大型基坑土方开挖施工方法

摘要：土方开挖是深基坑工程施工的重要工序，按施工方法可分人力开挖、机械开挖、爆破开挖和水力开挖等。工程基础占地面积和体积较大，埋置较深，挖出的土也就多一点，是一个技术复杂、综合性很强的岩土工程难题，特别是在软土地区，基坑工程风险性较大，基坑失效、失稳的事故时有发生，究其原因，除设计不够完善外，主要是基坑支护结构施工质量达不到设计要求、土方开挖不合理以及降排水处理不当等造成的。因此，合理对深基坑开挖方案进行选择，对顺利安全的进行土方开挖工作，加速工程进度，具有极为重要的意义。

关键词：土方开挖 方法 要求 质量 安全

0 引言

土方开挖根据施工情况，满足开挖条件后分段分层开挖，针对本工程工期紧土方量大，结合现有实际情况及施工要求，为保证土方开挖顺利完成，决定采用机械与人工相结合的流水作业方法，土方开挖在现场实际施工过程中也会遇到很多问题，必须进行现场调查并根据现有施工条件制定出切实可行、经济合理的施工方案。土方施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点，受气候、水文、地质、地下障碍等因素影响较大，不可确定的因素也较多，有时施工条件极为复杂。

1 工程概况

1.1 基坑概况

本工程基坑开挖面积约33990m2，±0.00相对黄海高程4.50m，场地标高-0.5～-0.70m，地下室基础底板板面标高为-5.20m，板厚为400mm，垫层片石厚度为25cm，底板底标高-5.85m，基坑周边承台底标高均为-6.55m，主楼范围内筏板底标高为-6.95m，电梯井坑

底标高为-8.85和-9.45m，基坑开挖深度为-5.2m～

-5.40m，电梯井坑与底板间为3.6m、2.5m、1.9m，挖土方量约20万m3。

1.2 基坑周边环境

基坑东侧为本项目部临时彩钢房，离基坑边5.5m处有条电力管线；基坑东南角为一座110kv变电站，变电站围墙与本工程红线大致重合，基坑距离该侧用地红线2.3m～4.6m；基坑南侧为开发区D河道；基坑西侧为上东路，已建成通车，道路下分布通信管线、污水管、雨水管、给水管；北侧为临时水泥路。

2 土方开挖的施工准备

2.1 机械准备

由于土方开挖量大、工期紧，开挖机械和运输车辆的投入数量是确保工期如期完成的硬件设施，因此项目部决定配备4台0.8m3反铲挖土机挖土，10T自卸车25辆。

2.2 人员准备

施工管理人员：4名施工员轮流跟班，安全员2名轮流跟班，电工2名轮流跟班，修边清底普工40名（20名一班轮流施工），凿桩头石工20名（10名一班轮流施工）。

2.3 材料准备

①准备16mm路基钢板若干，铺设施工道路，确保运土车辆行驶。

②采购φ12（小头直径）松木桩长4～6m若干备用和编织袋3000只，1000只装满黄砂备用。

③袋装水泥10T，黄砂、石子各20m3备用。

2.4 现场准备

①由于机械挖土容易碰压测量点，因此在开挖范围内先将各轴线和水准点引测到施工区域外，并加以保护。

②在现场大门口设洗车台，汽车出场时用高压水枪清洗轮胎及车身，以维护城市清洁。

③配备足够的夜间照明灯具。

3 土方开挖的施工方法和施工顺序

3.1 土方开挖的施工方法

3.1.1 人力开挖。土方量小而不便于机械化施工的地方，用人工开挖比较普遍。

3.1.2 机械开挖。建筑场地和基坑开挖，当面积和土方量较大时，为节约劳力，降低劳动强度，加快工程建设速度，一般采用机械化开挖方式，并采用先进的作业方法。

3.1.3 爆破开挖。爆破是开挖石方最有效的手段，也常用于土石方的松动和抛掷。定向爆破可用来撤除旧的建筑物，在水利工程施工中，通常采用爆破来开挖基坑，开挖地下建筑物所需要的空间，如隧洞开挖，也可用定向爆破建筑大坝。

3.1.4 水力开挖。水力开挖是利用水枪的高速射流交水上土方冲成泥浆或挖泥船的绞刀将水下土方绞成泥浆而后运走或筑坝的土方开挖方法。

3.2 本工程的施工方法

①本工程地下室土方开挖量约20万m3，根据设计要求，项目部决定采取以机械为主、人工为辅的方法开挖。②根据施工情况，满足开挖条件后分段分层开挖，针对本工程工期紧土方量大，结合现有实际情况及施工要求，为保证土方开挖顺利完成，决定采用机械与人工相结合的流水作业方法，同时根据设计、规范要求分三层进行土方开挖。③土方开挖工程需要采用退挖分层进行分段施工，根据土方开挖的走向，向出土口退挖。在施工时，每段端部基坑又将被分为两个作业面进行挖土，每作业面上均配置一台反铲下挖机，一台推土机配合堆土，按流向直接挖至分层面标高，即挖即装车即转运。④相邻基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。挖土应自上而下水平分段分层进行，边挖边检查坑底宽度和轴线，不够时及时修整，每1m左右修边一次，至设计标高，再统一进行一次修坡清底，检查坑底宽和标高，要求坑底凹凸不超过15mm。⑤机械开挖至最后一步时，测量人员随即放出基础承台线，由人工挖除300mm预留土层，并清理整平，及时进行垫层的浇筑，防止基底土水份蒸发损失，导致土体积膨胀。⑥在土方开挖的过程中，应派人对挡土支护结构进行配合监测，如发现挡土支护结构有偏移过大的现象，立即采取回填加固等有效措施进行处理，待加固措施完成后，基坑偏移趋于稳定时才能继续进行开挖。机械挖土过程中，配有经验丰富的施工人员现场指挥，切实保护好桩身、超前钢管及锚杆支护系统不受碰撞，及配以一定的人工挖土。⑦基坑挖至基底标高，应报请监理公司由其会同设计、勘察、建设单位、质量监督等部门，检查基底土质是否符合设计要求；对不符合要求的松软土层、坟坑、孔洞等，应作出地基处理记录，认真进行处理，完全符合设计要求后，参加各方应签证隐蔽工程记录，作为竣工资料保存。

3.3 土方开挖的施工顺序

施工顺序遵循：开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖。

第一层卸土开挖从自然地面-0.6m挖至-2.45m，即冠梁底处，此层开挖深度为1.85m第二层开挖待支撑梁砼强度等级达到80%以上开始开挖至-5.45m，此层开挖深度为3.0m第三层人工挖除最后400厚的余土及承台、地梁土方。

另留置三角土、支撑梁下电梯基坑土方采取人工挖除塔吊配合吊运至挖土机边装车运出。

根据设计后浇带划分3个施工段，共用沉降后浇带和伸缩后浇带将地下室分为30个施工区（见施工段划分平面示意图）。

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施工段划分平面示意图

根据后浇带划分施工顺序：

第一层开挖顺序第一施工段、第二施工段由7区开始，由西向东退挖；第三施工段由16区开始，由东向西退挖。此层开挖主要是便于支撑梁施工，所以优先沿基坑边缘和内支撑梁先施工（见第一层土方开挖线路示意图，附后）。

第二层开挖顺序：第一施工段：11区12区（预留三角土）19区；第二施工段：7区8区14区9区6区5区10区4区3区15区（预留三角土）2区1区；第三施工段：16区22区23区25区24区21区17区18区20区26区27区28区（预留三角土）29区30区。（见第二、三层土方开挖线路示意图，附后）。

第三层人工挖土与第二层相同顺序进行。

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4 土方开挖情况的处理

4.1 施工时注意的问题

①做好护坡桩的位移观测：在护坡桩顶上弹出位移观测线，并在基坑外稳固处设置观测点，按开挖进度做好位移观测。②注意检查护坡桩的渗漏水情况，发现渗漏水现象，应立即进行堵塞。③及时做好坑顶的防水堤和防护栏杆。④及时做好坑底的集水、排水工作。

4.2 异常下注意的问题

开挖过程中，施工人员要随时注意观察基坑土质变化及边坡稳定情况，出现异常情况，立即报告。

①场内如有暗浜或软弱夹层，应将於泥全部清除干净，用砂石分层夯实至设计标高。②开挖过程中如遇滑坡迹象，应立即暂停施工，报告业主并主动采取应急措施，在转移工人的同时，将滑坡现场进行封锁；测量人员根据滑坡迹象设置观测点，以便观测坡体平面及竖向位移，为应急措施提供重要的原始资料。

5 土方开挖的施工要求及质量保证措施

5.1 土方开挖的施工要求

①按以上施工段的施工顺序进行第一层土方开挖，按围护设计方案进行冠梁、内支撑梁施工。机械开挖时将废土及时外运，严禁堆放置施工现场。其余施工段按上述相同方法施工。②第一施工段：东南西面，以后浇带过一跨起坡，做1：2梯形自然放坡处理（见下图）。

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③第二施工段：7区土方按土方开挖示意图分层挖至坑底，组织施工、承台、地梁砖模、垫层、钢筋绑扎，7区底板浇捣换撑带，待7区换撑带砼强度达到80%以后开挖8区土方，按7区施工方法，待8区换撑带砼强度达到80%以后开挖剩余施工区。④在开挖至坑底50cm时，测量人员抄出50cm水平标高用红油漆标记在每根工程桩上，用以控制机械挖土和人工挖土的厚度控制，严禁超挖。⑤机械挖至坑底-5.45m处，留足45cm人工挖除，施工人员随时校核基底标高，并按轴线用石灰放出每个承台的土方开挖边线和每条地梁的土方开挖边线，此时安排足够的清土人员与挖机配合作业，人工将土抛至挖机作业半径内一并挖出，这样有利于工期，能够保证和减少工人劳动强度。⑥待地梁、承台土方开挖完成后，立即进行下道工序施工，即砌筑砖模、浇筑垫层，尽量减少地基土的暴露时间。

5.2 土方开挖的质量保证措施

①开工前要做好各级技术准备和技术交底工作。施工员、测量工要熟悉图纸，掌握现场测量桩及水准点的位置尺寸。②施工中要配备专职测量工程师进行质量控制。要及时复撒灰线，将基坑开挖下口线测放到坑底，及时控制开挖标高。③认真执行开挖样板制，即凡重新开挖边坡坑底时，由操作技术较好的工人开挖一段后，经测量工程师或质检人员检查合格后作为样板，继续开挖。操作者换班时，要交接挖深、边坡、操作方法，以确保开挖质量。④开挖边坡时，尽量采用沟端刀开行，挖土机的开行中心线要对准边坡下口线。要坚持先修坡后挖土的操作方法。⑤机械挖土过程中，土建要配备足够的人工，随时配合清坑修坡，将土送至挖土机开挖半径内。这种方法既可一次交成品，确保工程质量，又可节省劳动力，降低工程成本。⑥底层开挖后即为设计场地面标高，要注意成品保护。

6 总结

本论文根据本工程的情况，为了满足开挖条件后分段分层开挖，针对本工程工期紧土方量大，结合现有实际情况及施工要求，为保证土方开挖顺利完成，决定采用机械与人工相结合的流水作业方法，同时根据设计、规范要求分三层进行土方开挖，能够更加顺利安全的进行土方开挖工作，加速工程进度。

参考文献：

[1]《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB 50300-2001）.

[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202-2002）.

[3]《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）.

[4]《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）.

[5]《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）.

[6]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）.

[7]《建筑基坑工程检测技术规范》（GB 50497-2009）.

[8]国家、地方现行使用的其他有关规范或规程.

[9]本工程施工图纸和招投标文件.