大型基坑土方工程开挖施工

　　高层建筑一般具有建筑面积大、层数多、结构复杂和基础埋置较深的特点，而大型深基坑土方开挖方案的设计与实施对工程前期施工的费用和进度控制往往有很大的影响，现就兵团机关综合楼基坑土方开挖施工进行分析。
　　一、工程概况
　　兵团机关综合楼工程位于乌鲁木齐市光明路15号兵团机关大院北院，总建筑面积为64530m2，结构类型为框架－剪力墙结构，地下二层，地上十九层，建筑高度80.1m。场地类别为II类，场地土类型为中硬场地土，场地及周围无不良地质现象，地下水埋置深度为9.3~10.3m。基坑土方开挖总方量为7.25万立方米，计划工期为20天。
　　二、基坑土方开挖方案设计
　　（一）根据现场及工程勘察报告地质剖面图可知该工程基坑挖土深度在10m左右，经三个地层段，第一层杂填土，厚度1.1~3.5m，表面有植被；第二层为圆砾层，埋深在1.1~3.5m，厚度为1.8~8.4m，土颗粒级配良好；第三层为角砾层，埋深在5.5~10.2m，厚度为3.4~8.2m。个别处在第二层与第三层之间夹有0.5~0.6m厚中砂。边坡土层为杂填土、圆砾、角砾，内摩擦角推荐值φ＝35°。根据以上条件及查阅有关资料，制定三个开挖方案：1、退台放坡开挖；2、按1：0.55放坡开挖；3、土钉支护方案的开挖。通过对三个方案的安全、成本、工期和质量的比较，确定采用按1：0.55放坡开挖方案，并采用圆弧法计算分析边坡稳定系数K＝1.12。
　　（二）考虑该土方工程开挖总方量7.25万立方米，计划工期只有20天，因此计划采用4台反铲挖掘机同时开挖，40辆大型自卸汽车运输土方。根据施工平面布置图，进出大门在现场东面，开挖方向由西向东开挖。
　　（三）计划组织施工时，分层进行基坑土方开挖，考虑本工程基坑开挖深度较大，且基底受地下水影响，为保证施工安全，在基坑开挖过程中采取放坡处理（基坑局部采用土钉支护措施）和降排水措施。
　　（四）根据现场实际情况确定挖掘机、运输车辆的配置数量：
　　1、单铲挖掘机工作小时生产率Ph（立方米/小时）按下式计算：
　　Ph=60q•n•K
　　其中n=60/Tp
　　单斗挖掘机台班生产率Pd（立方米/小时）按下式计算：
　　Pd=8Ph•Kb
　　q：为土铲容量（立方米），现场采用挖掘机为1.0立方米斗容量。
　　n：为每分钟挖土次数（次）；现场实际每两分钟挖土7次。
　　Tp：挖掘机每次作业循环延续时间；现场每次作业延续时间为17秒钟。
　　K：为系数，一般取值为0.60～0.7；现场取0.70。
　　Kb：为工作时间利用系数；Kb取0.8。
　　根据以上数据：
　　Ph=60q•n•K
　　=60×1.0立方米×3.5×0.70
　　=147立方米/小时
　　Pd=8Ph•Kb
　　=8小时×147立方米/小时×0.8
　　=940.8立方米/台班
　　挖掘机需用数量：
　　挖掘机数量N根据土方量大小和工期长短，并考虑合理的经济效果，按下式计算：
　　N=（Q/Pd）×（1/T•C•K）
　　Q：为土方量（立方米）；现场约为72500立方米。
　　Pd：为挖掘机生产率（立方米/台班）；现场为940.8立方米/台班。
　　T：为工期（工作日d）；计划工期为20日。
　　C：为每天工作班数；光明路为严管街道，仅能夜间施工，从晚上20：00~20：30为开挖前的准备工作时间，晚上20：30至零晨7：30，为开挖土方时间，（中间有一个小时加班就餐时间），7：30~8：00为收班前的准备工作时间，保证有10个小时挖方有效时间。因此每天工作10个小时为1.25个台班。
　　K：为时间利用系数，一般为0.80
　　N=（Q/Pd）×（1/T•C•K）
　　=72500÷（940.8×20天×1.25天×0.8）
　　=3.85台≈4台
　　经计算确定挖掘机的数量为4台，按10小时时间计算，每天挖土能力940.8×1.25×4＝4704立方米。
　　2、确定自卸汽车的数量：
　　总土方量为72500立方米，20天内运完，每天需运土方最少72500÷20=3625立方米，每天挖土能力为4704立方米，考虑在挖土施工的20天期间内，会遇到不可抗拒的天气等情况（下雨、下雪等），每天外运土方量按4704立方米×80%=3763.2立方米考虑，3763.2＞3625，可满足20天内运输完毕，自卸汽车的生产率按10小时计算。
　　保证4台挖掘机连续工作，自卸车按下式计算：通过实际测算，自卸汽车由建设路拉运土方至南湖垃圾场来回需时间为45分钟，单程行车线路如下：
　　往：施工场地→建设路→新华北路→河滩路→新医路→南湖路→垃圾场，途径中红绿灯四处（停留时间2分30秒），用时17分钟；返：垃圾场→南湖路→劳动街→新民路→北门→文艺路→建设路→施工现场，沿途经过9处红绿灯（停留时间5分钟15秒），用时近23分钟，现场停留时间为5分钟。行车速度均为40公里/小时，即总用时45分钟，每辆车运土方为8立方米。
　　P1=8小时×1.25×（60/45）×8立方米=106.7立方米/10h
　　车辆数量=3763.2/106.7=35.3≈36辆车
　　考虑施工过程中，部分车辆可能出现故障，为保证始终有36辆车有效工作，实际配置40辆运输车辆。
　　三、土方开挖方案实施
　　（一）技术准备
　　施工前，由项目技术负责人组织施工技术人员了解工程特点，掌握工程现场情况，收集施工需要的各种资料，包括施工场地地形、地貌、地勘报告、运输道路、地下基础、管线等。如在基坑开挖处周边存在地下构筑物、管线等地下障碍物，应及时向业主提出，制定开挖实施方案（包括处理地下构筑物、管线方案），以免因基坑开挖时才制订方案处理此类问题而影响工期。
　　（二）土方开挖
　　1、施工工艺：
　　开挖顺序→放线（沿灰线开挖土方）→分层作业开挖土方→修整边坡→基坑降排水→清理基底、覆盖保温→验槽。
　　2、基坑开挖时分三层进行，每层开挖深度控制在3m左右，基坑设明沟和集水井进行降排水。为加快施工进度，根据土质、现场出土等条件合理安排挖掘机开挖顺序和自卸汽车配合运输的线路，分段分层平均下挖，展开工作面。基底留300mm厚土方由人工清挖。

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