1.3.4 基坑土方開挖

在基坑土方開挖之前，要詳細了解施工區域的地形和周圍環境，土層種類及其特性，地下設施情況，支護結構的施工質量，施工場地條件、基坑平面形狀和開挖深度，土方運輸的出口，政府及有關部門關于土方外運的要求和規定（有的大城市規定只有夜間才允許土方外運）；要優化選擇挖土機械和運輸設備；要確定堆土場地或棄土處；要確定挖土方案和施工組織；要對支護結構、地下水位及周圍環境進行必要的監測和保護，合理確定開挖的順序、方法，如出現異常情況應及時處理，待恢復正常后繼續施工。

另外，在深基坑開挖過程中，隨著土的挖除，下層土有可能發生回彈，尤其在基坑挖至設計標高后，如擱置時間過久，回彈更為明顯，這將加大建筑物的后期沉降。因此，對深基坑開挖后的土體回彈，應格外注意，需采取一定措施，如在基底設置樁基、深層土質加固及加快主體結構施工等。

基坑開挖方法主要包括直接分層開挖、有內支撐支護的基坑開挖、盆式開挖、島式開挖、深基坑逐層挖土以及多層接力挖土等，可根據基坑面積大小、開挖深度、支護結構形式、周圍環境條件等因素選用。

1．直接分層開挖

直接分層開挖包括放坡開挖和無內支撐的基坑開挖。

（1）放坡開挖適用于基坑四周空曠、有足夠放坡場地，且周邊沒有建筑物和其他設施和地下管線的情況，在軟弱地基條件下，基坑挖深不宜過大，一般控制在6～7m，堅硬土體中不受此限制。

放坡開挖施工方便，挖掘機作業時不受障礙，工作效率高，可根據設計要求分層開挖或一次挖至坑底；基坑開挖后主體結構施工作業空間大，施工工期短。

放坡開挖是最經濟的挖土方案。當基坑開挖深度不大（軟土地區挖深不超過4m，地下水位低、土質較好地區挖深亦可較大），周圍環境又允許，經驗算能確保土坡的穩定性時，均可采用放坡開挖。開挖深度較大的基坑當采用放坡挖土時，宜設置多級平臺分層開挖，每級平臺的寬度不宜小于1.5m。

對土質較差且施工工期較長的基坑，對邊坡宜采用鋼絲網水泥噴漿或用高分子聚合材料覆蓋等措施進行護坡。坑頂不宜堆土或堆載（材料或設備），若有不可避免的附加荷載，在進行邊坡穩定性驗算時，應計入附加荷載的影響。

在地下水位較高的軟土地區，應在降水達到要求后再進行土方開挖，宜采用分層開挖的方式進行開挖。分層挖土厚度不宜超過2.5m。挖土時要注意保護工程樁，防止碰撞或因挖土過快、高差過大使工程樁受側壓力而傾斜。如有地下水，放坡開挖應采取有效措施降低坑內水位和排除地表水，嚴防地表水或坑內排出的水倒流回滲入基坑。

基坑采用機械挖土，坑底應保留200～300mm厚基土，用人工清理整平，防止坑底土擾動。待挖至設計標高后，應清除浮土，經驗槽合格后，及時進行墊層施工。

（2）無內支撐基坑是指基坑開挖深度范圍內部設置內部支撐的基坑，包括采用放坡開挖的基坑，采用水泥土墻、土釘支護、土層錨桿支護、鋼板樁拉錨支護、板樁懸臂支護的基坑。在無內支撐的基坑中，土方開挖應遵循“土方分層開挖，墊層隨挖隨澆”的原則。無內支撐支護的基坑土壁施工可垂直向下開挖，因此，不需要在基坑周邊留出很大的場地，便于在基坑邊較狹小、土質又較差的條件下施工，等地下工程施工完畢以后，基坑土方回填工作量小。

2．有內支撐支護的基坑開挖

有內支撐的基坑是指在基坑開挖深度范圍內設置一道或多道內部臨時支撐以及水平結構代替內部臨時支撐的基坑。在有內支撐的基坑中，應遵循“先撐后挖，限時支撐，分層開挖，嚴禁超挖”的原則，墊層也應該隨挖隨澆。確定有內支撐的基坑開挖方法和順序的原則是應盡量減少基坑無支撐暴露時間。應先開挖周邊環境要求較低的一側土方，再開挖環境要求較高一側的土方。在基坑開挖深度較深、土質較差的工程中，支護結構需在基坑內設置支撐。有內支撐支護的基坑土方開挖比較困難，主要考慮其土方分層開挖與支撐施工相協調。

3．盆式開挖

盆式開挖適合于基坑面積大、支撐或拉錨作業困難且無法放坡的基坑。盆式開挖（如圖1-49所示）是先挖去基坑中心的土，預留周邊一定范圍的土坡來保證支護結構的穩定，此時的土坡相當于“土支撐”；隨后再施工中央區域內的基礎底板及地下室結構，形成“中心島”。

具體開挖過程是先開挖基坑中央部分，形成盆式，此時可利用留位的土坡在地下室結構達到一定強度后開挖留坡部位的土方，并按“隨挖隨撐，先撐后挖”的原則，在支護結構與“中心島”之間設置支撐，再施工邊緣部位的地下室結構。

盆式開挖的基坑，盆邊寬度不應小于8.0m。當盆邊與盆底高差不大于4.0m時，可采用一級邊坡；當盆邊與盆底高差大于4.0m時，可采用二級邊坡，但盆邊和盆底高差一般不大于7.0m。一級邊坡應驗算邊坡穩定性，二級邊坡應同時驗算各級邊坡的穩定性和整體邊坡的穩定性。

盆式開挖方法的優點是支撐用量小、費用低、盆式部位土方開挖方便，周邊的土坡對圍護墻有支撐作用，時間效應小，有利于減少圍護墻的變形，這在基坑面積很大的情況下尤顯出優越性，因此，在大面積基坑施工中非常適用。其缺點是大量的土方不能直接外運，需集中提升后裝車外運。

盆式挖土周邊留置的土坡的寬度、高度和坡度大小均應通過穩定驗算確定，如留得過小，對圍護墻支撐作用不明顯，失去盆式挖土的意義；如坡度太陡，邊坡不穩定，在挖土過程中可能失穩滑動，不但失去對圍護墻的支撐作用，影響施工，而且有損于工程樁的質量。盆式挖土需設法提高土方上運的速度，這對加速基坑開挖有很大影響。

4．島式開挖

先開挖基坑周邊的土方，挖土過程中在基坑中部形成類似島狀的土體，再開挖基坑中部的土方，這種挖土方式稱為島式開挖。島式開挖（如圖1-50所示）可以在較短的時間內完成基坑周邊土方開挖和支撐系統的施工，這種開挖方式可有效防止坑底土體的隆起，有利于支護結構的穩定。

島式開挖適用于支撐系統沿基坑周邊布置且中部留有較大空間的基坑。中部島狀土體高度不大于4.0m時，可采用一級邊坡；中部島狀土體高度大于4.0m時，可采用二級邊坡，但島狀土體高度一般不大于9.0m。一級邊坡應驗算邊坡穩定性，二級邊坡應同時驗算各級邊坡的穩定性和整體邊坡的穩定性。

5．深基坑逐層挖土

開挖深度超過挖掘機最大挖掘高度（5m以上）時，宜分2～3層開挖，并修筑10%～15%的坡道，以便挖掘機及運輸車輛進出。有些邊角部位機械挖掘不到，應用少量人工配合清理，將松土清至機械作業半徑范圍以內，再用機械掏取運走，人工清土所占比例一般為1.5%～4%，控制好比例為1.5%～2%，修坡以厘米作限制誤差。大基坑宜另配備一臺推土機清土、送土、運土。對某些面積不大而深度較大的基坑，一般也宜盡量利用挖掘機開挖，不開或少開坡道，采用機械接力挖土、運土和人工與機械合理的配合挖土，最后采用搭設枕木垛的辦法，使挖掘機開出基坑。

6．多層接力挖土

對面積、深度均較大的基坑，通常采用分層挖土的施工方法，使用大型土方機械，在坑下作業。如為軟土地基，土方機械進入基坑行走有困難，需要鋪墊鋼板或鋪路基箱墊道，將使費用增大，工效較低。遇此情況可采用“反鏟接力挖土法”，它是利用兩臺或三臺反鏟挖掘機分別在基坑的不同標高處同時挖土，一臺在地表，兩臺在基坑不同標高的臺階上，邊挖土邊向上傳遞，到上層由地表挖掘機掏土裝車，用自卸汽車運至棄土地點。基坑上層可用大型挖掘機，中、下層可用液壓中、小型挖掘機，以便挖土、裝車均衡作業；如遇機械開挖不到之處，再配以人工開挖修坡、找平。對于標高深淺不一的小基坑，需邊清理坑底，邊放坡挖土，挖土按設計的開行路線，邊挖邊往后退，直到全部基坑挖好為止再退出。用本法開挖基坑，可一次挖到設計標高，一次成型，一般兩層挖土可到－10m，三層挖土可到－15m左右，可避免載重自卸汽車開進基坑裝土、運土作業，工作條件好，運輸效率高，并可降低費用。最后用搭枕木垛的方法，使挖掘機開出基坑或牽引拉出；如坡度過陡，也可用吊車吊運出坑。

無論用何種機械開挖土方，都需要配備少量人工以挖除機械難以開挖到的邊角部位土方和修整邊坡，并及時清理予以運出。

機械開挖土方的運輸：當挖土高度在3m以上，運距超過0.5km，場地空地較少時，一般宜采用自卸汽車裝土，運到棄土場堆放，或部分就近空地堆放，留作以后回填之用。為了使土堆高及整平場地，另配一或兩臺推土機和一臺壓路機。雨天挖土應用路基箱做機械操作和車輛行駛區域加固地基之用，路基箱用一臺12t汽車吊運鋪設。

每一段基坑開挖根據工作場地的大小、深度、土方量等因素，按工期要求，配備相應的機械，采用兩班或三班作業。