淺談深基坑的施工技術(shù)

淺談深基坑的施工技術(shù)深基坑是工程開工后的第一道進(jìn)入主體施工的重要工序，在施工過程中的難度大，不可遇見性較多，危險(xiǎn)性較高，必須合理的、科學(xué)的組織施工，才能確保工程的安全，滿足質(zhì)量的要求。以下簡單的談一下對(duì)深基坑施工技術(shù)的認(rèn)識(shí)。深基坑施工中對(duì)土石方的基本性質(zhì)的了解土的基本物理性質(zhì)土一般是由土顆粒、水、空氣組成，這三者之間的比例關(guān)系隨著周圍條件變化而變化，表現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)。如干燥與潮濕、密實(shí)與松散。土有五種物理性質(zhì)eq\o\ac(○,1)土的天然密度、即土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，可用公式ρ=m/v計(jì)算出（其中m---土的總質(zhì)量，v---土的體積）。eq\o\ac(○,2)土的天然含水量、即是在天然狀態(tài)下土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率，它反映了土的干濕程度。eq\o\ac(○,3)土的孔隙比和孔隙率、是土中孔隙的比率反映了土的密實(shí)程度，孔隙比和孔隙率越小土越密實(shí)。eq\o\ac(○,4)土的可松性、即土方經(jīng)開挖后其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動(dòng)夯實(shí)，仍然不能完全復(fù)原的現(xiàn)象，可用可松數(shù)表示。eq\o\ac(○,5)土的透水性、是指水流過土中孔隙的難易程度，用滲透系數(shù)表示，它能影響施工降水和排水的速度。土石的現(xiàn)場鑒別方法在建筑施工中，根據(jù)土的堅(jiān)硬程度及開挖的難易程度，可將土分為松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)石共8類。前四類為一般土，后四類為巖石。下面簡單的談一下土的分類和現(xiàn)場鑒別方法。eq\o\ac(○,1)松軟土、又稱砂、亞砂土、沖積砂土層、種植土、泥炭、淤泥；鑒別方法為：能用鍬、鋤頭挖掘。eq\o\ac(○,2)普通土、又稱亞黏土、潮濕土、夾碎石卵石的砂、種植土、填筑土、亞砂土；鑒別方法為：用鍬、條鋤挖掘，少許用鎬翻松。eq\o\ac(○,3)堅(jiān)土、又稱軟及中等密度黏土、重亞黏土、粗躒石；干黃土及碎石、卵石的黃土、亞黏土、壓實(shí)得填筑土；鑒別方法為：主要用鎬、少許用鍬、條鋤挖掘。eq\o\ac(○,4)沙礫堅(jiān)土、又稱重黏土及含碎石，卵石的黏土，粗卵石、密實(shí)得黃土，天然級(jí)配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石；鑒別方法為：整個(gè)用鎬、條鋤挖掘；少許用撬棍挖掘。eq\o\ac(○,5)軟石、又稱硬石灰紀(jì)黏土，中等密度的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的躒巖，軟的石灰?guī)r；鑒別方法為：用鎬或撬棍大錘挖掘，部分用爆破方法。eq\o\ac(○,6)次堅(jiān)石、又稱泥巖、砂巖、躒巖、堅(jiān)實(shí)的頁巖、泥灰?guī)r、密實(shí)的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖、片麻巖；鑒別方法為：用爆破方法開挖、部分用鎬。eq\o\ac(○,7)堅(jiān)石、又稱大理巖、灰綠巖、玢巖、粗中?；◢弾r，堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、片麻巖，石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖；鑒別方法為：須用爆破開挖。eq\o\ac(○,8)特堅(jiān)石、又稱安山巖、玄武巖、花崗片麻巖、堅(jiān)實(shí)細(xì)?；◢弾r、輝綠巖；鑒別方法為：必須用爆破方法開挖。深基坑施工前的降水施工基坑的降水工作是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟，地下水較多時(shí)是無法進(jìn)行施工的，只有處理好地面、地下的問題，才能順利、安全的進(jìn)入下一道工序。降水方法可分為集水井降水和井點(diǎn)降水兩類（一）、集水井降水這種方法是在基坑的底部，沿四周或中央開挖排水溝，使水由排水溝流入集水井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外，排水溝和集水井應(yīng)設(shè)置在基坑內(nèi)基礎(chǔ)范圍以外，地下水的上游，根據(jù)地下水水量、基坑平面形狀及水泵能力來設(shè)置集水井的位置。集水井每隔20～40M設(shè)一個(gè)，集水井的直徑一般為0.7～1.0M，深度隨著底部標(biāo)高加深，要低于坑底1.0～1.5M,并輔設(shè)0.5M高碎石過濾層，以免抽水時(shí)被泥砂淤泥堵塞。在基坑中直接抽出地下水的方法比較簡單應(yīng)用較廣，但若土質(zhì)為細(xì)砂或粉砂，在地下水的滲透下會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，使邊坡塌方、坑底冒砂，工作條件惡化，并可能引起附近建筑物下沉的危險(xiǎn)，此時(shí)常用井點(diǎn)降水的方法進(jìn)行施工。（二）、井點(diǎn)降水1、概念和作用：所謂井點(diǎn)降水就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管井，在基坑開挖前和后期，利用真空原理，不斷抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下，從而根本上解決地下水涌入坑內(nèi)的問題，防止邊坡由于受地下水流的沖刷而引起的塌方，使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，消除了流砂現(xiàn)象，使土體固結(jié)、密實(shí)。增加地基礎(chǔ)土的承載能力。2、流砂現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：根據(jù)試驗(yàn)說明，由于高水位的左端與低水位的右端之間存在壓力差，水經(jīng)土體的左端向右端滲流。當(dāng)水流在水位差的作用下，對(duì)土顆粒產(chǎn)生向上壓力時(shí)，土顆粒不但受到了水的浮力，而且還受到動(dòng)水壓力向上推動(dòng)的力，如果動(dòng)水壓力等于或大于土的浸水重度。這時(shí)土顆粒則處于懸浮狀態(tài)。土的抗剪強(qiáng)度等于零，土顆粒能隨著滲流的水一起流動(dòng)，這種現(xiàn)象就叫做流砂。有以下幾種性質(zhì)的土，在一定動(dòng)水壓力作用下，就可能發(fā)生流砂現(xiàn)象。eq\o\ac(○,1)、土的顆粒組成中，黏土含量小于10％，粉粒含量大于75％；eq\o\ac(○,2)、顆粒級(jí)配中土的不均勻系數(shù)小于5；eq\o\ac(○,3)、土的天然孔隙比大于0.75；eq\o\ac(○,4)、土的天然含水量大于30％。總之，細(xì)顆粒、顆粒均勻、松散、飽和的土容易發(fā)生流砂現(xiàn)象，但是否出現(xiàn)流砂現(xiàn)象的重要條件是動(dòng)水壓力的大小，如果采用降低地下水的方法，使動(dòng)水壓力方向朝下，增大顆粒之間的壓力，則不論是細(xì)砂、粉砂都不可能出現(xiàn)流砂現(xiàn)象。3、管涌現(xiàn)象產(chǎn)生的原因當(dāng)基坑底部位于不透水層內(nèi)，而不透水層下面為承壓蓄水層，坑底不透水層的覆蓋厚度的重量小于承壓水的頂托力時(shí)，基坑底部即可能發(fā)生涌冒現(xiàn)象。井點(diǎn)降水的方法各種井點(diǎn)降水方法一般根據(jù)土的滲透系數(shù)、降水深度、設(shè)備條件和經(jīng)濟(jì)性多分為兩類，即輕型井點(diǎn)（包括一般輕型井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)）和管井井點(diǎn)（包括深井水泵）。以下重點(diǎn)介紹輕型井點(diǎn)。（一）、設(shè)備組成由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成，管路系統(tǒng)包括濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管等。（二）、井點(diǎn)布置應(yīng)根據(jù)基坑大小與深度、土質(zhì)、地下水位高低與流向、降水深度要求來確定。它包括平面布置和高程布置。eq\o\ac(○,1)、平面布置：當(dāng)基坑寬度小于6M，且降水深度不超過5M時(shí)，可用單排線狀井點(diǎn)，布置在地下水流的上游一測，兩端延伸長度不小于寬度為宜，如基坑寬度大于6M或土質(zhì)不良，則用雙排線狀井點(diǎn)，面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(diǎn)，有時(shí)亦可布置成U形，以利于挖土機(jī)和運(yùn)土車輛出入基坑。井點(diǎn)管距離基坑壁一般可取0.7~1.0M，以防局部漏氣。井點(diǎn)管間距為0.8M、1.2M、1.6M，由計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)確定，在總管四角部位應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加密。eq\o\ac(○,2)、高程布置：降水深度一般不超過6M,井點(diǎn)管一般要露出地面0.2M左右，如降水深度較深，當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)達(dá)不到降水要求時(shí)，可采用二級(jí)井點(diǎn)，即先挖去第一井點(diǎn)所疏干的土，然后再在其底部設(shè)第二級(jí)井點(diǎn)。（三）、井點(diǎn)管的埋設(shè)井點(diǎn)位置上，然后開動(dòng)高壓水泵將土沖松，沖管則邊挖邊沉，沖孔直徑一般為30CM，沖管深度宜比濾管底深50CM；井孔沖成后，立即拔出沖管插入井點(diǎn)管，并在井點(diǎn)管與孔壁之間迅速填灌砂濾層，以防孔壁塌方。砂濾層一般選用干凈的一般用水沖法分為沖孔和埋管兩個(gè)過程，即先用起重設(shè)備將沖管吊起并插在粗砂、填灌均勻。并填至濾管頂上1.0～1.5M，以保證水流暢通，填砂后在地面以下0.5～1.0M范圍內(nèi)，用黏土封口以防漏氣。（四）、井點(diǎn)管的使用井點(diǎn)管使用后，應(yīng)保證連續(xù)不斷的抽水，并準(zhǔn)備雙電源，正常出水規(guī)律是“先大后小，先混后清”。抽水時(shí)觀測真空度，一般不低于55.3～66.7kpa。，并檢查觀察井中水位下降的情況，如井點(diǎn)管堵塞，可用高壓水反向沖洗，堵塞嚴(yán)重應(yīng)拔出重埋，工作結(jié)束后可用砂石、黏土填實(shí)。5、降水對(duì)周圍的影響及防止措施由于降水使地下水位下降，地基自重應(yīng)力增加和土層壓縮等原因，會(huì)產(chǎn)生較大的地面沉降，又由于土層的不均勻性和降水后地下水位呈漏斗曲線，四周土層的自重應(yīng)力變化不一而導(dǎo)致不均勻沉降，使周圍建筑物基礎(chǔ)下沉或房屋開裂，為防止降水影響或損害區(qū)域內(nèi)的建筑物，就必須阻止原有建筑物下地下水的流失，可在降水區(qū)域和原有建筑物之間的土層中設(shè)置一道固體抗?jié)B屏障，另外可用回灌井點(diǎn)補(bǔ)充地下水的辦法保持地下水位，為確?；邮┕さ陌踩突毓嗟男Ч?，回灌井點(diǎn)與降水井點(diǎn)之間應(yīng)保持一定的距離，一般不宜小于6M。為了觀察降水和回灌后四周建筑物、管線和沉降情況及地下水位的變化情況，必須設(shè)置沉降觀測井，并定時(shí)測量記錄，必要時(shí)調(diào)節(jié)灌、抽使其基本達(dá)到平衡，確保周圍建筑物或管線等的安全。深基坑的施工技術(shù)（一）、邊坡施工技術(shù)土方邊坡的大小主要與土質(zhì)、開挖深度、施工方法、邊坡留置時(shí)間的長短、邊坡附近的各種荷載狀況及排水情況有關(guān)，可以用坡度系數(shù)表示，即M=B/H（式中H為挖方深度、B為底寬），基坑開挖過程中及完畢后都會(huì)可能產(chǎn)生邊坡塌方。造成邊坡塌方的原因有兩個(gè)方面：其一是土體剪應(yīng)力增加，如坡頂堆物、行車等荷載?；舆吰绿福_挖深度較大、雨水或地面水滲入土中，使土的含水量增加而使土的自重增加，地下水的滲流產(chǎn)生一定的動(dòng)水壓力，土體豎向裂縫中的積水產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力等。其二是土的抗剪強(qiáng)度降低，如本身土質(zhì)較差或因氣候影響使土質(zhì)變軟。土體內(nèi)含水量增加而產(chǎn)生潤滑作用，飽和的細(xì)砂、粉砂受振動(dòng)而液化等。為了防止塌方保證施工安全，在基坑開挖深度超過一定限度時(shí)，土壁應(yīng)做成有斜度的邊坡以減少土體自重，同時(shí)應(yīng)避免在其邊緣1.0M以內(nèi)，堆砌超過1.5M高的土方和材料，或者使用支撐利用外加壓力以保持土體的穩(wěn)定，應(yīng)重點(diǎn)觀測動(dòng)載（即挖土?xí)r機(jī)械和運(yùn)輸車輛產(chǎn)生的荷載）對(duì)邊坡的影響。（二）、土壁的支撐技術(shù)根據(jù)工程的特點(diǎn)、地質(zhì)條件和現(xiàn)有的施工技術(shù)水平、施工機(jī)械設(shè)備等合理制定支護(hù)方案，保證施工質(zhì)量和安全，以下有幾種支撐方法。橫撐式支撐：當(dāng)開挖槽形基坑時(shí)多采用橫豎楞木，橫豎擋土板，工具式橫撐等進(jìn)行支撐，可分為水平擋土板和垂直擋土板兩種，施工中應(yīng)經(jīng)常檢查，如有松動(dòng)變形，應(yīng)及時(shí)加固或更換。樁墻式支撐：即以排樁，地下連續(xù)墻組成的支撐形式，主要用于地質(zhì)條件復(fù)雜，超深、超大的基坑。重力式支撐：即通過加固基坑周邊的土形成一定厚度的重力式墻達(dá)到擋土的目的。土釘、噴錨支護(hù)：它是利用加固后的原位土體來維護(hù)基坑邊坡穩(wěn)定的支護(hù)方法。一般由土釘錨固、鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面板和加固的原位土體三部分組成。（三）、基坑開挖大型基坑應(yīng)優(yōu)先考慮選用機(jī)械化施工，以加快施工進(jìn)度，基坑開挖應(yīng)按規(guī)定的尺寸，合理確定開挖順序和分層開挖深度，一般采用“分層開挖，先撐后挖”的原則。為防止基底土被擾動(dòng)、結(jié)構(gòu)被破壞，不應(yīng)直接挖到坑底，在基底標(biāo)高以上留出20～30CM，待基礎(chǔ)施工前用人工鏟平修整。如超挖應(yīng)用與基土相同的填料填補(bǔ)，并夯實(shí)到要求的密實(shí)度，或可用碎石類土料填補(bǔ)并夯實(shí)。深基坑開挖應(yīng)注意的事項(xiàng)在挖土和支撐過程中，對(duì)支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性要有專人檢查、觀測。并做好記錄。如發(fā)生異常應(yīng)立即查消原因，采取針對(duì)性的技術(shù)措施。開挖過程中，對(duì)支護(hù)墻體出現(xiàn)的水土流失現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封堵，同時(shí)留出泄水通道，嚴(yán)防地面大量沉陷，支護(hù)結(jié)構(gòu)失衡等災(zāi)害性事故的發(fā)生。嚴(yán)格限制坑頂周圍堆土等超載，適當(dāng)限制與隔離坑頂周圍振動(dòng)荷載作用。應(yīng)做機(jī)械上下基坑坡道部位的支護(hù)。嚴(yán)禁在挖土過程中，碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和工程樁；嚴(yán)禁損壞防滲帷幕?；油谕?xí)r，將挖土機(jī)械、車輛的通道布置，挖土的順序及周圍堆土位置安排等列，對(duì)周圍環(huán)境的影響因素應(yīng)進(jìn)行綜合考慮。開挖過程中，應(yīng)定時(shí)檢查井點(diǎn)，降水深度。對(duì)深基坑開挖后的土體回彈，應(yīng)有適當(dāng)?shù)墓烙?jì)，事先有一定的措施，具體方法有加速建造主體結(jié)構(gòu)或逐步利用基礎(chǔ)的重量來代替，被挖土土體的重量或采用逆筑法施工?；娱_挖后應(yīng)及時(shí)組織地基驗(yàn)槽，及時(shí)進(jìn)行墊層施工，防止暴曬和雨水浸刷，破壞基坑原狀結(jié)構(gòu)?；由峡谥苓叺孛鎽?yīng)做排水處理，基坑上口的排水用水泥砂漿砌磚溝，基壁采用彩條雨布防止沖刷。（四）、基坑的局部處理1、松土坑、墓穴、淤泥的處理eq\o\ac(○,1)、當(dāng)范圍較小時(shí)，可將坑中松軟土挖除，使坑底及四壁均見天然土為止。回填與之壓縮性相近的材料。可選用砂和砂石回填，也可用1比9或2比8灰土回填夯實(shí)，每層厚度不小于20CM.。eq\o\ac(○,2)、當(dāng)范圍較大或因條件限制，溝槽壁挖不到天然土，則應(yīng)將該范圍適當(dāng)加寬，應(yīng)按1比1的坡度放坡。可選用砂或砂石回填，也可用1比9或2比8灰土回填夯實(shí)，每層厚度不小于20CM.。eq\o\ac(○,3)、當(dāng)在較深的情況下，可按上述方法處理后，適當(dāng)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。磚井、土井的處理當(dāng)磚井在基坑的中間位置，井內(nèi)的填土已較密實(shí)，則應(yīng)將井的磚圍拆除至少到坑底以下1.0M或更多些，可用2比8或3比7灰土夯實(shí)至坑底。如井的直徑大于1.5M時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，如配鋼筋或做地梁跨越井口。如井已回填，但不密實(shí)，甚至還有軟土?xí)r可用大塊石將下面軟土擠緊，再用上述辦法回填，也可澆筑混凝土蓋板封口加強(qiáng)。局部硬土的處理基坑底部出現(xiàn)有較于其它部分的過于堅(jiān)硬的土質(zhì)時(shí)，如孤石、磚窯底、舊基礎(chǔ)等，均應(yīng)盡可能挖除。以防建筑物由于局部落于，較硬物上造成不均勻沉降，而使基礎(chǔ)局部開裂。硬土或硬物挖除后，視具體情況回填或落深基礎(chǔ)。橡皮土的處理當(dāng)基坑為黏土，且含水量飽和時(shí)，夯拍后會(huì)使地基土變成踩上去有一種顫動(dòng)感覺的橡皮土。因此如發(fā)現(xiàn)地基坑底土含水量很大且近于飽和狀態(tài)時(shí)，要避免直接夯實(shí)，此時(shí)可采用晾曬坑底或摻石灰粉的辦法降低土的含水量，或可鋪填一層碎磚、碎石將土擠緊，又或可將顫動(dòng)部分的土挖除，填以磚石或碎土。基坑的監(jiān)測方案(一)、基坑安全自測的項(xiàng)目1、支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測eq\o\ac(○,1)、支護(hù)結(jié)構(gòu)壓頂梁變形監(jiān)測；eq\o\ac(○,2)、支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平測向位移監(jiān)測；eq\o\ac(○,3)、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測；水平及豎向支撐系統(tǒng)監(jiān)測eq\o\ac(○,1)、支撐結(jié)構(gòu)軸力監(jiān)測；eq\o\ac(○,2)、支撐結(jié)構(gòu)兩端點(diǎn)的差異沉降監(jiān)測；eq\o\ac(○,3)、坑底結(jié)構(gòu)回彈監(jiān)測；eq\o\ac(○,4)、立柱內(nèi)力監(jiān)測；eq\o\ac(○,5)、立柱沉降監(jiān)測；3、水工監(jiān)測坑內(nèi)外地下水位監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測eq\o\ac(○,1)、周邊建筑物的變形監(jiān)測；eq\o\ac(○,2)、周邊道路變形監(jiān)測；（二）、監(jiān)測布置方案1、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面垂直及水平位移監(jiān)測，在連續(xù)墻頂部每個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)與支撐點(diǎn)均應(yīng)設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，點(diǎn)位用金屬標(biāo)志埋設(shè)于支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部。2、支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變位監(jiān)測設(shè)在可能產(chǎn)生較大變形的部位，用PVC塑料管埋設(shè)在于樁墻中相同的深度。3、支撐結(jié)構(gòu)軸力監(jiān)測設(shè)在鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)埋設(shè)，使用混凝土應(yīng)變計(jì)和鋼筋應(yīng)力計(jì)來測定支撐軸力。4、坑內(nèi)、外地下水位監(jiān)測坑內(nèi)水位主要利用停止降水，對(duì)降水井輪流觀測。5、立柱沉降監(jiān)測是在立柱頂部埋設(shè)金屬標(biāo)志。6、基坑周圍原有建筑物及管道、