高層建筑深基坑土方開挖培訓(xùn)講義

深基坑挖土是基坑工程的重要部分，對(duì)于土方量大的基坑，基坑工程工期的長短在很大程度上取決于挖土的速度。另外，支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形控制是否滿足要求、降水是否達(dá)到預(yù)期的目的，亦靠挖土階段來進(jìn)行檢驗(yàn)。第二章高層建筑深基坑土方開挖化學(xué)工業(yè)出版社第一節(jié)土方開挖方案一、深基坑土方開挖方案的選擇基坑土方開挖方案的選擇，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、當(dāng)?shù)貧夂?、施工條件和周圍環(huán)境等確定合理、便捷、安全經(jīng)濟(jì)的諸因素綜合考慮確定。（一）基坑開挖施工要點(diǎn)1.明確各單位工程的合理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)有關(guān)的理論和方法、規(guī)范和規(guī)程，對(duì)施工過程中的各個(gè)工序、特別是關(guān)鍵工序的基坑穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性以及坑周地層移動(dòng)和對(duì)周圍建筑設(shè)施的影響程度，進(jìn)行驗(yàn)算。提出符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求的基坑開挖和支撐施工設(shè)計(jì)。2.提出安全而合理的施工程序及施工參數(shù)。（1）有支護(hù)（錨拉）的基坑要分層開挖，分層數(shù)為基坑所設(shè)支撐道數(shù)加一。每挖一層及時(shí)加好—道支撐或設(shè)好一道錨桿。當(dāng)采用土釘墻或噴錨網(wǎng)支護(hù)方案時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)每挖一層土做一層支護(hù)、隨挖隨支護(hù)；（2）有內(nèi)支撐的基坑，每層土的開挖，對(duì)同時(shí)開挖的部分，其位置和深度，以保持對(duì)稱為原則，防止基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)承受偏載；（3）保證支撐、圍檁或拉錨的施工質(zhì)量，科學(xué)組織、精心施工；（4）規(guī)定施工場地、土方、材料、設(shè)備的堆放場地及數(shù)量，限定基坑旁邊的超載；（5）確保排水、堵水及降水的措施，嚴(yán)防圍護(hù)墻體發(fā)生水土流失而導(dǎo)致基坑失穩(wěn)；（6）合理確定地基加固的范圍、質(zhì)量要求及檢驗(yàn)方法；（7）選擇滿足出土數(shù)量和時(shí)間要求的開挖設(shè)備、運(yùn)輸車輛及道路和堆放條件；（8）提出監(jiān)測設(shè)計(jì)，落實(shí)按監(jiān)測信息指導(dǎo)施工，制定防止事故的方案。（二）基坑開挖方法及其適用范圍基坑開挖方法及其適用范圍見表2-1。二、深基坑土方開挖（一）放坡開挖放坡開挖較經(jīng)濟(jì)；無支撐施工，施工主體工程作業(yè)空間寬余、工期短；適合于基坑四周空曠處有場地可供放坡，周圍無鄰近建筑設(shè)施；軟弱地基不宜挖深過大，因需較大量地基加固。對(duì)深度大于5m的土質(zhì)邊坡，應(yīng)分級(jí)放坡開挖，設(shè)置分級(jí)過渡平臺(tái)，各級(jí)過渡平臺(tái)的寬度為1.0～1.5m，必要時(shí)臺(tái)寬可選0.6～1.0m，小于5m的土質(zhì)邊坡可不設(shè)過渡平臺(tái)。巖石邊坡過渡平臺(tái)的寬度不小于0.6m，施工時(shí)應(yīng)按上陡下緩原則開挖，坡度不宜超過1:0.75。土質(zhì)邊坡放坡開挖如遇下列現(xiàn)象：邊坡高度大于5m、土質(zhì)與巖層具有與邊坡開挖方向一致的斜向界面易向坑內(nèi)滑落、有可能發(fā)生土體滑移的軟弱淤泥或含水量豐富夾層、坡頂堆料、堆物有可能超載時(shí)以及各種易使邊坡失穩(wěn)的不利情況，應(yīng)對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算、有效加固及支護(hù)處理。對(duì)于土質(zhì)邊坡或易于風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡，在開挖時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的排水和坡腳、坡面保護(hù)措施，基坑周圍地面也應(yīng)采用抹砂漿、設(shè)排水溝等地面防護(hù)措施，防止雨水滲入。并不得在影響邊坡穩(wěn)定的范圍內(nèi)積水。當(dāng)基坑不具備全深度或分級(jí)放坡開挖時(shí)，上段可自然放坡或?qū)ζ旅孢M(jìn)行保護(hù)處理，以防止?jié)B水或風(fēng)化碎石土的剝落。保護(hù)處理的方法有水泥抹面、鋪塑料布或土工布、掛網(wǎng)噴水泥漿、噴射砼護(hù)面以及漿砌片石等。下段的土體加固常用土釘墻、螺旋錨、噴錨，在坡腳處堆砌草袋或土工織物砂土袋以及砌筑磚石墻體等加固方法。（二）中心島式開挖1.中心島式開挖的概念及優(yōu)缺點(diǎn)中心島（墩）式挖土，亦即保留基坑中心土體，先挖除擋墻內(nèi)四周土方的開挖方式。宜用于大型基坑，支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐型式為角撐、環(huán)梁式或邊桁（框）架式，中間具有較大空間的情況。此法的優(yōu)點(diǎn)是：可利用中間的土墩作為支點(diǎn)搭設(shè)棧橋；挖土機(jī)可利用棧橋下到基坑挖土，運(yùn)土的汽車亦可利用棧橋進(jìn)入基坑運(yùn)土；可以加快挖土和運(yùn)土的速度（圖2-1）。缺點(diǎn)是：由于先挖擋土墻四周的土方，擋墻的受荷時(shí)間長，在軟粘土中時(shí)間效應(yīng)顯著，有可能增大支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量。2.中心島式開挖的注意事項(xiàng)中心島（墩）式挖土，中間土墩的留土高度、邊坡的坡度、挖土層次與高差都要經(jīng)過仔細(xì)研究確定。由于在雨季遇有大雨土墩邊坡易滑坡，必要時(shí)對(duì)邊坡尚需加固。挖土亦分層開挖，多數(shù)是先全面挖去第一層，然后中間部分留置土墩，周圍部分分層開挖。開挖多用反鏟挖土機(jī)，如基坑深度大則用向上逐級(jí)傳遞方式進(jìn)行裝車外運(yùn)。整個(gè)的土方開挖順序，必須與支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工況嚴(yán)格一致。要遵循開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖的原則。挖土?xí)r時(shí)，除除支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)允許許外，，挖土土機(jī)和和運(yùn)土土車輛輛不得得直接接在支支撐上上行走走和操操作。。為減少少時(shí)間間效應(yīng)應(yīng)的影影響，，挖土土?xí)r應(yīng)應(yīng)盡量量縮短短圍護(hù)護(hù)墻無無支撐撐的暴暴露時(shí)時(shí)間。。一般般對(duì)一一、二二級(jí)基基坑，，每一一工況況挖至至規(guī)定定標(biāo)高高后，，鋼支支撐的的安裝裝周期期不宜宜超過過一晝晝夜，，混凝凝土支支撐的的完成成時(shí)間間不宜宜超過過兩晝晝夜。。對(duì)面積積較大大的基基坑，，為減減少空空間效效應(yīng)的的影響響，基基坑土土方宜宜分層層、分分塊、、對(duì)稱稱、限限時(shí)進(jìn)進(jìn)行開開挖，，土方方開挖挖順序序要為為盡可可能早早的安安裝支支撐創(chuàng)創(chuàng)造條條件。。土方挖挖至設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高后后，對(duì)對(duì)有鉆鉆孔灌灌筑樁樁的工工程，，宜邊邊破樁樁頭邊邊澆筑筑墊層層，盡盡可能能早一一些澆澆筑墊墊層，，以便便利用用墊層層（必必要時(shí)時(shí)可加加厚作作配筋筋墊層層）對(duì)對(duì)圍護(hù)護(hù)墻起起支撐撐作用用，以以減少少圍護(hù)護(hù)墻的的變形形。挖土機(jī)機(jī)挖土土?xí)r嚴(yán)嚴(yán)禁碰碰撞工工程樁樁、支支撐、、立柱柱和降降水的的井點(diǎn)點(diǎn)管。。分層層挖土土?xí)r，，層高高不宜宜過大大，以以免土土方側(cè)側(cè)壓力力過大大使工工程樁樁變形形傾斜斜，在在軟土土地區(qū)區(qū)尤為為重要要。同一基基坑內(nèi)內(nèi)當(dāng)深深淺不不同時(shí)時(shí)，土土方開開挖宜宜先從從淺基基坑處處開始始，如如條件件允許許可待待淺基基坑處處底板板澆筑筑后，，再挖挖基坑坑較深深處的的土方方。如兩個(gè)個(gè)深淺淺不同同的基基坑同同時(shí)挖挖土?xí)r時(shí)，土土方開開挖宜宜先從從較深深基坑坑開始始，待待較深深基坑坑底板板澆筑筑后，，再開開始開開挖較較淺基基坑的的土方方。如基坑坑底部部有局局部加加深的的電梯梯井、、水池池等，，如深深度較較大宜宜先對(duì)對(duì)其邊邊坡進(jìn)進(jìn)行加加固處處理后后再進(jìn)進(jìn)行開開挖。。（三））盆式式開挖挖1.盆式開開挖的的概念念及優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)盆式開開挖即即先挖挖除基基坑中中間部部分的的土方方，后后挖除除擋墻墻四周周土方方的一一種開開挖方方式。。盆式式開挖挖方法法支撐撐用量量小、、費(fèi)用用低、、盆式式部位位土方方開挖挖方便便，適適合于于基坑坑面積積大、、支撐撐或拉拉錨作作業(yè)困困難且且無法法放坡坡的大大面積積基坑坑開挖挖。這種開挖方方式的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是：擋墻墻的無支撐撐暴露時(shí)間間比較短，，利用擋墻墻四周所留留的土堤，，可以防止止擋墻的變變形。有時(shí)時(shí)為了提高高所留土堤堤的被動(dòng)土土壓力；還還要在擋墻墻內(nèi)側(cè)四周周進(jìn)行土體體加固；以以滿足控制制擋墻變形形的要求。。盆式開挖方方式的缺點(diǎn)點(diǎn)是：挖土土及土方外外運(yùn)的速度度比島式開開挖要慢。。此法多用用于較密支支撐下的開開挖。a）中心開挖挖；b）中心地地下結(jié)構(gòu)施施工；c）邊緣土土方開挖及及支撐設(shè)置置；d）邊緣地地下結(jié)構(gòu)施施工

圖2-4盆式開挖方方法1—邊坡留土；；2—基礎(chǔ)底板；；3—支護(hù)墻；4—支撐；5—坑底2.盆式開挖的的注意事項(xiàng)項(xiàng)盆式挖土周周邊留置的的土坡，其其寬度、高高度和坡度度大小均應(yīng)應(yīng)通過穩(wěn)定定驗(yàn)算確定定。如留的的過小，對(duì)對(duì)圍護(hù)墻支支撐作用不不明顯，失失去盆式挖挖土的意義義。如坡度度太陡邊坡坡不穩(wěn)定，，在挖土過過程中可能能失穩(wěn)滑動(dòng)動(dòng)，不但失失去對(duì)圍護(hù)護(hù)墻的支撐撐作用，影影響施工，，而且有損損于工程樁樁的質(zhì)量。。盆式挖土需需設(shè)法提高高土方上運(yùn)運(yùn)的速度，，對(duì)加速基基坑開挖起起很大作用用。第二節(jié)土土方開挖的的注意事項(xiàng)項(xiàng)一、基坑坑開挖的時(shí)時(shí)空效應(yīng)工程實(shí)踐中中我們會(huì)遇遇到這種現(xiàn)現(xiàn)象：基坑坑開挖過程程中，當(dāng)某某一階段因因某種原因因需要暫停停一段時(shí)間間時(shí)，基坑坑圍護(hù)墻體體的變形、、基坑周邊邊地層的位位移和沉降降并末停止止，而是仍仍在發(fā)展，，直到達(dá)到到穩(wěn)定或引引起基坑因因變形過大大而破壞為為止。這就就是基坑開開挖過程中中的時(shí)間效效應(yīng)。實(shí)踐還證明明，基坑圍圍護(hù)墻體的的變形、周周邊地層的的移動(dòng)還與與分層、分分塊開挖的的空間幾何何尺寸、圍圍護(hù)墻無支支撐暴露面面積以及是是否是均衡衡開挖等有有關(guān)，分層層、分塊的的空間幾何何尺寸越大大、圍護(hù)墻墻體無支撐撐暴露面積積越大，變變形也越大大；開挖順順序中的對(duì)對(duì)稱性越差差，變形也也越大。這這就是基坑坑開挖過程程中的空間間效應(yīng)。深基坑工程程中考慮時(shí)時(shí)空效應(yīng)的的基坑開挖挖施工參數(shù)數(shù)（時(shí)間參參數(shù)、空間間參數(shù)）和和施工順序序的確定應(yīng)應(yīng)滿足以下下要求：（1）減少開挖挖過程中的的土體擾動(dòng)動(dòng)范圍，采采用分層分分塊開挖且且空間幾何何尺寸能最最大限度地地限制圍護(hù)護(hù)墻體的變變形和坑周周土體的位位移與沉降降。（2）盡量縮短短基坑開挖挖卸荷后無無支撐暴露露時(shí)間。上上海地區(qū)要要求：對(duì)一一、二級(jí)基基坑，每一一工況下挖挖至設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高后，鋼鋼支撐的安安裝周期不不宜超過一一晝夜，鋼鋼筋混凝土土支撐的完完成時(shí)間不不宜超過兩兩晝夜。（3）滿足對(duì)稱稱開挖、均均衡開挖的的原則，使使基坑受力力均衡。（4）可靠而合合理地利用用土體自身身在開挖過過程中控制制位移的潛潛力，安全全、經(jīng)濟(jì)地地解決基坑坑工程中穩(wěn)穩(wěn)定與變形形的問題。。二、先撐后后挖，嚴(yán)禁禁超挖基坑開挖實(shí)實(shí)施的工況況與方案設(shè)設(shè)計(jì)的工況況必須一致致，當(dāng)基坑坑開挖至支支撐設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高處時(shí)，，應(yīng)開槽及及時(shí)安裝或或制作支撐撐，待支撐撐滿足設(shè)計(jì)計(jì)要求后，，才能繼續(xù)續(xù)挖土。從從上面基坑坑開挖的時(shí)時(shí)空效應(yīng)的的分析中我我們已經(jīng)知知道，圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的變變形大小與與無支撐暴暴露面積的的大小和暴暴露時(shí)間的的長短有關(guān)關(guān)，因此，，嚴(yán)格按照照基坑工程程方案設(shè)計(jì)計(jì)的工況進(jìn)進(jìn)行開挖，，先撐后挖挖，及時(shí)加加撐，是控控制基坑墻墻體變形和和相應(yīng)地面面位移和沉沉降的保證證。四、防止邊邊坡失穩(wěn)挖土速度快快即卸載快快，迅速改改變了原來來土體的平平衡狀態(tài)，，降低了土土體的抗剪剪強(qiáng)度，呈呈流塑狀態(tài)態(tài)的軟土對(duì)對(duì)水平位移移極為敏感感，易造成成滑坡。目目前挖土機(jī)機(jī)多用1m3反鏟挖土機(jī)機(jī)，挖土深深度可達(dá)4～6m，如果一挖挖到底，挖挖土形成的的坡度約1：1，卸卸荷荷快快速速，，再再加加上上機(jī)機(jī)械械的的振振動(dòng)動(dòng)和和坑坑邊邊的的推推土土，，則則易易于于造造成成邊邊坡坡失失穩(wěn)穩(wěn)。。為了了防防止止邊邊坡坡失失穩(wěn)穩(wěn)，，土土方方開開挖挖應(yīng)應(yīng)在在降降水水達(dá)達(dá)到到要要求求后后，，采采用用分分層層開開挖挖的的方方式式施施工工，，分分層層厚厚度度不不宜宜超超過過2.5m，開開挖挖深深度度超超過過4m時(shí)，，宜宜設(shè)設(shè)置置多多級(jí)級(jí)平平臺(tái)臺(tái)開開挖挖，，平平臺(tái)臺(tái)寬寬度度不不宜宜小小于于1.5m，在在坡坡頂頂和和坑坑邊邊不不宜宜進(jìn)進(jìn)行行堆堆載載，，不不可可避避免免時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)在在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)予予以以考考慮慮；；工工期期較較長長的的基基坑坑，，宜宜對(duì)對(duì)邊邊坡坡進(jìn)進(jìn)行行護(hù)護(hù)面面。。五、、防防止止樁樁位位移移和和傾傾斜斜對(duì)于于先先打打樁樁后后挖挖土土的的工工程程，，要要考考慮慮由由于于打打樁樁造造成成的的應(yīng)應(yīng)力力積積聚聚和和基基坑坑開開挖挖時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)力力的的快快速速釋釋放放對(duì)對(duì)樁樁所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的不不利利影影響響。。打打樁樁使使原原處處于于靜靜平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)的的地地基基土土遭遭到到破破壞壞，，會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生擠擠土土、、孔孔隙隙水水壓壓力力升升高高等等現(xiàn)現(xiàn)象象，，造造成成土土中中的的應(yīng)應(yīng)力力積積聚聚，，如如果果在在打打樁樁后后緊緊接接著著開開挖挖基基坑坑，，應(yīng)應(yīng)力力的的陡陡然然釋釋放放和和土土體體的的一一側(cè)側(cè)卸卸荷荷，，易易使使土土體體產(chǎn)產(chǎn)生生一一定定的的水水平平位位移移，，造造成成樁樁位位移移或或傾傾斜斜。。在在軟軟土土地地區(qū)區(qū)施施工工，，此此現(xiàn)現(xiàn)象象已已屢屢見見不不鮮鮮。。為為此此，，在在群群樁樁打打設(shè)設(shè)后后，，宜宜停停留留一一段段時(shí)時(shí)間間，，并并用用降降水水設(shè)設(shè)備備預(yù)預(yù)降降水水，，待待打打樁樁積積聚聚的的應(yīng)應(yīng)力力有有所所釋釋放放、、孔孔隙隙水水壓壓力力有有所所降降低低，，被被擾擾動(dòng)動(dòng)的的土土體體重重新新固固結(jié)結(jié)后后，，再再開開挖挖基基坑坑土土方方。。樁樁的的打打設(shè)設(shè)也也要要注注意意打打樁樁順順序序和和打打樁樁速速率率，，控控制制每每天天打打樁樁根根數(shù)數(shù)，，減減少少應(yīng)應(yīng)力力積積聚聚。。挖挖土土要要分分層層、、均均衡衡，，盡盡量量減減少少開開挖挖時(shí)時(shí)的的土土壓壓力力差差，，以以保保證證樁樁位位正正確確。。六、、對(duì)對(duì)鄰鄰近近建建（（構(gòu)構(gòu)））筑筑物物及及地地下下設(shè)設(shè)施施的的保保護(hù)護(hù)在基基坑坑開開挖挖施施工工前前應(yīng)應(yīng)分分析析計(jì)計(jì)算算開開挖挖引引起起的的周周圍圍地地層層的的變變形形大大小小及及影影響響范范圍圍，，詳詳細(xì)細(xì)調(diào)調(diào)查查鄰鄰近近被被保保護(hù)護(hù)對(duì)對(duì)象象的的工工作作狀狀況況，，確確定定其其允允許許的的地地基基變變形形參參數(shù)數(shù)，，采采取取積積極極有有效效的的措措施施，，保保護(hù)護(hù)地地層層變變形形影影響響范范圍圍內(nèi)內(nèi)的的建建（（構(gòu)構(gòu)））筑筑物物和和設(shè)設(shè)施施。。對(duì)周圍環(huán)環(huán)境的保保護(hù)，應(yīng)應(yīng)采取安安全可靠靠、經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理的的技術(shù)方方案。這里提出出一些常常采取的的保護(hù)周周圍環(huán)境境的措施施：（1）井點(diǎn)降降水加固固土體。。（2）圍護(hù)墻墻本身應(yīng)應(yīng)具有良良好的抗抗?jié)B漏特特性，墻墻體（包包括接頭頭）若發(fā)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量量不符合合設(shè)計(jì)要要求，應(yīng)應(yīng)采用注注漿等方方法進(jìn)行行抗?jié)B補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)，墻墻體局部部滲漏時(shí)時(shí)，要及及時(shí)分析析原因，，堵塞滲滲漏通道道。（3）相繼或或同時(shí)開開工的相相鄰基坑坑工程，，必須事事先協(xié)調(diào)調(diào)施工進(jìn)進(jìn)度，以以確定設(shè)設(shè)計(jì)工況況，避免免相互產(chǎn)產(chǎn)生危害害。已進(jìn)進(jìn)入開挖挖期的基基坑不允允許在1.5倍樁長范范圍內(nèi)有有相鄰基基坑進(jìn)行行打入樁樁施工