高层建筑深基坑土方开挖.ppt

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1、第二章第二章 高层建筑深基坑土方开挖高层建筑深基坑土方开挖 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。第一节第一节土方开挖方案土方开挖方案一、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 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。（一）基坑开挖施工要点（一）基坑开挖施工要点1.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

2、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。2.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。（1）有支护（锚拉）的基坑要分层开挖，分层数为基坑所设支撑道数加一。每挖一层及时加好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做一层支护、随挖随支护；（2）有内支撑的基坑，每层土的开挖，对同时开挖的部分，对其位置和深度，以保持对称为原则，防止基坑支护结构承受偏载；（3）保证支撑、围檩或拉锚的施工质量，科学组织、精心施工；（4）规定施工场地、土方、材料

3、、设备的堆放场地及数量，限定基坑旁边的超载；（5）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；（6）合理确定地基加固的范围、质量要求及检验方法；（7）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；（8）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。（二）基坑开挖方法及其适用范围（二）基坑开挖方法及其适用范围二、深基坑土方开挖二、深基坑土方开挖（一）放坡开挖（一）放坡开挖 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。对深度大于5

4、m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。放坡开挖 当基坑深度较浅、周围无紧邻的重要建筑及施工场地允许时,此时坑内无支撑，土方机械作业面宽敞无障碍，但如地下水位较高，必须采取降低地下水位的措施。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，

5、应对边坡整体稳定性进行验算、有效加固及支护处理。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。当基坑不具备全深度或分级放坡开挖时，上段可自然放坡或对坡面进行保护处理，以防止渗水或风化碎石土的剥落。保护处理的方法有水泥抹面、铺塑料布或土工布、挂网喷水泥浆、喷射砼护面以及浆砌片石等。下段的土体加固常用土钉墙、螺旋锚、喷锚，在坡脚处堆砌草袋或土工织物砂土袋以及砌筑砖石墙体等加固方法。第一次土方开挖：将地表土挖运出去采用方法：分层开挖，先撑后支第一道支撑结构施工第二次土

6、方开挖进行二层或多层开挖时，需预留设坡道，以便汽车上下，坡道两侧有时需加固第三次土方开挖注意：开挖过程中，随着土的挖出，下层土可能会回弹将导致建筑物后期沉降量加大。解决方法：加速建造物主体结构，或逐步利用基础的重量来代替被挖去土体的重量基坑开挖过程中和开挖后，均应保证井点降水正常进行，防止地基浸水。第二道支撑结构施工第四次土方开挖在挖至设计标高后，尽快浇筑垫层和底板（二）中心岛式开挖（二）中心岛式开挖 中心岛（墩）式挖土，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。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。优点：可利用中间的土墩作为支点

7、搭设栈桥；挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土；可以加快挖土和运土的速度（图2-1）。缺点：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，有可能增大支护结构的变形量。中心岛（墩）式挖土，中间土墩的留土高度、边坡的坡度、挖土层次与高差都要经过仔细研究确定。由于在雨季遇有大雨土墩边坡易滑坡，必要时对边坡尚需加固。挖土亦分层开挖，多数是先全面挖去第一层，然后中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。开挖多用反铲挖土机，如基坑深度大则用向上逐级传递方式进行装车外运。整个的土方开挖顺序，必须与支护结构的设计工况严格一致。要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁

8、超挖的原则。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。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，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超过两昼夜。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，土方开挖顺序要为尽可能早的安装支撑创造条件。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。挖土机挖土时严禁碰撞工程桩、支撑、立柱和降水的井点

9、管。分层挖土时，层高不宜过大，以免土方侧压力过大使工程桩变形倾斜，在软土地区尤为重要。同一基坑内当深浅不同时，土方开挖宜先从浅基坑处开始，如条件允许可待浅基坑处底板浇筑后，再挖基坑较深处的土方。如两个深浅不同的基坑同时挖土时，土方开挖宜先从较深基坑开始，待较深基坑底板浇筑后，再开始开挖较浅基坑的土方。如基坑底部有局部加深的电梯井、水池等，如深度较大宜先对其边坡进行加固处理后再进行开挖。（三）盆式开挖（三）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，适合于基坑面积大、支撑或拉锚作业困难且无法放坡的大面积基坑

10、开挖。优点：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；以满足控制挡墙变形的要求。缺点：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。a）中心开挖；）中心开挖；b）中心地下结构施工；中心地下结构施工；c）边缘土方开挖及支边缘土方开挖及支撑设置；撑设置；d）边缘地下结构施工边缘地下结构施工图图2-4盆式开挖方法盆式开挖方法1边坡留土；边坡留土；2基基础底板；础底板；3支护墙；支护墙；4支撑；支撑；5坑底坑底盆式挖土周边留置的土坡，其宽度、高度和坡度大小均应通过稳定验算确定。如留的过小，

11、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，对加速基坑开挖起很大作用。第二节第二节土方开挖的注意事项土方开挖的注意事项一、一、基坑开挖的时空效应基坑开挖的时空效应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末停止，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。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

12、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。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：（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。（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。（3）满足对

13、称开挖、均衡开挖的原则，使基坑受力均衡。（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移和沉降的保证。三、防止坑底隆起三、防止坑底隆起变变形形过过大大坑底隆起

14、是基地卸荷而改变坑底原始应力状态的反应。坑底隆起可以分为弹性隆起和塑性变形。减少坑底隆起的有效措施：设法减少图体重有效应力的变化，提高土的抗剪强度和刚度。四、防止边坡失稳四、防止边坡失稳 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为敏感，易造成滑坡。目前挖土机多用1m3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1：1，卸荷快速，再加上机械的振动和坑边的推土，则易于造成边坡失稳。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，分层厚度不宜超过2.5m，开挖深度超过4m时，宜设置多级平台开挖，平台宽

15、度不宜小于1.5m，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；工期较长的基坑，宜对边坡进行护面。五、防止桩位移和倾斜五、防止桩位移和倾斜 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，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，被扰动的土

16、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，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。六、对邻近建（构）筑物及地下设施的保护六、对邻近建（构）筑物及地下设施的保护 在基坑开挖施工前应分析计算开挖引起的周围地层的变形大小及影响范围，详细调查邻近被保护对象的工作状况，确定其允许的地基变形参数，采取积极有效的措施，保护地层变形影响范围内的建（构）筑物和设施。对周围环境的保护，应采取安全可靠、经济合理的技术方案。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：（1）井点降水加固土体。（2）围护墙本身

17、应具有良好的抗渗漏特性，墙体（包括接头）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，要及时分析原因，堵塞渗漏通道。（3）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，避免相互产生危害。已进入开挖期的基坑不允许在1.5倍桩长范围内有相邻基坑进行打入桩施工。（4）支护桩（墙）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。一般砂质粉土不少于20d，淤泥质粘土不少于30d，土的固结度不低于80。（5）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，挡墙后面的注浆深度应大于开挖深度；管底注浆深度应不小于2m，房基注浆深

18、度宜大于5m，采用自上而下分居注浆的方法。（6）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。注浆加固最小宽度应大于3m，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，采用搭接施工，最小加固宽度宜大于1.2m，加固深度不超过围护墙埋入深度。（7）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，将建筑物荷载传至深处刚度较大的地层。（8）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，预应力值宜大于设计轴力的50。（9）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，开挖期根据监测结果，进行跟踪注浆控制沉降量。