2.2 土方开挖施工安全技术要求

高层建筑的基坑，由于有地下室，一般深度较大，开挖时，除用推土机进行场地平整和开挖表层外，多利用反铲挖土机进行开挖，根据开挖深度，可分一层、两层或多层进行开挖，要与支护结构计算的工况相吻合。常见的开挖方式有放坡开挖、中心岛式开挖、盆式开挖等。

深基坑工程有着与其他工程不同的特点，它是一项系统工程，而基坑土方开挖施工是这一系统中的一个重要环节，中心岛式开挖与盆式开挖是深基坑常见的两种开挖方法。中心岛式挖土以中心为支点，向四周开挖土方，且利用中心岛为支点架设支护结构的挖土方式。此时可以利用中间的土墩作为支点搭设栈桥。挖掘机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车也可以利用栈桥进入基坑运土，可以加快挖土和运土的速度，但是由于首先挖去基坑四周的土，支护结构受荷时间长，在软黏土中时间效应显著，有可能增大支护结构的变形量，对于支护结构受力不利。盆式挖土是先开挖基坑中间部分的土方，周围四边预留反压土土坡，做法参照土方放坡工法，待中间位置土方开挖完成垫层封底完成后或者底板完成后具备周边土方开挖条件时，进行周边土坡开挖。周边的土坡预留对支护结构（如围护墙，钢板桩，管桩支护等）有内支撑反压作用，有利于支护结构的安全性，减少变形。但是大量土方不能直接外运，需集中提升后装车外运。两种方式在开挖过程中应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高、边坡坡度等经常进行检查。

如果环境保护和施工场地满足要求，放坡开挖是基坑开挖最经济的一种形式，它适用于硬质、可塑性黏土和良好砂类土。均质砂类土基坑开挖时，其坡角应小于内摩擦角，黏性土基坑开挖时，其斜坡稳定性主要取决于滑动计算。放坡开挖时，地下水位需降低到基坑底面以下。

2.2.1 土方开挖阶段危险源

对开挖深度超过5m（含5m）或开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建（构）筑物安全的基坑（槽）的施工，需通过安全设计，并采取对基坑（槽）的土方开挖、支护、降水及监测措施。基坑开挖之前为了做好基坑设计计算、制定好降水方案，防止基坑开挖、维护、使用等相关环节上安全危险源的发生，必须对基坑的周边建筑物、构筑物、道路、江河湖泊、工程地质及水文条件、地下管线等做好调研。一般从以下几个角度防止危险源的发生。

1.防止深基坑开挖后土体回弹变形过大

深基坑土体开挖后，地基卸载，土体中压力减少，土的弹性效应将使基坑底面产生一定的回弹变形（隆起）。回弹变形量的大小与土的种类、是否浸水、基坑深度、基坑面积、暴露时间及挖土顺序等因素有关。如基坑积水，黏性土因吸水使土的体积增加，不但抗剪强度降低，回弹变形也会增大。所以对于软土地基更应注意土体的回弹变形。回弹变形过大将加大建筑物的后期沉降。由于影响回弹变形的因素比较复杂，回弹变形计算尚难准确。如基坑不积水，暴露时间不太长，可认为土的体积在不变的条件下产生回弹变形，即相当于瞬时弹性变形。可把挖去的土重作为减负荷载按分层总和法计算回弹变形。

施工中减少基坑回弹变形的有效措施，是设法减少土体中有效应力的变化，减少暴露时间，并防止地基土浸水。因此，在基坑开挖过程中和开挖后，均应保证井点降水正常进行并在挖至设计标高后，尽快浇筑垫层和底板。必要时，可对基础结构下部土层进行加固。

2.防止边坡失稳

深基础的土方开挖，要根据地质条件（特别是打桩之后）、基础埋深、基坑暴露时间、挖掘及运土机械、堆土等情况，拟定合理的施工方案。

目前挖掘机械多用反铲挖掘机，其实际有效挖土半径5～6m，而挖土深度为4～6m，习惯上往往一次挖到深度。这样挖土形成的坡度约1:1。由于快挖卸荷、挖掘与运输机械的振动，如果再在开挖基坑的边缘2～3m范围内堆土，则易造成边坡失稳。

挖土速度快即卸载快，迅速改变了原来土体的平衡状态，降低了土体的抗剪强度，呈流塑状态的软土对水平位移极敏感，易造成滑坡。

边坡堆载（堆土、停机械等）给边坡增加附加荷载，如事先未经详细计算，易形成边坡失稳。上海某工程在边坡边缘堆放3m高的土，已挖至-4m标高的基坑，一夜间又上升到-3.8m，后经突击卸载，组织堆土外运，才避免大滑坡事故。

3.防止桩位移和倾斜

打桩完毕后基坑开挖，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜。对先打桩后挖土的工程，由于打桩的挤土和动力波的作用，使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏。对砂土甚至会形成砂土液化，地下水大量上升到地表面，原来的地基强度遭到破坏。对黏性土由于形成很大的挤压应力，孔隙水压力升高，形成超静孔隙水压力，土的抗剪强度明显降低。如果打桩后紧接着开挖基坑，由于开挖时的应力释放，再加上挖土高差形成一侧卸荷的侧向推力，土体易产生一定的水平位移，使先打设的桩易产生水平位移。软土地区施工，这种事故已屡有发生，值得重视。为此，在群桩基础的连续打设后，宜停留一定时间，并用降水设备预抽地下水。待土中由于打桩积聚的应力有所释放，孔隙水压力有所降低，被扰动的土体重新固结后，再开挖基坑土方。而且土方的开挖宜均匀、分层，尽量减少开挖时的土压力差，以保证桩位正确和边坡稳定。

4.配合深基坑支护结构施工

深基坑的支护结构随着挖土加深侧压力加大，变形增大，周围地面沉降也加大。及时加设支撑（土锚），尤其是施加预紧力的支撑，对减少变形和沉降有很大的作用。为此，在制定基坑挖土方案时，一定要配合支撑（土锚）加设的需要，分层进行挖土，避免片面只考虑挖土方便而妨碍支撑的及时加设而造成的有害影响。

近年来，在深基坑支护结构中混凝土支撑应用渐多，如采用混凝土支撑，则挖土要与支撑浇筑配合，支撑浇筑后要养护至一定强度才可继续向下开挖。挖土时，挖掘机械应避免直接压在支撑上，否则要采取有效措施。

如支护结构设计采用盆式挖土时，则先挖去基坑中心部位的土，周边留有足够厚度的土，以平衡支护结构外面产生的侧压力，待中间部位挖土结束、浇筑好底板并加设斜撑后，再挖除周边支护结构内面的土。采用盆式挖土时，底板要允许分块浇筑，地下室结构浇筑后有时尚需换撑以拆除斜撑，换撑时支撑要支撑在地下室结构外墙上，支撑部位要慎重选择并经过验算。

挖土方式影响支护结构的荷载，要尽可能使支护结构均匀受力，减少变形。为此，要坚持采用分层、分块、均衡、对称的方式进行挖土。

2.2.2 土方开挖阶段安全技术要求

土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。尤其在地铁深基坑土方开挖时严格遵循“时空效应”理论，按照“分层、分段、对称、平衡”和“先撑后挖”的原则进行，每层土方开挖按开挖顺序进行，保证两侧土体压力卸载对称均衡，开挖完成及时放坡，保证该层土体纵坡稳定。土方开挖阶段具体安全技术要求如下：

1）做好施工管理工作，在施工前制定好施工组织计划，并在施工期间根据工程进展及时做必要调整。

2）对基坑开挖的环境效应做出事先评估，开挖前对周围环境做深入的了解，并与相关单位协调好关系，确定施工期间的重点保护对象，制定周密的监测计划，实行信息化施工。

3）基坑开挖时，两人操作间距应大于3.0m，不得对头挖土；挖土面积较大时，每人工作面不应小于6m。挖土应由上而下，分层分段按顺序进行，严禁先挖坡脚或逆坡挖土，或采用底部掏空塌土方法挖土。

4）挖土方不得在危岩、孤石的下边或贴近未加固的危险建筑物的下面进行。

5）基坑开挖应严格按要求放坡，操作时应随时注意土壁的变动情况，如发现有裂纹或部分坍塌现象，应及时进行支撑或放坡，并注意支撑的稳固和土壁的变化。当采取不放坡开挖时，应设置临时支护，各种支护应根据土质及基坑深度经计算确定。

6）机械多台阶同时开挖，应验算边坡的稳定，挖掘机离边坡应有一定的安全距离，以防塌方，造成翻机事故。

7）在有支撑的基坑槽中使用机械挖土时，应防止破坏支撑。在坑槽边使用机械挖土时，应计算支撑强度，必要时应加强支撑。

8）当采用机械开挖时，严禁野蛮施工和超挖，挖掘机的挖斗严禁碰撞支撑，注意组织好挖掘机械及运输车辆的工作场地和行走路线，尽量减少它们对支护结构的影响。

9）基坑槽和管沟回填土时，下方不得有人，对所使用的打夯机等要检查电气线路，以防止漏电、触电，停机时要关闭电闸。

10）拆除护壁支撑时，应按照回填顺序，自下而上逐步拆除，更换支撑时，必须先安装新的，再拆除旧的。

11）挖掘机作业范围利用活动围挡进行隔离，防止人员进入其作业半径内被碰伤；现场设置临时存土区，距基坑距离不小于1.5m，堆土高度不超过3m，以减少堆载对基坑的影响，存土区管理由施工员负责，在现场设置限高杆及公示牌，限高杆使挖掘机操作人员有参照物控制堆土高度，告示牌明确了堆土的范围及要求。

12）重视坑内及地面的排水措施，以确保开挖后土体不受雨水冲刷，并减少雨水渗入；在开挖期间若发现基坑外围土体出现裂缝，应及时用水泥砂浆灌堵，以防雨水渗入，导致土体强度降低。

13）基坑开挖前应了解工程的薄弱环节，严格按施工组织规定的挖土程序、挖土速度进行挖土，并备好应急措施，做到防患于未然。

14）注意各部门的密切协作，尤其是要注意保护好监测单位设置的测点，为监测单位提供方便。