防止基坑土方坍塌的安全技術措施

1、.防止基坑土方坍塌的技術措施近年來，我市高層建筑愈來愈多。大多數(shù)高層建筑的基礎埋置深度較大，以滿足抗震設計的要求，同時利用地下室，建造地下車庫、商場、倉庫和人防設施等，從而，建筑基坑的開挖和支護便成了一個突出的問題。基坑支護不僅要保證基坑內(nèi)能正常安全作業(yè)，而且要防止基底及坑外土體移動，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行。近年來，基坑支護工程的技術水平得到了迅速提高，積累了比較豐富的經(jīng)驗，但也有不少教訓。當前迫切需要解決的問題是：如何以比較低的經(jīng)濟代價，在比較短時間內(nèi)實現(xiàn)安全的基坑開挖；加快支護技術的開發(fā)，為更深的多層地下室施工提供新的技術和安全保證?，F(xiàn)將基坑開挖，支護施工經(jīng)驗介紹安全監(jiān)察

2、站，供參考：一、防止基坑土方坍塌的安全措施：1、 基坑開挖應視現(xiàn)場情況而定，當基坑深度在5M以內(nèi)且現(xiàn)場條件、工程所處環(huán)境、地理條件、允許放坡的情況下，當采用人工開挖時需滿足表1-1的放坡要求。當采用機械開挖時需滿足表1-2的放坡要求。 表1-1土壤類別溝邊積土時隨挖隨運時砂土1：1.001：0.75粉土1：0.671：0.50粉質(zhì)粘土1：0.501：0.33粘土1：0.331：0.25含礫土、卵石土1：0.671：0.50泥碳巖、白惡土1：0.331：0.25老黃土1：0.251：0.10表1-2土壤類別邊坡坡度（高：寬）坡頂無荷載坡頂有靜載坡頂有動載中密的砂土1:1.001:1.251:1.

3、50硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黃土1:0.101:0.251:0.33軟土（經(jīng)井點降水后）1:1.00中密的碎石類土（充砂土）1:0.751:1.001:1.25中密的碎石類土（填充物為粘性土）1:0.51:0.671:0.752、 當基坑深度超過5M且現(xiàn)場條件、工程所處環(huán)境、地理條件放坡達不到安全要求時，可采用放坡與支護聯(lián)合使用，如:在坑底用砂袋堆砌護坡。或采用檔土板支護。二、 在基坑開挖過程中的降水措施：1、 施工過程中若地下水位較高，當開挖基坑或溝槽至地下水位以下時，由于土的含水層被切斷，地下水將不斷滲入坑內(nèi)，

4、雨季施工時，地面水也會流入坑內(nèi)。這樣，不僅此使施工條件惡化，而且土被水浸泡后會導致地基承載能力的下降和邊坡的坍塌。為了保證質(zhì)量和施工安全，做好施工排水工作，保持開挖土體的干燥是十分重要的。2、 施工過程防止或排除地面水（包括雨水、施工用水，生活污水等）一般采取在基坑，周圍設置排水溝，截水溝或筑土堤等辦法，盡量利用原排水系統(tǒng)使臨時性排水設施與永久性排水設施相結合。而降低基坑中的地下水常采取集水坑法和井點法。3、 集水坑降水法是一種常用的簡易的降水方法，適用于較小，降水深不大的基坑槽開挖。對軟土或含有細砂、粉砂或淤泥層時，不宜采用這種方法，易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。集水坑降水法是在基坑開挖過程中，沿坑底周圍

5、或中央挖有一定坡度的排水溝，坑底每隔20-40M設一個集水坑，集水坑寬度一般為0.6-0.8M，坑保持低于基坑底1-2M。4、 井點降水法降低基坑內(nèi)地下水是在基坑開挖之前，在基坑四周埋設一定數(shù)量的濾水管井利用抽水設備抽水，使地下水位降落至基坑底以下，并在基坑開挖過程中仍不斷抽水。井點類型有：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點和深井井點。各類井點的適用范圍井點類別土層滲透系數(shù)降低水位深度（M）單層輕型井點0.1-503-6多層輕型井點0.1-506-12(由井點層數(shù)定)噴射井點0.1-28-20電滲井點0.1根據(jù)選用的井點確定管井井點20-2003-5深井井點10-2501541 輕型管路系

6、統(tǒng)包括：濾井、井點管、彎聯(lián)管及總管等。42 基坑的寬度小于6M；降水深度不超過5M時，采用單排井點，并布置在地下水上游一側兩端延伸長度不小于基坑寬度，如基坑寬度大于6M或土質(zhì)排水不良時，宜采用雙排線狀井點，基坑面積較大時采用環(huán)形井點，井點管距坑壁一般不小于1M以防局部漏氣?？拷恿魈幓蚩偣芩慕遣糠謶m當加密。43 井點管埋設深度HA（不包括濾管可按下式計算）HA H1+h1+ILH1井點管埋設面至基坑底面的距離（M） h1基坑底面至降低后的地下水位距離，一般取0.5-1.0M.I 水力坡度，單排井點取1/4，雙排及環(huán)形井點取1/10。L井點管至基坑中的水平距離。輕型井點降水深度一般不超過6M，

7、如算出HA大于6M應降低總管的埋設標高以適應降水深度的要求。44 輕型井點涌水量按水井理論計算，當基坑長度與寬度之比大于5或基坑寬度大于2倍抽水影響半徑時，現(xiàn)有公式不能直接使用要將基坑劃分若干塊，使符合計算條件。水井根據(jù)井底是否達到不適水層及是否承受水壓力分為四種類型： a無壓完整井 b無壓非完整井 c承壓完整井 d承壓非完整井井點系統(tǒng)總涌水量: 無壓完整井: Q=1.366(2H-S)S/(lgR-lgx0) 無壓非完整井:Q=1.366(2H0-S)S/(lgR-lgx0) 承壓完整井: Q=2.73KMS/(lgR-lgx0) 承壓非完整井: 2.73H0S/(lgR-lgx0)其中 x

8、0= F/ R=1.95S HKH、M含水層厚度，F(xiàn)環(huán)形井點所包圍面積，S水位降低值，R抽水影響半徑，x0假想半徑，K滲透系數(shù)。抽水影響深度H0S/（S+L）0.20.30.50.8Ho1.3（S+L）1.5（S+L）1.3（S+L）1.85（S+L）HoH取Ho=H單根井點最大出水量q=65dL 3 Kd-濾管直徑L-濾管長度K-滲透系數(shù) 井點管根數(shù) n=1.1 Q/q 1.1備用系數(shù)考慮井點管堵塞等因素井點管間距D= L/n L 總管長度n 井點管根數(shù)井距必須大于5d45 關于井點降水施工中應注意的問題4.5.1當形成三個以上降水井點時，應進行抽水試驗工作，以此獲得真實的水文地質(zhì)參數(shù)及單井

9、涌水量。4.5.2抽水試驗過程應進行含砂量觀測，若井水含砂量較大，應調(diào)整井點反濾層結構并對以后施工井點進行包網(wǎng)處理，4.5.3井點使用時，基坑周圍井點應對稱、同時抽水，使水位差控制在要求限度內(nèi)。4.5.4降水運行期間做好水位觀測工作，以便隨時獲得水位降低信息。4.5.5做好進場維護工作，這是保證邊坡穩(wěn)定及周邊建筑物安全的前提。4.5.6 靠近建筑物的深井，應使建筑物下的水位與附近水位之差保持不大于1m，以免造成建筑物的不均勻沉降而出現(xiàn)裂縫。為此，要加強水位觀測，當水位差過大時，應立即采取措施補救。4.5.7井點供電系統(tǒng)應采用雙線路，防止中途停電或發(fā)生其他故障，影響排水。必要時設置能滿足施工要求

10、的備用發(fā)電機組，以防止突然停電，造成水淹基坑。4 6哈爾濱市道里、道外沿江地區(qū)地下水位較高一般考慮井點降水。南崗地區(qū)地下水位較底注意作好地表水的維護工作（馬家溝河兩岸局部地區(qū)應考慮降水）。 三、 防止基坑坍塌和毗臨建筑物地基穩(wěn)定支護措施：1、 深基坑支護結構包括擋墻支護和支撐（土錨）支護兩部分。常用支護結構按計算體系不同有兩種形式即重力式和非重力式：重力式包括：深層攪拌水泥土樁擋墻、旋噴樁帷幕。非重力式包括：鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁擋墻、H型鋼支柱木檔板支護墻和地下連續(xù)墻。3、 土壓力的計算方法： 基坑支護問題中第一步首先要確定土壓力的性質(zhì)大小方向和作用點.對于土壓力計算現(xiàn)多采用古典

11、的朗肯理論即。主動土壓力計算公式： a=rZKa （無粘性土 ） a=rZKa-2c Ka （粘性土） Ka-主動土壓力系數(shù)：tan2(45°-/2)R 墻后填土的重度KN/m3地下水位以下用有效重度C 填土粘聚力Kpa 填土的內(nèi)磨擦角（度）Z-所計算點離填土面的深度m被動土壓力計算公式：p=rzKp （無粘性土） p=rZKp+2c Kp （粘性土）Kp被動土壓力系數(shù)：tan2=(45°+/2) 如基坑邊有均布荷載將均布荷載換算成當量重h=q/r,如有地下水側壓力為水壓力與土壓力的總和水壓力rwh,3、 非重力式支護結構包括：鋼板樁：其優(yōu)點鋼板樁在軟土地基地區(qū)鋼板樁打設方

12、便，有一定擋水能力，施工迅速，且打設后可立即開挖，其缺點鋼板樁柔性較大，打設噪音對相鄰土體擾動力較大、鋼筋混凝土板樁：其優(yōu)點鋼筋混凝土板樁施工方便，截面企口有一定擋水作用，其缺點打設時存在對地基的振動且噪音較大、鉆孔灌注樁擋墻其優(yōu)點剛度較大，抗彎能力強，其缺點為以后地下工程施工造成障礙，且樁間隙間擋水效果較差、H型鋼支柱或鋼筋混凝土樁支柱木擋板支護墻其優(yōu)點為用后可拔出重復使用使用較為經(jīng)濟，但一次投資較大、地下連續(xù)墻其優(yōu)點為剛度大，抗彎能力強，擋水效果好。 哈爾濱市深基坑支護最常用的是樁錨支護體系，即用灌注樁作為擋土樁，樁間距一般按經(jīng)驗選取后進行配筋及驗算。用土層錨桿提供水平拉力，其計算體系采用

13、等值梁法。3.1.1 板樁前Kp=KKp=Ktg(45°+/2) 板樁后Kp=KKp =Ktg(45°+/2)被動土壓力修正系數(shù)：土的內(nèi)摩擦角40°35°30°25°20°15°10°K2.32.01.81.71.61.41.2 K0.350.400.470.550.640.751.00 3.1.2計算樁墻上土壓力強度等于零的點離挖土面的距離y,在y處樁前的被動土壓力等于樁后的主動土壓力rKpy=rka(H+y) 則y=Pb/r(Kp-Ka) 3.1.3計算最小入土深度t0=y+xx= 6p0/r(Kp-

14、Ka) x通過對D點取矩求得實際埋深應位于X之下t=k2 t0 paHp0y B Dx C 3.1.4用等值梁法求Mmax Pa、Po 3.1.5用Mmax對樁進行配筋 3.1.6將Pa加大35%-40%作為錨桿設計拉力4、 重力式支護結構主要是深層攪拌水泥土樁擋墻和旋噴樁帷幕墻，其中，深層攪拌水泥樁擋墻擋水效果好，剛度，抗彎能力較小，適用于不是很深的基坑。而旋噴樁帷幕墻作用與深層攪拌水泥土樁擋墻類似，但工藝有所不同。可按重力式擋土墻的設計方法進行計算。 4.1滑動穩(wěn)定性驗算 Kb =（Wu+Ep）/EA1.3Kb抗滑動穩(wěn)定安全系數(shù)；W墻體自重（KN/M）；wEAhAhpEPbbA重力式支護結

15、構計劃計算簡圖u基底墻體與土的摩擦系數(shù)；Ep被動土壓力合力（KN/M）；EA主動土壓力鋼板樁（KN/M）。4.2傾覆穩(wěn)定性驗算：Kp=(Wb+Ephp)/EahAKp抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)；B、hp、hA分別為W、Ep、Ea對墻趾A點的力臂（M）；其它符號同前。4.3墻身應力驗算 =W/2bqu/2Kq=（EA-W1u）/2b(tg+c)/K式中、所驗算截面處的法向應力、剪應力（N/MM2）；W1驗算截面以上部分的墻重（N）；qu、c水泥土的抗壓強度（N/MM2）、內(nèi)摩擦角（°）、內(nèi)聚力（N/MM2）。5、 支護施工過程中應注意的問題：5.1鉆孔機就位后，必須平穩(wěn)，確保施工中樁孔的垂直

16、度。為準確控制鉆孔深度，應在樁機機架上作出控制，深度的標尺，以便在施工中的做好深度記錄。5.2樁位處的松散土回落孔中；5.3鉆孔完成后，應立即檢查成孔質(zhì)量，成孔質(zhì)量必須符合質(zhì)量標準；5.4施鉆完的孔內(nèi)應在12小時內(nèi)灌注完混凝土；5.5鋼筋籠慢慢放入孔內(nèi)，不得碰撞樁孔四周土壤，到四周混凝土保護層相同；5.6樁混凝土灌注充盈系數(shù)為1.1；5.7灌注混凝土時應遵守下列有關規(guī)定：a） 在灌注混凝土前，應對孔徑，孔深，成孔垂直度等進行實測，不合格者應及時處理；b） 混凝土中摻入早強減水劑，坍落度選用810CM。6、實例： 哈爾濱地區(qū)地質(zhì)情況較好，南崗地區(qū)粘土居多且地下水位較低。可采用放坡與支護聯(lián)合使用支

17、擋型式如在坑底加設砂袋，或用腳手支護；道里、道外地區(qū)屬沿江地區(qū)地下水位較高。首先考慮降水方案，且支護結構應具備一定的擋水能力。如用鉆孔灌注樁與深層攪拌水泥土擋墻聯(lián)合使用，前者剛度好后者擋水效果好，或使用地下連續(xù)墻壁使之成為地下結構一部分，支護效果好。 某工程位于道里區(qū)買賣街與石頭道街交匯處。沿買賣街方向長32.54沿石頭道街方向長28.94M基坑深度-6.9M。采用樁徑600MM，樁長12M樁間距800MM樁上設通長連梁。設兩處井點降水為防止井點堵塞將井點范圍2M*2M范圍內(nèi)樁取消。以上支護方案經(jīng)嚴密計算周密布置，在工程實際施工過程中效果良好，經(jīng)一年多使用證實了該方案是可行的。四、 在深基坑內(nèi)作業(yè)人員的安全措施：1、 深基坑上、下應先挖好階梯或支撐靠梯，或開斜坡道，并采取防滑措施，禁止踩踏支撐上下?；铀闹茉O安全欄桿。2、 基坑開挖時兩人操作間距應大于2.5M，多臺機械開挖，挖土機間距應大于10M。在挖土機工作范圍內(nèi)，不許進行其他作業(yè)。挖土應由上而下逐層進行，嚴禁先挖坡腳或逆坡挖土。3、 人工吊運土方時，應檢查起吊工具，繩索是否牢靠。吊斗下面不得站人，卸土堆應離開坑邊一定距離，以防造成坑壁坍方。4、 重物距土坡安全距離：汽車不小于3M；馬車不小于2M；起重機不小于4M，土方堆放不小于1M，堆土高度不超過1.5M材料堆放應不小于1m。5、 挖土工人