“吊斗”在提高土方開挖效率中的作用分析

賈劍虹

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 增城 511340）

珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段項目施工9A標(biāo)段【金融高新區(qū)站-龍溪站明挖區(qū)間、出入段線】土建施工項目的工程包括【明挖區(qū)間】和【出入段線】土建工程。明挖區(qū)間位于佛山市南海區(qū)海八路南側(cè)，區(qū)間線路以直線沿海八路下行，基坑長度約為345m，寬度為20.7～40.329m，深度為 14.806～22.275m，整個基坑呈西淺東深、西窄東寬的不規(guī)則型式，土方開挖量約為17.95萬m3。由于盾構(gòu)施工的需要，在區(qū)間東段90m范圍設(shè)盾構(gòu)始發(fā)井，為滿足盾構(gòu)施工工期，盾構(gòu)井從圍護結(jié)構(gòu)施工、土方開挖、主體結(jié)構(gòu)施工至土方回填，整個工期只有5個月的時間，而此處基坑深度大，因此土方開挖成為整個工期目標(biāo)實現(xiàn)的關(guān)鍵。

盾構(gòu)始發(fā)井基坑深度達22.275m，寬度為40m?；訌纳系较略O(shè)四道支撐，第一道支撐距離地面為3.0m，第二道支撐距離地面約為8.0m，第三道支撐距離地面為約13.9m，第四道支撐距離地面約為18.3m，基底距離地面為22.275m（如圖 1）。

圖1 基坑土方開挖剖面圖

而基坑施工常用的PC-200L型長臂挖掘機能挖到的最大深度不足16m，也就是說長臂挖機只能開挖到第三層土方，無法對第四、五層土方進行直接開挖。對于深度超過16m的基坑，一般軌道交通基坑施工采用的傳統(tǒng)工藝有“推挖法”和“吊裝出土”兩種，現(xiàn)對此兩種傳統(tǒng)施工工藝進行簡單介紹:

退挖法施工是在開挖各土層時采用臺階開挖接力出土的方式，具體方法如下:第一層通倉開挖法，挖至第一道鋼筋砼支撐梁下，層厚約3.0m，然后鑿除連續(xù)墻頂松散層，施工砼支撐梁及冠梁。第二層（層厚約5m）、第三層（層厚約5.9m）、第四層（層厚約為4.4m）和第五層（層厚約為4.0m）開挖時采用臺階開挖接力轉(zhuǎn)運法。即第一層砼支撐梁的砼達到一定的強度后，回填出一條出土施工便道，梁頂鋪鋼板保護，反鏟挖掘機站在鋼板上向下開挖第二層土方；等第二層土方被開挖出一定長度的平臺后，再下一臺反鏟挖掘機站在第二平臺上向下開挖第三層土方，等第三層土方被開挖出一定長度的平臺后，再下一臺反鏟挖掘機站在第三層平臺上向下開挖第四層土方，等第四層土方被開挖出一定長度的平臺厚，再下一臺反鏟挖掘機站在第四層平臺上向下開挖第五層土方，后五臺挖掘機接力將基底土方轉(zhuǎn)至地面自卸車（如圖2）。

圖2

采取此工藝開挖第五層土方，需布置五個階梯，投入至少10臺挖機（基坑寬度40m，每個階梯至少布置兩臺挖機），因此存在投入設(shè)備多、生產(chǎn)效率低的特點，特別是每個階梯在基坑縱向方向上占用約10m的場地，開挖至第五層需利用50m長度的基坑進行接力倒土。而由于本工程工期的緊迫性，在盾構(gòu)井開挖土方時，西段仍然在施工地下連續(xù)墻，無法提供50m的施工場地，因此退挖法在本工程中不適用。

吊裝出土法施工工藝簡單地講就是利用鋼板制成的斗裝土，再用吊裝設(shè)備吊出基坑運走的方法。但由于本工程支撐系統(tǒng)復(fù)雜，垂直運輸困難，加上此工藝出土效率太低，無法滿足盾構(gòu)井工期要求，因此本工程亦不適合采用“吊裝出土”。

另外，目前市場上還有一種液壓抓斗挖土設(shè)備，其開挖深度可達20m，但由于市場存貨量較少，且租賃費用較高，目前軌道交通基坑施工采用此設(shè)備較少，而作為本工程22.275m的開挖深度，其仍不能滿足直接開挖。

那么如何采用一種占用場地小且能直接開挖至基底的技術(shù)，以確保工期目標(biāo)成為本工程的難點。項目部全體成員集思廣益，利用現(xiàn)場條件，在基坑深度中央設(shè)置一個“中轉(zhuǎn)平臺”，以達到利用長臂挖機直接開挖的目的。具體做法為:在第三道支撐施工完成后，利用廢棄的自卸車斗，將其端頭與第三道支撐利用膨脹螺栓焊接固定，再利用鋼絲繩懸吊斗身于第二道混凝土支撐上，基底用PC-200型挖掘機將第四、五層土方挖至土斗內(nèi)，在用長臂挖機將土斗內(nèi)的土直接挖至出土車運走。（如圖）

側(cè)挖法施工

用來支撐吊土斗的支撐梁，設(shè)計在施工前結(jié)合土斗及土的重量對支撐梁的配筋受力情況重新進行核算，滿足力學(xué)要求，確保了土方開挖時的安全。

懸吊土斗的鋼絲繩的計算選取過程如下:

查相關(guān)施工手冊后，取直徑26mm、公稱抗拉強度為1400kN/mm2、6*19的鋼絲繩。

在盾構(gòu)井東端20m土方開挖完成后將中轉(zhuǎn)平臺向西移，基坑南北兩側(cè)各設(shè)一個“土斗”，每個中轉(zhuǎn)平臺負(fù)責(zé)縱向60m范圍內(nèi)的土方開挖，開挖完成后再向西移，移動土斗時需重新對其安裝，每安裝一個土斗需要一天時間，且安裝土斗全過程要汽車吊配合。利用此方法大大提高了土方開挖效率，贏得了寶貴的時間。本工程采用“吊斗”作為轉(zhuǎn)土平臺，提高了土方開挖效率?，F(xiàn)將退挖法、吊裝出土法、液壓抓斗及利用“土斗”作為中轉(zhuǎn)平臺法做綜合分析對比，具體如下表:

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綜上所述，采用“汽車斗”作為轉(zhuǎn)土平臺，較傳統(tǒng)土方開挖方法大大提高了土方的開挖效率。當(dāng)然此方法也存在一定的局限性，如深度方向只能滿足一個中轉(zhuǎn)，對25m深度以上的基坑亦無法施工，但對于深度在16～25米范圍的基坑，從投入設(shè)備，生產(chǎn)效率高方面講，可以說是一種投入少產(chǎn)能大的技術(shù)，可在其他工程基坑開挖中推廣使用。

[1]江正榮，朱國梁.簡明施工計算手冊.