高層建筑施工 第3章 深基坑工程土方開挖

第3章深基坑工程土方開挖

深基坑土方開挖方案的選擇是深基坑工程設(shè)計的一項重要內(nèi)容。土方開挖方案的選擇既要考慮施工區(qū)域的工程地質(zhì)條件，還要考慮周圍環(huán)境中的各項制約因素以及一個地區(qū)成熟的施工方法和施工經(jīng)驗，只有這樣才能保證制定的施工方案切實可行。3.1深基坑工程土方開挖方案開挖機械應(yīng)急措施施工監(jiān)測計劃降、排水措施施工現(xiàn)場平面布置開挖程序基坑土方開挖施工組織設(shè)計的內(nèi)容基坑土方開挖施工要點：

(1)開挖機械的選擇一般基坑開挖均優(yōu)先采用機械開挖，常用的挖土機械有：推土機、鏟運機、正鏟挖土機以及反鏟、拉鏟、抓鏟挖土機等。

(2)開挖程序的確定

基坑土方開挖按分層、分區(qū)、對稱均衡開挖、先撐后挖的原則進行。挖土進度應(yīng)根據(jù)預(yù)估位移速率及氣候情況來確定。一般在坑底以上保留15～30cm土層由人工挖除。(3)施工現(xiàn)場平面布置

必須根據(jù)有限場地對裝土、運土及材料進場的交通路線、施工機械放置、材料堆場、工地辦公及食宿生活場所進行全面規(guī)劃。

深基坑開挖工程的施工組織設(shè)計的內(nèi)容(4)降、排水措施及冬季、雨季、汛期施工措施

當(dāng)?shù)叵滤惠^高且土體的滲透系數(shù)較大時應(yīng)進行井點降水。井點降水可采用輕型井點、噴射井點、電滲井點、深井井點等。(5)合理的施工監(jiān)測計劃

要有合理全面的施工監(jiān)測計劃。(6)應(yīng)急措施的擬定

為預(yù)防在基坑開挖過程中出現(xiàn)意外，應(yīng)事先對工程進展情況進行預(yù)估，制定可行的應(yīng)急措施，準備必要的設(shè)備和材料，做到防患于未然?；油练介_挖施工應(yīng)重視的幾個問題

(1)制定好施工組織計劃。(2)制定周密的監(jiān)測計劃，實行信息化施工。(3)重視其擠土效應(yīng)對環(huán)境的影響。(4)重視圍護結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。(5)重視坑內(nèi)外的排水措施。(6)基坑土方開挖時應(yīng)保證鋼筋混凝土或水泥土養(yǎng)護齡期。(7)盡量減少坑邊的地面堆載。(8)嚴禁野蠻施工和超挖。(9)嚴格按施工組織規(guī)定的挖土程序、挖土速度進行挖土，并備好應(yīng)急措施，做到防患于未然。(10)注意各部門的密切協(xié)作，保護好監(jiān)測點、線和各種元器件。

深基坑工程無支護的開挖多為放坡開挖。在條件許可的情況下，放坡開挖一般較經(jīng)濟。此外，放坡開挖基坑內(nèi)作業(yè)空間大，方便挖土機械作業(yè)，也為施工主體工程提供了充足的工作空間。由于簡化了施工程序，放坡開挖一般會縮短施工工期。1.無支護結(jié)構(gòu)的基坑開挖2.有支護結(jié)構(gòu)的基坑開挖

深基坑在支護結(jié)構(gòu)支護下的開挖方式多為垂直開挖，根據(jù)其確定的支撐方案，這種開挖方式又分為無內(nèi)撐支護開挖和有內(nèi)撐支護開挖兩類；根據(jù)其開挖順序，還可分為盆式開挖和島式開挖、條狀開挖及區(qū)域開挖等。優(yōu)點：擋墻的無支撐暴露時間短。缺點：挖土及土方外運速度較島式開挖慢。此法多用于較密支撐下的開挖。1)盆式開挖盆式開挖優(yōu)點：可以利用中心島搭設(shè)棧橋，以加快土方外運，提高挖土速度。缺點：由于先挖擋墻內(nèi)四周的土方，擋墻的受荷時間長，在軟黏土中時間效應(yīng)顯著，有可能增大支護結(jié)構(gòu)的變形量。常用于無內(nèi)撐圍護開挖（如土層錨桿）或采用邊桁架等大空間支撐系統(tǒng)的基坑開挖。2)島式開挖島式挖土示意圖1)基坑開挖的時空效應(yīng)3.土方開挖注意事項

基坑開挖過程中，當(dāng)某一階段因某種原因需要暫停一段時間時，基坑圍護墻體的變形、基抗周邊地層的位移和沉降并未停止，而是仍在發(fā)展，直到達到穩(wěn)定或引起基坑因變形過大而破壞為止。這就是基坑開挖過程中的時間效應(yīng)。

基坑圍護墻體的變形、周邊地層的移動還與分層、分塊開挖的空間幾何尺寸、圍護墻無支撐暴露面積以及是否是均衡開挖有關(guān)，分層、分塊的空間幾何尺寸越大，圍護墻體無支撐暴露面積越大，變形也越大；開挖順序中的對稱性越差，變形也越大。這就是基坑開挖過程中的空間效應(yīng)。

時間效應(yīng)和空間效應(yīng)是密切相關(guān)的，深基坑開挖受到時間效應(yīng)和空間效應(yīng)的共同作用，在方案設(shè)計和施工中要同時考慮這兩個方面的影響。比如，在方案設(shè)計中既要確定分層開挖、分塊開挖的空間幾何尺寸，又要確定每步每塊的開挖時間和加支撐的時間。施工時要保證做到與設(shè)計工況相一致。

深基坑工程中考慮時空效應(yīng)的基坑開挖施工參數(shù)（時間參數(shù)、空間參數(shù)）和施工順序的確定應(yīng)滿足以下要求：(1)減少開挖過程中的土體擾動范圍，采用分層分塊開挖且空間幾何尺寸能最大限度地限制圍護墻體的變形和坑周土體的位移與沉降。(2)盡量縮短基坑開挖卸荷后無支撐暴露時間。(3)滿足對稱開挖、均衡開挖的原則，使基坑受力均衡。(4)可靠而合理地利用土體自身在開挖過程中控制位移的潛力，安全、經(jīng)濟地解決基坑工程中穩(wěn)定與變形的問題。2)先撐后挖，嚴禁超挖

當(dāng)基坑開挖至支撐設(shè)計標高處時，應(yīng)開槽及時安裝或制作支撐，待支撐滿足設(shè)計要求后，才能繼續(xù)挖土。超深挖土是基坑開挖中的大敵，其小則會造成不應(yīng)有的損失，大則會造成重大事故，應(yīng)在施工中杜絕發(fā)生。先撐后挖

施工中減少坑底隆起的有效措施是設(shè)法減少土體中有效應(yīng)力的變化，提高土的抗剪強度和剛度。為此，在基坑開挖過程中和開挖后，應(yīng)保證井點降水正常進行，減少坑底暴露時間，盡快澆筑墊層和底板，必要時，可對坑底土層進行加固。3）防止坑底隆起變形過大

為了防止邊坡失穩(wěn)，土方開挖應(yīng)在降水達到要求后，采用分層開挖的方式施工，分層厚度應(yīng)符合設(shè)計要求，一般不宜超過2.5m，當(dāng)開挖深度超過4m時，宜設(shè)置多級平臺開挖，平臺寬度不宜小于1.5m，在坡頂和坑邊不宜進行堆載，不可避免時，應(yīng)在設(shè)計時予以考慮，邊坡坡面應(yīng)進行護面。4）防止邊坡失穩(wěn)

在群樁打設(shè)后，宜停留一段時間，并用降水設(shè)備預(yù)降水，待打樁積聚的應(yīng)力有所釋放、孔隙水壓力有所降低，被擾動的土體重新固結(jié)后，再開挖基坑土方。挖土要分層、均衡，盡量減少開挖時的土壓力差，以保證樁位正確。5）防止樁位移和傾斜

對周圍環(huán)境的保護，應(yīng)采取安全可靠、經(jīng)濟合理的技術(shù)方案。首先要考慮采取積極保護法，即在施工前通過對地質(zhì)和環(huán)境的細致調(diào)查，提出