1.3.4 基坑土方开挖
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，施工场地条件、基坑平面形状和开挖深度，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测和保护，合理确定开挖的顺序、方法，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后继续施工。
另外，在深基坑开挖过程中，随着土的挖除，下层土有可能发生回弹，尤其在基坑挖至设计标高后，如搁置时间过久，回弹更为明显，这将加大建筑物的后期沉降。因此，对深基坑开挖后的土体回弹，应格外注意，需采取一定措施，如在基底设置桩基、深层土质加固及加快主体结构施工等。
基坑开挖方法主要包括直接分层开挖、有内支撑支护的基坑开挖、盆式开挖、岛式开挖、深基坑逐层挖土以及多层接力挖土等，可根据基坑面积大小、开挖深度、支护结构形式、周围环境条件等因素选用。
1．直接分层开挖
直接分层开挖包括放坡开挖和无内支撑的基坑开挖。
（1）放坡开挖适用于基坑四周空旷、有足够放坡场地，且周边没有建筑物和其他设施和地下管线的情况，在软弱地基条件下，基坑挖深不宜过大，一般控制在6～7m，坚硬土体中不受此限制。
放坡开挖施工方便，挖掘机作业时不受障碍，工作效率高，可根据设计要求分层开挖或一次挖至坑底；基坑开挖后主体结构施工作业空间大，施工工期短。
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、土质较好地区挖深亦可较大），周围环境又允许，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。
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。坑顶不宜堆土或堆载（材料或设备），若有不可避免的附加荷载，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200～300mm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。
（2）无内支撑基坑是指基坑开挖深度范围内部设置内部支撑的基坑，包括采用放坡开挖的基坑，采用水泥土墙、土钉支护、土层锚杆支护、钢板桩拉锚支护、板桩悬臂支护的基坑。在无内支撑的基坑中，土方开挖应遵循“土方分层开挖，垫层随挖随浇”的原则。无内支撑支护的基坑土壁施工可垂直向下开挖，因此，不需要在基坑周边留出很大的场地，便于在基坑边较狭小、土质又较差的条件下施工，等地下工程施工完毕以后，基坑土方回填工作量小。
2．有内支撑支护的基坑开挖
有内支撑的基坑是指在基坑开挖深度范围内设置一道或多道内部临时支撑以及水平结构代替内部临时支撑的基坑。在有内支撑的基坑中，应遵循“先撑后挖，限时支撑，分层开挖，严禁超挖”的原则，垫层也应该随挖随浇。确定有内支撑的基坑开挖方法和顺序的原则是应尽量减少基坑无支撑暴露时间。应先开挖周边环境要求较低的一侧土方，再开挖环境要求较高一侧的土方。在基坑开挖深度较深、土质较差的工程中，支护结构需在基坑内设置支撑。有内支撑支护的基坑土方开挖比较困难，主要考虑其土方分层开挖与支撑施工相协调。
3．盆式开挖
盆式开挖适合于基坑面积大、支撑或拉锚作业困难且无法放坡的基坑。盆式开挖（如图1-49所示）是先挖去基坑中心的土，预留周边一定范围的土坡来保证支护结构的稳定，此时的土坡相当于“土支撑”；随后再施工中央区域内的基础底板及地下室结构，形成“中心岛”。
图1-49 盆式开挖
具体开挖过程是先开挖基坑中央部分，形成盆式，此时可利用留位的土坡在地下室结构达到一定强度后开挖留坡部位的土方，并按“随挖随撑，先撑后挖”的原则，在支护结构与“中心岛”之间设置支撑，再施工边缘部位的地下室结构。
盆式开挖的基坑，盆边宽度不应小于8.0m。当盆边与盆底高差不大于4.0m时，可采用一级边坡；当盆边与盆底高差大于4.0m时，可采用二级边坡，但盆边和盆底高差一般不大于7.0m。一级边坡应验算边坡稳定性，二级边坡应同时验算各级边坡的稳定性和整体边坡的稳定性。
盆式开挖方法的优点是支撑用量小、费用低、盆式部位土方开挖方便，周边的土坡对围护墙有支撑作用，时间效应小，有利于减少围护墙的变形，这在基坑面积很大的情况下尤显出优越性，因此，在大面积基坑施工中非常适用。其缺点是大量的土方不能直接外运，需集中提升后装车外运。
盆式挖土周边留置的土坡的宽度、高度和坡度大小均应通过稳定验算确定，如留得过小，对围护墙支撑作用不明显，失去盆式挖土的意义；如坡度太陡，边坡不稳定，在挖土过程中可能失稳滑动，不但失去对围护墙的支撑作用，影响施工，而且有损于工程桩的质量。盆式挖土需设法提高土方上运的速度，这对加速基坑开挖有很大影响。
4．岛式开挖
先开挖基坑周边的土方，挖土过程中在基坑中部形成类似岛状的土体，再开挖基坑中部的土方，这种挖土方式称为岛式开挖。岛式开挖（如图1-50所示）可以在较短的时间内完成基坑周边土方开挖和支撑系统的施工，这种开挖方式可有效防止坑底土体的隆起，有利于支护结构的稳定。
图1-50 岛式开挖
岛式开挖适用于支撑系统沿基坑周边布置且中部留有较大空间的基坑。中部岛状土体高度不大于4.0m时，可采用一级边坡；中部岛状土体高度大于4.0m时，可采用二级边坡，但岛状土体高度一般不大于9.0m。一级边坡应验算边坡稳定性，二级边坡应同时验算各级边坡的稳定性和整体边坡的稳定性。
5．深基坑逐层挖土
开挖深度超过挖掘机最大挖掘高度（5m以上）时，宜分2～3层开挖，并修筑10%～15%的坡道，以便挖掘机及运输车辆进出。有些边角部位机械挖掘不到，应用少量人工配合清理，将松土清至机械作业半径范围以内，再用机械掏取运走，人工清土所占比例一般为1.5%～4%，控制好比例为1.5%～2%，修坡以厘米作限制误差。大基坑宜另配备一台推土机清土、送土、运土。对某些面积不大而深度较大的基坑，一般也宜尽量利用挖掘机开挖，不开或少开坡道，采用机械接力挖土、运土和人工与机械合理的配合挖土，最后采用搭设枕木垛的办法，使挖掘机开出基坑。
6．多层接力挖土
对面积、深度均较大的基坑，通常采用分层挖土的施工方法，使用大型土方机械，在坑下作业。如为软土地基，土方机械进入基坑行走有困难，需要铺垫钢板或铺路基箱垫道，将使费用增大，工效较低。遇此情况可采用“反铲接力挖土法”，它是利用两台或三台反铲挖掘机分别在基坑的不同标高处同时挖土，一台在地表，两台在基坑不同标高的台阶上，边挖土边向上传递，到上层由地表挖掘机掏土装车，用自卸汽车运至弃土地点。基坑上层可用大型挖掘机，中、下层可用液压中、小型挖掘机，以便挖土、装车均衡作业；如遇机械开挖不到之处，再配以人工开挖修坡、找平。对于标高深浅不一的小基坑，需边清理坑底，边放坡挖土，挖土按设计的开行路线，边挖边往后退，直到全部基坑挖好为止再退出。用本法开挖基坑，可一次挖到设计标高，一次成型，一般两层挖土可到－10m，三层挖土可到－15m左右，可避免载重自卸汽车开进基坑装土、运土作业，工作条件好，运输效率高，并可降低费用。最后用搭枕木垛的方法，使挖掘机开出基坑或牵引拉出；如坡度过陡，也可用吊车吊运出坑。
无论用何种机械开挖土方，都需要配备少量人工以挖除机械难以开挖到的边角部位土方和修整边坡，并及时清理予以运出。
机械开挖土方的运输：当挖土高度在3m以上，运距超过0.5km，场地空地较少时，一般宜采用自卸汽车装土，运到弃土场堆放，或部分就近空地堆放，留作以后回填之用。为了使土堆高及整平场地，另配一或两台推土机和一台压路机。雨天挖土应用路基箱做机械操作和车辆行驶区域加固地基之用，路基箱用一台12t汽车吊运铺设。
每一段基坑开挖根据工作场地的大小、深度、土方量等因素，按工期要求，配备相应的机械，采用两班或三班作业。