大型基坑土方開挖施工方法

摘要：土方開挖是深基坑工程施工的重要工序，按施工方法可分人力開挖、機械開挖、爆破開挖和水力開挖等。工程基礎占地面積和體積較大，埋置較深，挖出的土也就多一點，是一個技術復雜、綜合性很強的巖土工程難題，特別是在軟土地區，基坑工程風險性較大，基坑失效、失穩的事故時有發生，究其原因，除設計不夠完善外，主要是基坑支護結構施工質量達不到設計要求、土方開挖不合理以及降排水處理不當等造成的。因此，合理對深基坑開挖方案進行選擇，對順利安全的進行土方開挖工作，加速工程進度，具有極為重要的意義。

關鍵詞：土方開挖 方法 要求 質量 安全

0 引言

土方開挖根據施工情況，滿足開挖條件后分段分層開挖，針對本工程工期緊土方量大，結合現有實際情況及施工要求，為保證土方開挖順利完成，決定采用機械與人工相結合的流水作業方法，土方開挖在現場實際施工過程中也會遇到很多問題，必須進行現場調查并根據現有施工條件制定出切實可行、經濟合理的施工方案。土方施工往往具有工程量大、勞動繁重和施工條件復雜等特點，受氣候、水文、地質、地下障礙等因素影響較大，不可確定的因素也較多，有時施工條件極為復雜。

1 工程概況

1.1 基坑概況

本工程基坑開挖面積約33990m2，±0.00相對黃海高程4.50m，場地標高-0.5～-0.70m，地下室基礎底板板面標高為-5.20m，板厚為400mm，墊層片石厚度為25cm，底板底標高-5.85m，基坑周邊承臺底標高均為-6.55m，主樓范圍內筏板底標高為-6.95m，電梯井坑

底標高為-8.85和-9.45m，基坑開挖深度為-5.2m～

-5.40m，電梯井坑與底板間為3.6m、2.5m、1.9m，挖土方量約20萬m3。

1.2 基坑周邊環境

基坑東側為本項目部臨時彩鋼房，離基坑邊5.5m處有條電力管線；基坑東南角為一座110kv變電站，變電站圍墻與本工程紅線大致重合，基坑距離該側用地紅線2.3m～4.6m；基坑南側為開發區D河道；基坑西側為上東路，已建成通車，道路下分布通信管線、污水管、雨水管、給水管；北側為臨時水泥路。

2 土方開挖的施工準備

2.1 機械準備

由于土方開挖量大、工期緊，開挖機械和運輸車輛的投入數量是確保工期如期完成的硬件設施，因此項目部決定配備4臺0.8m3反鏟挖土機挖土，10T自卸車25輛。

2.2 人員準備

施工管理人員：4名施工員輪流跟班，安全員2名輪流跟班，電工2名輪流跟班，修邊清底普工40名（20名一班輪流施工），鑿樁頭石工20名（10名一班輪流施工）。

2.3 材料準備

①準備16mm路基鋼板若干，鋪設施工道路，確保運土車輛行駛。

②采購φ12（小頭直徑）松木樁長4～6m若干備用和編織袋3000只，1000只裝滿黃砂備用。

③袋裝水泥10T，黃砂、石子各20m3備用。

2.4 現場準備

①由于機械挖土容易碰壓測量點，因此在開挖范圍內先將各軸線和水準點引測到施工區域外，并加以保護。

②在現場大門口設洗車臺，汽車出場時用高壓水槍清洗輪胎及車身，以維護城市清潔。

③配備足夠的夜間照明燈具。

3 土方開挖的施工方法和施工順序

3.1 土方開挖的施工方法

3.1.1 人力開挖。土方量小而不便于機械化施工的地方，用人工開挖比較普遍。

3.1.2 機械開挖。建筑場地和基坑開挖，當面積和土方量較大時，為節約勞力，降低勞動強度，加快工程建設速度，一般采用機械化開挖方式，并采用先進的作業方法。

3.1.3 爆破開挖。爆破是開挖石方最有效的手段，也常用于土石方的松動和拋擲。定向爆破可用來撤除舊的建筑物，在水利工程施工中，通常采用爆破來開挖基坑，開挖地下建筑物所需要的空間，如隧洞開挖，也可用定向爆破建筑大壩。

3.1.4 水力開挖。水力開挖是利用水槍的高速射流交水上土方沖成泥漿或挖泥船的絞刀將水下土方絞成泥漿而后運走或筑壩的土方開挖方法。

3.2 本工程的施工方法

①本工程地下室土方開挖量約20萬m3，根據設計要求，項目部決定采取以機械為主、人工為輔的方法開挖。②根據施工情況，滿足開挖條件后分段分層開挖，針對本工程工期緊土方量大，結合現有實際情況及施工要求，為保證土方開挖順利完成，決定采用機械與人工相結合的流水作業方法，同時根據設計、規范要求分三層進行土方開挖。③土方開挖工程需要采用退挖分層進行分段施工，根據土方開挖的走向，向出土口退挖。在施工時，每段端部基坑又將被分為兩個作業面進行挖土，每作業面上均配置一臺反鏟下挖機，一臺推土機配合堆土，按流向直接挖至分層面標高，即挖即裝車即轉運。④相鄰基坑開挖時，應遵循先深后淺或同時進行的施工程序。挖土應自上而下水平分段分層進行，邊挖邊檢查坑底寬度和軸線，不夠時及時修整，每1m左右修邊一次，至設計標高，再統一進行一次修坡清底，檢查坑底寬和標高，要求坑底凹凸不超過15mm。⑤機械開挖至最后一步時，測量人員隨即放出基礎承臺線，由人工挖除300mm預留土層，并清理整平，及時進行墊層的澆筑，防止基底土水份蒸發損失，導致土體積膨脹。⑥在土方開挖的過程中，應派人對擋土支護結構進行配合監測，如發現擋土支護結構有偏移過大的現象，立即采取回填加固等有效措施進行處理，待加固措施完成后，基坑偏移趨于穩定時才能繼續進行開挖。機械挖土過程中，配有經驗豐富的施工人員現場指揮，切實保護好樁身、超前鋼管及錨桿支護系統不受碰撞，及配以一定的人工挖土。⑦基坑挖至基底標高，應報請監理公司由其會同設計、勘察、建設單位、質量監督等部門，檢查基底土質是否符合設計要求；對不符合要求的松軟土層、墳坑、孔洞等，應作出地基處理記錄，認真進行處理，完全符合設計要求后，參加各方應簽證隱蔽工程記錄，作為竣工資料保存。

3.3 土方開挖的施工順序

施工順序遵循：開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖。

第一層卸土開挖從自然地面-0.6m挖至-2.45m，即冠梁底處，此層開挖深度為1.85m→第二層開挖待支撐梁砼強度等級達到80%以上開始開挖至-5.45m，此層開挖深度為3.0m→第三層人工挖除最后400厚的余土及承臺、地梁土方。

另留置三角土、支撐梁下電梯基坑土方采取人工挖除塔吊配合吊運至挖土機邊裝車運出。

根據設計后澆帶劃分3個施工段，共用沉降后澆帶和伸縮后澆帶將地下室分為30個施工區（見施工段劃分平面示意圖）。

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施工段劃分平面示意圖

根據后澆帶劃分施工順序：

第一層開挖順序第一施工段、第二施工段由7區開始，由西向東退挖；第三施工段由16區開始，由東向西退挖。此層開挖主要是便于支撐梁施工，所以優先沿基坑邊緣和內支撐梁先施工（見第一層土方開挖線路示意圖，附后）。

第二層開挖順序：第一施工段：11區→12區（預留三角土）→19區；第二施工段：7區→8區→14區→9區→6區→5區→10區→4區→3區→15區（預留三角土）→2區→1區；第三施工段：16區→22區→23區→25區→24區→21區→17區→18區→20區→26區→27區→28區（預留三角土）→29區→30區。（見第二、三層土方開挖線路示意圖，附后）。

第三層人工挖土與第二層相同順序進行。

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4 土方開挖情況的處理

4.1 施工時注意的問題

①做好護坡樁的位移觀測：在護坡樁頂上彈出位移觀測線，并在基坑外穩固處設置觀測點，按開挖進度做好位移觀測。②注意檢查護坡樁的滲漏水情況，發現滲漏水現象，應立即進行堵塞。③及時做好坑頂的防水堤和防護欄桿。④及時做好坑底的集水、排水工作。

4.2 異常下注意的問題

開挖過程中，施工人員要隨時注意觀察基坑土質變化及邊坡穩定情況，出現異常情況，立即報告。

①場內如有暗浜或軟弱夾層，應將於泥全部清除干凈，用砂石分層夯實至設計標高。②開挖過程中如遇滑坡跡象，應立即暫停施工，報告業主并主動采取應急措施，在轉移工人的同時，將滑坡現場進行封鎖；測量人員根據滑坡跡象設置觀測點，以便觀測坡體平面及豎向位移，為應急措施提供重要的原始資料。

5 土方開挖的施工要求及質量保證措施

5.1 土方開挖的施工要求

①按以上施工段的施工順序進行第一層土方開挖，按圍護設計方案進行冠梁、內支撐梁施工。機械開挖時將廢土及時外運，嚴禁堆放置施工現場。其余施工段按上述相同方法施工。②第一施工段：東南西面，以后澆帶過一跨起坡，做1：2梯形自然放坡處理（見下圖）。

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③第二施工段：7區土方按土方開挖示意圖分層挖至坑底，組織施工、承臺、地梁磚模、墊層、鋼筋綁扎，7區底板澆搗換撐帶，待7區換撐帶砼強度達到80%以后開挖8區土方，按7區施工方法，待8區換撐帶砼強度達到80%以后開挖剩余施工區。④在開挖至坑底50cm時，測量人員抄出50cm水平標高用紅油漆標記在每根工程樁上，用以控制機械挖土和人工挖土的厚度控制，嚴禁超挖。⑤機械挖至坑底-5.45m處，留足45cm人工挖除，施工人員隨時校核基底標高，并按軸線用石灰放出每個承臺的土方開挖邊線和每條地梁的土方開挖邊線，此時安排足夠的清土人員與挖機配合作業，人工將土拋至挖機作業半徑內一并挖出，這樣有利于工期，能夠保證和減少工人勞動強度。⑥待地梁、承臺土方開挖完成后，立即進行下道工序施工，即砌筑磚模、澆筑墊層，盡量減少地基土的暴露時間。

5.2 土方開挖的質量保證措施

①開工前要做好各級技術準備和技術交底工作。施工員、測量工要熟悉圖紙，掌握現場測量樁及水準點的位置尺寸。②施工中要配備專職測量工程師進行質量控制。要及時復撒灰線，將基坑開挖下口線測放到坑底，及時控制開挖標高。③認真執行開挖樣板制，即凡重新開挖邊坡坑底時，由操作技術較好的工人開挖一段后，經測量工程師或質檢人員檢查合格后作為樣板，繼續開挖。操作者換班時，要交接挖深、邊坡、操作方法，以確保開挖質量。④開挖邊坡時，盡量采用溝端刀開行，挖土機的開行中心線要對準邊坡下口線。要堅持先修坡后挖土的操作方法。⑤機械挖土過程中，土建要配備足夠的人工，隨時配合清坑修坡，將土送至挖土機開挖半徑內。這種方法既可一次交成品，確保工程質量，又可節省勞動力，降低工程成本。⑥底層開挖后即為設計場地面標高，要注意成品保護。

6 總結

本論文根據本工程的情況，為了滿足開挖條件后分段分層開挖，針對本工程工期緊土方量大，結合現有實際情況及施工要求，為保證土方開挖順利完成，決定采用機械與人工相結合的流水作業方法，同時根據設計、規范要求分三層進行土方開挖，能夠更加順利安全的進行土方開挖工作，加速工程進度。

參考文獻：

[1]《建筑工程施工質量驗收統一標準》（GB 50300-2001）.

[2]《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB 50202-2002）.

[3]《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001）.

[4]《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79-2002）.

[5]《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2002）.

[6]《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120-99）.

[7]《建筑基坑工程檢測技術規范》（GB 50497-2009）.

[8]國家、地方現行使用的其他有關規范或規程.

[9]本工程施工圖紙和招投標文件.