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1、6-2-9 深基坑土方开挖深基坑挖土是基坑工程的重要部分，对于土方数量大的基坑，基坑工程工期的长短在很大程度上取决于挖土的速度。另外，支护结构的强度和变形控制是否满足要求，降水是否达到预期的目的，都靠挖土阶段来进行检验，因此，基坑工程成败与否也在一定程度上有赖于基坑挖土。在基坑土方开挖之前，要详细了解施工区域的地形和周围环境；土层种类及其特性；地下设施情况；支护结构的施工质量；土方运输的出口；政府及有关部门关于土方外运的要求和规定（有的大城市规定只有夜间才允许土方外运）。要优化选择挖土机械和运输设备；要确定堆土场地或弃土处；要确定挖土方案和施工组织；要对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监
2、测和保护。基坑工程的挖土方案，主要有放坡挖土、中心岛式（也称墩式）挖土、盆式挖土和逆作法挖土。前者无支护结构，后三种皆有支护结构。6-2-9-1 放坡挖土放坡开挖是最经济的挖土方案。当基坑开挖深度不大（软土地区挖深不超过4m；地下水位低的土质较好地区挖深亦可较大）、周围环境又允许时，经验算能确保土坡的稳定性时，均可采用放坡开挖。开挖深度较大的基坑，当采用放坡挖土时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。放坡开挖要验算边坡稳定，可采用圆弧滑动简单条分法进行验算。对于正常固结土，可用总应力法确定土体的抗剪强度，采用固结快剪峰值指标。至于安全系数，可根据土层性质和基坑大小等条件确定
3、，上海的基坑工程设计规程规定，对一级基坑安全系数取1.381.43；二、三级基坑取1.251.30。快速卸荷的边坡稳定验算，当采用直剪快剪试验的峰值指标时，安全系数可相应减小20%。采用简单条分法验算边坡稳定时，对土层性质变化较大的土坡，应分别采用各土层的重度和抗剪强度。当含有可能出现流砂的土层时，宜采用井点降水等措施。对土质较差且施工工期较长的基坑，对边坡宜采用钢丝网水泥喷浆或用高分子聚合材料覆盖等措施进行护坡。坑顶不宜堆土或存在堆载（材料或设备），遇有不可避免的附加荷载时，在进行边坡稳定性验算时，应计入附加荷载的影响。在地下水位较高的软土地区，应在降水达到要求后再进行土方开挖，宜采用分层开
4、挖的方式进行开挖。分层挖土厚度不宜超过2.5m。挖土时要注意保护工程桩，防止碰撞或因挖土过快、高差过大使工程桩受侧压力而倾斜。如有地下水，放坡开挖应采取有效措施降低坑内水位和排除地表水，严防地表水或坑内排出的水倒流回渗入基坑。基坑采用机械挖土，坑底应保留200300mm厚基土，用人工清理整平，防止坑底土扰动。待挖至设计标高后，应清除浮土，经验槽合格后，及时进行垫层施工。基坑机械挖土，常用的单斗液压挖掘机如表6-134所示。北京地区的西苑饭店和长城饭店即为放坡开挖和部分放坡开挖的大型基坑。西苑饭店的基础分主楼（A）、大厅（B）和北厅（C）三个部分。主楼基础设置在卵石层上，基础底标高-12m；大厅
5、和北厅的基础设置在细砂及轻粘砂层上，大厅基础的底标高为-9.13m，北厅基础的底标高为-9.50m和-7.55m。基坑用反铲挖土机放坡开挖。主楼部分分三层开挖，大厅和北厅部分分两层开挖。开挖前先用推土机破冻土层。自然地坪的绝对标高为51.20m，相对标高为-0.8m。第一层开挖，A、B、C三部分全挖至-5.80m处，实际挖深5m。第二层留设坡道，挖土机下槽开挖，B、C部分挖至-8.73m处，挖深2.93m，余下的土方由人工进行清理；A部分挖至-7.30m处，挖深1.50m。第三层A部分挖至-11.10m处，挖深3.8m，余下的土方由人工进行清理（图6-184）。总的施工顺序是：A、B、C部分的
6、第一层A、C部分的第二层A部分的第三层B部分的第二层。为使挖土机能下槽开挖，留设1：6坡度的坡道。施工中共用3台反铲挖土机，总挖土量为60096m3。国产单斗液压挖掘机的主要技术性能参数 表6-134项目单位上海建筑机械厂北京建筑机械厂合肥矿山机械厂上海建筑机械厂抚顺挖掘机制造厂上海建筑机械厂长江挖掘机厂WY15WY50WY60AWY100WYl00BR942HDWY160A主参数斗容量m30.150.50.61.01.00.42.01.6整机质量t4.210.617.84529.431.138.5电动机功率/转速kW/r/min20.59/200066/200069.17/2150110.3
7、3/1800117.68/1800125.04/2150128.71/1800液压系统系统形式定量二级变量全功率变量定量全功率变量全功率变量全功率变量系统工作压力MPa131625最大32283028最大流量L/min250210010021252109218022002220主油泵形式双联齿轮泵齿轮泵轴向柱塞泵双列径向柱塞泵斜轴式变量泵双联轴向变量泵斜轴式轴向柱塞泵回转机构驱动方式、转角液压马达、全回转、动臂液压马达、全回转液压马达、全回转液压马达、全回转液压马达、全回转液压马达、全回转液压马达、全回转最大回转速度r/min摆动土50108.98.657.886.707.86.9行走装置履带
8、式行走速度km/h1.52.233.41.6/3.22.202.61.77爬坡能力%40704545458080接地比压kPa354050，31，2866，52，42606788轮胎式驱动方式行走速度km/h爬坡能力%离地间隙mm330410452475514520528工作装置、工作尺寸工作装置反铲反铲反铲、正铲装载反铲、正铲、抓斗反铲正铲、反铲、抓斗正铲、反铲、抓斗反铲最大挖掘深度mm3000450051405703585581006100最大挖掘半径4800738084609030/1200105351160010600最大挖掘高度3640730074907570901595008100
9、最大卸载高度2400504056005390734575505830最大挖掘力kN1751100120113.4斗杆155，铲斗146压铲180，正铲200正铲最大挖掘高度6350700078008100最大挖掘半径6540790086008050最大挖掘深度mm2960285028003250最大卸载高度3960420039005700理论生产率m3/h3890120120200200280外形尺寸全长mm503071609280953010265反铲10900，正铲7600全宽1687243026503100300032583500全高220026703220340031483330405
10、0图6-184 基坑放坡开挖布置图6-2-9-2 中心岛（墩）式挖土中心岛（墩）式挖土，宜用于大型基坑，支护结构的支撑型式为角撑、环梁式或边桁（框）架式，中间具有较大空间情况下。此时可利用中间的土墩作为支点搭设栈桥。挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土。这样可以加快挖土和运土的速度（图6-185）。图6-185 中心岛（墩）式挖土示意图1-栈桥；2-支架（尽可能利用工程桩）；3-围护墙；4-腰梁；5-土墩中心岛（墩）式挖土，中间土墩的留土高度、边坡的坡度、挖土层次与高差都要经过仔细研究确定。由于在雨季遇有大雨土墩边坡易滑坡，必要时对边坡尚需加固。挖土亦分层开挖，多数
11、是先全面挖去第一层，然后中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。开挖多用反铲挖土机，如基坑深度大则用向上逐级传递方式进行装车外运。整个的土方开挖顺序，必须与支护结构的设计工况严格一致。要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则。挖土时，除支护结构设计允许外，挖土机和运土车辆不得直接在支撑上行走和操作。为减少时间效应的影响，挖土时应尽量缩短围护墙无支撑的暴露时间。一般对一、二级基坑，每一工况挖至规定标高后，钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。对面积较大的基坑，为减少空间效应的影响，基坑土方宜分层、分块、对称、限时进行开挖，土方开挖顺序要为尽可能早的安装支撑创造
12、条件。土方挖至设计标高后，对有钻孔灌筑桩的工程，宜边破桩头边浇筑垫层，尽可能早一些浇筑垫层，以便利用垫层（必要时可加厚作配筋垫层）对围护墙起支撑作用，以减少围护墙的变形。挖土机挖土时严禁碰撞工程桩、支撑、立柱和降水的井点管。分层挖土时，层高不宜过大，以免土方侧压力过大使工程桩变形倾斜，在软土地区尤为重要。同一基坑内当深浅不同时，土方开挖宜先从浅基坑处开始，如条件允许可待浅基坑处底板浇筑后，再挖基坑较深处的土方。如两个深浅不同的基坑同时挖土时，土方开挖宜先从较深基坑开始，待较深基坑底板浇筑后，再开始开挖较浅基坑的土方。如基坑底部有局部加深的电梯井、水池等，如深度较大宜先对其边坡进行加固处理后再进
13、行开挖。上海梅龙镇广场工程施工时即采用中心岛（墩）式挖土方案。该建筑为位于上海南京西路闹市中心的高层建筑，基坑尺寸约92m92m，开挖面积约8500m2，土方总量约131000m3，开挖深度-15.30m。支护结构为地下连续墙和三层钢筋混凝土水平支撑，支撑中心标高分别为-2.50m，-7.50m和-12.30m。降水用36根深井泵（用于深层降水）和6套真空井点（用于浅层降水）。考虑到基坑挖土期间只有东西方向运输车辆可进出，为此在东西方向搭设长20m、宽6m的栈桥，栈桥内端与中心土墩相连，这样在东西方向可形成通道，便于车辆在其上运土。栈桥支柱尽可能利用工程桩，否则需专门打设灌筑桩。栈桥面的坡度约
14、8。栈桥是混凝土框架结构，是整个挖土期间的运土通道，要确保其畅通无阻。土方开挖采用墩式开挖，主要是利用中心土墩搭设栈桥，以加快土方外运。为此挖土顺序如图6-186所示。第一次挖土用3台大型反铲挖土机从天然地面挖至第一层支撑底，即挖除标高-0.80m-2.90m之间的土。用50辆15t的自卸汽车运土，每天挖土可达1500m3。I层土挖走后浇筑第一层钢筋混凝土支撑和搭设运土的栈桥。第二次挖土要待第一层钢筋混凝土支撑达到规定强度、栈桥搭设完毕开始进行，挖除基坑四周第一层支撑下面的土，即挖除基坑四周标高-2.90m-7.90m之间的土，用大、中、小型反铲挖土机各2台，分成两个工作面同时进行挖土，为使支撑均匀受力，挖土要对称进行，大型挖土机停于支撑面（标高-2.10m）上挖土和装车，中、小型挖土机在支撑下挖土，挖土结束后浇筑第二层钢筋混凝土支撑。第三次挖土要待第二层钢筋混凝土
