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1、3.2基坑土方開挖工程 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:“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)
2、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;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:“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
3、,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,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 :“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
4、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:“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
5、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)鏟運機(jī) 鏟運機(jī)主要用于中距離大量土方的填挖和運輸工作,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,若須鏟運類以上的土,則需先松土。鏟運機(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)
6、運距是鏟運機(jī)應(yīng)考慮的一個重要因素,它隨鏟運機(jī)的類型、斗容量不同而異。鏟運機(jī)常用的開行路線有環(huán)形路線和8字形路線。圖3.18 鏟運機(jī) (4)裝運機(jī)及載重汽車 裝運機(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、場地清理和土方運送等,其作業(yè)方法與推土機(jī)類似,有鏟運、轉(zhuǎn)運、卸料、返還等四個過程。 載重汽車是土方運輸?shù)闹饕獧C(jī)械,當(dāng)用挖土機(jī)挖土?xí)r,一般采用自卸汽車配合,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
7、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,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
8、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、費用低、盆式部位土方開挖方便,這在基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
9、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
10、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: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
11、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: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。