡的影響范圍內(nèi)進(jìn)行動力打入或靜力壓入的施工；不要在基坑邊坡頂堆加過重的荷載；土方出土不宜沿已開挖的邊坡頂部；注意地表水的合理排放和井點(diǎn)降水措施；邊坡修坡、設(shè)置邊坡護(hù)面，邊坡坡腳抗滑加固。（2）支護(hù)開挖支護(hù)開挖是在建筑物密集的場地、基坑深度較深時常采用的方法。特點(diǎn)：先在基坑周圍設(shè)置各種擋土的支護(hù)結(jié)構(gòu)，然后開挖土方，必要時加支撐系統(tǒng)或拉錨結(jié)構(gòu)；占地面積小，但造價高、工期長，且存在時間與空間效應(yīng)問題。挖土形式：直壁無支撐開挖直壁內(nèi)支撐開挖直壁拉錨開挖施工工藝：直壁無支撐開挖時，一般地下水位較高，基坑深度在5-6m，可采用反鏟挖土機(jī)配合運(yùn)土卡車；直壁加內(nèi)支撐開挖時，一般使用反鏟和抓鏟挖土機(jī)，采用周邊桁架支撐形式時，可擬定島式開挖，采用十字對撐式時，可擬定盆式開挖；直壁加拉錨開挖時，一般按錨桿的設(shè)置位置進(jìn)行分層開挖。