高层建筑深基坑土方开挖课件.ppt

深基坑挖土是基坑工程的重要部分，深基坑挖土是基坑工程的重要部分，对于土方量大的基坑，基坑工程工期对于土方量大的基坑，基坑工程工期的长短在很大程度上取决于挖土的速的长短在很大程度上取决于挖土的速度。另外，支护结构的强度和变形控度。另外，支护结构的强度和变形控制是否满足要求、降水是否达到预期制是否满足要求、降水是否达到预期的目的，亦靠挖土阶段来进行检验。的目的，亦靠挖土阶段来进行检验。高层建筑深基坑土方开挖高层建筑深基坑土方开挖v第一节第一节土方开挖方案土方开挖方案v一、深基坑土方开挖方案的选择一、深基坑土方开挖方案的选择v基坑土方开挖方案的选择，应根据地质情况、当地气候、施工条件和周围环境等确定合理、便捷、安全经济的诸因素综合考虑确定。v(一一)基坑开挖施工要点基坑开挖施工要点v1、明确各单位工程的合理技术标准，根据有关的理论和方法、规范和规程，对施工过程中的各个工序、特别是关键工序的基坑稳定性、支护结构的安全性以及坑周地层移动和对周围建筑设施的影响程度，进行验算。提出符合规定标准要求的基坑开挖和支撑施工设计。v2、提出安全而合理的施工程序及施工参数。、提出安全而合理的施工程序及施工参数。v(1)有支护有支护(锚拉锚拉)的基坑要分层开挖，分层数的基坑要分层开挖，分层数为基坑所设支撑道数加一。每挖一层及时加为基坑所设支撑道数加一。每挖一层及时加好好道支撑或设好一道锚杆。当采用土钉墙道支撑或设好一道锚杆。当采用土钉墙或喷锚网支护方案时，应按设计每挖一层土或喷锚网支护方案时，应按设计每挖一层土做一层支护、随挖随支护；做一层支护、随挖随支护；v(2)有内支撑的基坑，每层土的开挖，对同时有内支撑的基坑，每层土的开挖，对同时开挖的部分，其位置和深度，以保持对称为开挖的部分，其位置和深度，以保持对称为原则，防止基坑支护结构承受偏载；原则，防止基坑支护结构承受偏载；v(3)保证支撑、围檩或拉锚的施工质量，科学保证支撑、围檩或拉锚的施工质量，科学组织、精心施工；组织、精心施工；v(4)规定施工场地、土方、材料、设备的堆放规定施工场地、土方、材料、设备的堆放场地及数量，限定基坑旁边的超载；场地及数量，限定基坑旁边的超载；v(5)确保排水、堵水及降水的措施，严防围护确保排水、堵水及降水的措施，严防围护墙体发生水土流失而导致基坑失稳；墙体发生水土流失而导致基坑失稳；v(6)合理确定地基加固的范围、质量要求及检合理确定地基加固的范围、质量要求及检验方法；验方法；v(7)选择满足出土数量和时间要求的开挖设备、选择满足出土数量和时间要求的开挖设备、运输车辆及道路和堆放条件；运输车辆及道路和堆放条件；v(8)提出监测设计，落实按监测信息指导施工，提出监测设计，落实按监测信息指导施工，制定防止事故的方案。制定防止事故的方案。v二、深基坑土方开挖二、深基坑土方开挖v（一）放坡开挖（一）放坡开挖v放坡开挖较经济；无支撑施工，施工主体工程作业空间宽余、工期短；适合于基坑四周空旷处有场地可供放坡，周围无邻近建筑设施；软弱地基不宜挖深过大，因需较大量地基加固。v对深度大于5m的土质边坡，应分级放坡开挖，设置分级过渡平台，各级过渡平台的宽度为1.01.5m，必要时台宽可选0.61.0m，小于5m的土质边坡可不设过渡平台。岩石边坡过渡平台的宽度不小于0.6m，施工时应按上陡下缓原则开挖，坡度不宜超过1:0.75。v土质边坡放坡开挖如遇下列现象：边坡高度大于5m、土质与岩层具有与边坡开挖方向一致的斜向界面易向坑内滑落、有可能发生土体滑移的软弱淤泥或含水量丰富夹层、坡顶堆料、堆物有可能超载时以及各种易使边坡失稳的不利情况，应对边坡整体稳定性进行验算、有效加固及支护处理。v对于土质边坡或易于风化的岩质边坡，在开挖时应采取相应的排水和坡脚、坡面保护措施，基坑周围地面也应采用抹砂浆、设排水沟等地面防护措施，防止雨水渗入。并不得在影响边坡稳定的范围内积水。v（二）中心岛式开挖（二）中心岛式开挖v1、中心岛式开挖的概念及优缺点、中心岛式开挖的概念及优缺点v中心岛（墩）式挖土中心岛（墩）式挖土，亦即保留基坑中心土体，先挖，亦即保留基坑中心土体，先挖除挡墙内四周土方的开挖方式。除挡墙内四周土方的开挖方式。v宜用于大型基坑，支护结构的支撑型式为角撑、环梁宜用于大型基坑，支护结构的支撑型式为角撑、环梁式或边桁（框）架式，中间具有较大空间的情况。式或边桁（框）架式，中间具有较大空间的情况。v此法的此法的优点优点是：可利用中间的土墩作为支点搭设栈桥；是：可利用中间的土墩作为支点搭设栈桥；挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土；可以加快挖土和运土的速度用栈桥进入基坑运土；可以加快挖土和运土的速度（图（图2-1）。）。v缺点缺点是：由于先挖挡土墙四周的土方，挡墙的受荷时是：由于先挖挡土墙四周的土方，挡墙的受荷时间长，在软粘土中时间效应显著，有可能增大支护结间长，在软粘土中时间效应显著，有可能增大支护结构的变形量。构的变形量。v挖土时，除支护结构设计允许外，挖土机和运挖土时，除支护结构设计允许外，挖土机和运土车辆不得直接在支撑上行走和操作。土车辆不得直接在支撑上行走和操作。v为减少时间效应的影响，挖土时应尽量缩短围为减少时间效应的影响，挖土时应尽量缩短围护墙无支撑的暴露时间。一般对一、二级基坑，护墙无支撑的暴露时间。一般对一、二级基坑，每一工况挖至规定标高后，钢支撑的安装周期每一工况挖至规定标高后，钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，混凝土支撑的完成时间不宜不宜超过一昼夜，混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。超过两昼夜。v对面积较大的基坑，为减少空间效应的影响，对面积较大的基坑，为减少空间效应的影响，基坑土方宜分层、分块、对称、限时进行开挖，基坑土方宜分层、分块、对称、限时进行开挖，土方开挖顺序要为尽可能早的安装支撑创造条土方开挖顺序要为尽可能早的安装支撑创造条件。件。v土方挖至设计标高后，对有钻孔灌筑桩的工程，土方挖至设计标高后，对有钻孔灌筑桩的工程，宜边破桩头边浇筑垫层，尽可能早一些浇筑垫宜边破桩头边浇筑垫层，尽可能早一些浇筑垫层，以便利用垫层（必要时可加厚作配筋垫层）层，以便利用垫层（必要时可加厚作配筋垫层）对围护墙起支撑作用，以减少围护墙的变形。对围护墙起支撑作用，以减少围护墙的变形。v（三）盆式开挖（三）盆式开挖v1、盆式开挖的概念及优缺点、盆式开挖的概念及优缺点v盆式开挖盆式开挖即先挖除基坑中间部分的土方，后挖除挡即先挖除基坑中间部分的土方，后挖除挡墙四周土方的一种开挖方式。盆式开挖方法支撑用墙四周土方的一种开挖方式。盆式开挖方法支撑用量小、费用低、盆式部位土方开挖方便，适合于基量小、费用低、盆式部位土方开挖方便，适合于基坑面积大、支撑或拉锚作业困难且无法放坡的大面坑面积大、支撑或拉锚作业困难且无法放坡的大面积基坑开挖。积基坑开挖。v这种开挖方式的这种开挖方式的优点优点是：挡墙的无支撑暴露时间比是：挡墙的无支撑暴露时间比较短，利用挡墙四周所留的土堤，可以防止挡墙的较短，利用挡墙四周所留的土堤，可以防止挡墙的变形。有时为了提高所留土堤的被动土压力；还要变形。有时为了提高所留土堤的被动土压力；还要在挡墙内侧四周进行土体加固；以满足控制挡墙变在挡墙内侧四周进行土体加固；以满足控制挡墙变形的要求。形的要求。v盆式开挖方式的盆式开挖方式的缺点缺点是：挖土及土方外运的速度比是：挖土及土方外运的速度比岛式开挖要慢。此法多用于较密支撑下的开挖。岛式开挖要慢。此法多用于较密支撑下的开挖。va)中心开挖；中心开挖；vb)中心地下结构施中心地下结构施工；工；vc)边缘土方开挖及边缘土方开挖及支撑设置；支撑设置；vd)边缘地下结构施边缘地下结构施工工图图2-4盆式开挖方盆式开挖方法法1边坡留土；边坡留土；2基础底板；基础底板；3支支护墙；护墙；v4支撑；支撑；5坑底坑底v第二节 土方开挖的注意事项v一、基坑开挖的时空效应v工程实践中我们会遇到这种现象：基坑开挖过程中，当某一阶段因某种原因需要暂停一段时间时，基坑围护墙体的变形、基坑周边地层的位移和沉降并未停止，而是仍在发展，直到达到稳定或引起基坑因变形过大而破坏为止。这就是基坑开挖过程中的时间效应。v实践还证明，基坑围护墙体的变形、周边地层的移动还与分层、分块开挖的空间几何尺寸、围护墙无支撑暴露面积以及是否是均衡开挖等有关，分层、分块的空间几何尺寸越大、围护墙体无支撑暴露面积越大，变形也越大；开挖顺序中的对称性越差，变形也越大。这就是基坑开挖过程中的空间效应。v深基坑工程中考虑时空效应的基坑开挖施工参数(时间参数、空间参数)和施工顺序的确定应满足以下要求：v(1)减少开挖过程中的土体扰动范围，采用分层分块开挖且空间几何尺寸能最大限度地限制围护墙体的变形和坑周土体的位移与沉降。v(2)尽量缩短基坑开挖卸荷后无支撑暴露时间。上海地区要求：对一、二级基坑，每一工况下挖至设计标高后，钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，钢筋混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。v(3)满足对称开挖、均衡开挖的原则，使基坑受力均衡。v(4)可靠而合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，安全、经济地解决基坑工程中稳定与变形的问题。二、先撑后挖，严禁超挖二、先撑后挖，严禁超挖基坑开挖实施的工况与方案设计的工况必基坑开挖实施的工况与方案设计的工况必须一致，当基坑开挖至支撑设计标高处时，须一致，当基坑开挖至支撑设计标高处时，应开槽及时安装或制作支撑，待支撑满足设应开槽及时安装或制作支撑，待支撑满足设计要求后，才能继续挖土。从上面基坑开挖计要求后，才能继续挖土。从上面基坑开挖的时空效应的分析中我们已经知道，围护结的时空效应的分析中我们已经知道，围护结构的变形大小与无支撑暴露面积的大小和暴构的变形大小与无支撑暴露面积的大小和暴露时间的长短有关，因此，严格按照基坑工露时间的长短有关，因此，严格按照基坑工程方案设计的工况进行开挖，先撑后挖，及程方案设计的工况进行开挖，先撑后挖，及时加撑，是控制基坑墙体变形和相应地面位时加撑，是控制基坑墙体变形和相应地面位移和沉降的保证。移和沉降的保证。v四、防止边坡失稳四、防止边坡失稳v挖土速度快即卸载快，迅速改变了原来土体的平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为敏感，易造成滑坡。目前挖软土对水平位移极为敏感，易造成滑坡。目前挖土机多用土机多用1m3反铲挖土机，挖土深度可达反铲挖土机，挖土深度可达46m，如果一挖到底，挖土形成的坡度约，如果一挖到底，挖土形成的坡度约1：1，卸荷，卸荷快速，再加上机械的振动和坑边的推土，则易于快速，再加上机械的振动和坑边的推土，则易于造成边坡失稳。造成边坡失稳。v为了防止边坡失稳，土方开挖应在降水达到要求为了防止边坡失稳，土方开挖应在降水达到要求后，采用分层开挖的方式施工，分层厚度不宜超后，采用分层开挖的方式施工，分层厚度不宜超过过2.5m，开挖深度超过，开挖深度超过4m时，宜设置多级平台时，宜设置多级平台开挖，平台宽度不宜小于开挖，平台宽度不宜小于1.5m，在坡顶和坑边不，在坡顶和坑边不宜进行堆载，不可避免时，应在设计时予以考虑；宜进行堆载，不可避免时，应在设计时予以考虑；工期较长的基坑，宜对边坡进行护面。工期较长的基坑，宜对边坡进行护面。v五、防止桩位移和倾斜五、防止桩位移和倾斜v对于先打桩后挖土的工程，要考虑由于打桩造成的对于先打桩后挖土的工程，要考虑由于打桩造成的应力积聚和基坑开挖时应力的快速释放对桩所产生应力积聚和基坑开挖时应力的快速释放对桩所产生的不利影响。打桩使原处于静平衡状态的地基土遭的不利影响。打桩使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏，会产生挤土、孔隙水压力升高等现象，造到破坏，会产生挤土、孔隙水压力升高等现象，造成土中的应力积聚，如果在打桩后紧接着开挖基坑，成土中的应力积聚，如果在打桩后紧接着开挖基坑，应力的陡然释放和土体的一侧卸荷，易使土体产生应力的陡然释放和土体的一侧卸荷，易使土体产生一定的水平位移，造成桩位移或倾斜。在软土地区一定的水平位移，造成桩位移或倾斜。在软土地区施工，此现象已屡见不鲜。为此，在群桩打设后，施工，此现象已屡见不鲜。为此，在群桩打设后，宜停留一段时间，并用降水设备预降水，待打桩积宜停留一段时间，并用降水设备预降水，待打桩积聚的应力有所释放、孔隙水压力有所降低，被扰动聚的应力有所释放、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。桩的打设也的土体重新固结后，再开挖基坑土方。桩的打设也要注意打桩顺序和打桩速率，控制每天打桩根数，要注意打桩顺序和打桩速率，控制每天打桩根数，减少应力积聚。挖土要分层、均衡，尽量减少开挖减少应力积聚。挖土要分层、均衡，尽量减少开挖时的土压力差，以保证桩位正确。时的土压力差，以保证桩位正确。v这里提出一些常采取的保护周围环境的措施：这里提出一些常采取的保护周围环境的措施：v(1)井点降水加固土体。井点降水加固土体。v(2)围护墙本身应具有良好的抗渗漏特性，墙体围护墙本身应具有良好的抗渗漏特性，墙体(包包括接头括接头)若发现质量不符合设计要求，应采用注浆若发现质量不符合设计要求，应采用注浆等方法进行抗渗补强，墙体局部渗漏时，要及时等方法进行抗渗补强，墙体局部渗漏时，要及时分析原因，堵塞渗漏通道。分析原因，堵塞渗漏通道。v(3)相继或同时开工的相邻基坑工程，必须事先协相继或同时开工的相邻基坑工程，必须事先协调施工进度，以确定设计工况，避免相互产生危调施工进度，以确定设计工况，避免相互产生危害。已进入开挖期的基坑不允许在害。已进入开挖期的基坑不允许在1.5倍桩长范围倍桩长范围内有相邻基坑进行打入桩施工。内有相邻基坑进行打入桩施工。v(4)支护桩支护桩(墙墙)不允许和采用打入法的工程桩同时不允许和采用打入法的工程桩同时施工，两者必须保证有一定的间歇期。一般砂质施工，两者必须保证有一定的间歇期。一般砂质粉土不少于粉土不少于20d，淤泥质粘土不少于，淤泥质粘土不少于30d，土的固，土的固结度不低于结度不低于80。v(5)墙后、管线底部和现有建筑物房屋基础的注墙后、管线底部和现有建筑物房屋基础的注浆加固：注浆应在开挖前进行，挡墙后面的注浆加固：注浆应在开挖前进行，挡墙后面的注浆深度应大于开挖深度；管底注浆深度应不小浆深度应大于开挖深度；管底注浆深度应不小于于2m，房基注浆深度宜大于，房基注浆深度宜大于5m，采用自上而，采用自上而下分下分居居注浆的方法。注浆的方法。v(6)坑底加固可采用注浆加固或搅拌桩加固：加坑底加固可采用注浆加固或搅拌桩加固：加固指标和范围由设计计算确定。注浆加固最小固指标和范围由设计计算确定。注浆加固最小宽度应大于宽度应大于3m，深度不超过围护墙埋入深度，深度不超过围护墙埋入深度，宜采用劈裂注浆工艺；搅拌桩宜沿墙脚布置，宜采用劈裂注浆工艺；搅拌桩宜沿墙脚布置，采用搭接施工，最小加固宽度宜大于采用搭接施工，最小加固宽度宜大于1.2m，加，加固深度不超过围护墙埋入深度。固深度不超过围护墙埋入深度。v(7)基础托换：对紧靠基坑的建筑物，采用树根基础托换：对紧靠基坑的建筑物，采用树根桩或钻孔灌注桩、静压桩进行基础托换，将建桩或钻孔灌注桩、静压桩进行基础托换，将建筑物荷载传至深处刚度较大的地层。筑物荷载传至深处刚度较大的地层。v(8)施加支撑预应力：采用钢支撑时，通过施加施加支撑预应力：采用钢支撑时，通过施加支撑预应力减小围护墙后土体变形，预应力值支撑预应力减小围护墙后土体变形，预应力值宜大于设计轴力的宜大于设计轴力的50。v(9)开挖期跟踪注浆：重要管线或保护建筑物的开挖期跟踪注浆：重要管线或保护建筑物的相应位置预埋注浆管，在基坑开挖前预注浆，相应位置预埋注浆管，在基坑开挖前预注浆，开挖期根据监测结果，进行跟踪注浆控制沉降开挖期根据监测结果，进行跟踪注浆控制沉降量。量。