(實用)深基坑開挖施工方案

1深基坑開挖支護方法摘要：指出深基坑工程是施工開挖與結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、環(huán)境工程等諸多學科的交匯,是一項涉及范圍廣且具有時空效應的綜合性工程。關鍵詞:深基坑工程;特點；存在問題等；放坡開挖。隨著高層建筑的興起與普及,深基坑工程越來越多。何謂深基坑工程？苔羅阿尼先生認為:在開挖深度不到6m時，單憑經(jīng)驗施工也不會遭到失敗，即使地基土質(zhì)略差，用一般方法也能安全施工。在設計中過分保守是不經(jīng)濟的。另外,如果深度大于6m,需要涉及到土力學方定系數(shù)Ns=γt。H/Cu,對Ns≤4為淺開挖，Ns≥7為深開挖，其中γt是濕土單位體積的重量(t/m3)，H為開挖深度(m),Cu是土的不固結(jié)不排水剪切強度t/m2。目前,我國深基坑工程具有下述特點:(1)深基坑工程具有很強的區(qū)域性巖土工程區(qū)域性強,巖土工程中的深基坑工程，區(qū)域性更強。如黃土地基、砂土地基、軟粘土地基等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中,基坑工程差異性很大.即使是同一城市不同區(qū)域也有差異.正是由于巖土性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復雜性、不(2)深基坑工程具有很強的個性工程進行分類,對支護結(jié)構(gòu)允許變形規(guī)定統(tǒng)一的標準是比較困難的,應結(jié)合地區(qū)具體情況具體運用.(3)基坑工程具有很強的綜合性合處理。有的基坑工程土壓力引起支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題是主要矛盾,有的土中滲流引起土破壞是主要矛盾,有的基坑周圍地面變形是主要矛盾。深基坑工程的區(qū)域性和個性強也表現(xiàn)在這一方面.同時,深基坑工程是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程及施工技術相互交*的學科,是多種復雜因素相互影響的系統(tǒng)工程，是理論上尚待發(fā)展的綜合技術學科。(4)深基坑工程具有較強的時空效應深基坑的深度和平面形狀,對深基坑的穩(wěn)定性和變形有較大影響.在深基坑設計中，要注意深土壓力隨時間變化，蠕變將使土體強度降低,使土坡穩(wěn)定性減小，故基坑開挖時應注意其時2(5)深基坑工程具有較強的環(huán)境效應深基坑工程的開挖,必將引起周圍地基中地下水位變化和應力場的改變,導致周圍地基土體筑物及市政地下管網(wǎng)的安全與正常使用.大量土方運輸也對交通產(chǎn)生影響.所以應注意其環(huán)(6)深基坑工程具有較大工程量及較緊工期上的要求，它對減小基坑變形,減小基坑周圍環(huán)境的變形也具有特別的意義。(7)深基坑工程具有很高的質(zhì)量要求由于深基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結(jié)構(gòu)施工的區(qū)域,甚至有時深基坑的支護結(jié)構(gòu)還是地下永久結(jié)構(gòu)的一部分，而地下結(jié)構(gòu)的好壞又將直接影響到上部結(jié)構(gòu),所以，必須保證深基坑整幢建筑物的工程質(zhì)量。另一方面,由于深基坑工程中的挖方量大，土體中原有天然應力的地下管線的某些部位出現(xiàn)應力集中等，故深基坑工程的質(zhì)量要求高.(8)深基坑工程具有較大的風險性涉及范圍廣,事故頻繁，因此在施工過程中應進行監(jiān)測,并應具備應急措施.深基坑工程造價較高,但有時臨時性工程,一般不愿投入較多資金,一旦出現(xiàn)事故，造成的經(jīng)濟損失和社會影重。(9)深基坑工程具有較高的事故率深基坑工程施工周期長，從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常常經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動等許多不利條件,安全度的隨機性較大，事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性.從以上各方面綜合看,我國目前深基坑工程存在的主要問題有:地下水基坑的開挖形式大體可分為放坡開挖、擋土支護開挖、部分開挖2。1基坑放坡安全開挖的設計與施工本文討論了軟土3基坑施工中，當開挖不深(3~5m)、基坑開挖對周邊工程環(huán)境要求不高或有可靠措施時采關鍵詞：放坡；基坑；臨界深度;滑移；穩(wěn)定系數(shù)體，在無加固及無支撐的條件下，依靠土體自身的強度,在新的平衡狀態(tài)下取得穩(wěn)定的邊坡并維護整個基坑的穩(wěn)定狀況,為建造基礎或地下室提供安全可靠的作業(yè)空間，同時，又能確?；又苓叺墓こ汰h(huán)境不受影響或滿足預定的工程環(huán)境要求。這類無支護措施下的基坑開挖方法通常稱作放坡開挖①豎向開挖土坡的臨界深度和地基承載力分析1．1基坑坑壁豎向挖深表1基坑坑壁豎向挖深值軟土0．75堅硬的粘土2．00密實、中密的砂土和碎石類土硬塑、可塑的粉土及粉質(zhì)粘土硬塑、可塑的粘土和碎石類土1．2豎向開挖l臨界深度計算1．00黃土2．50(充填物為砂土)1．25凍結(jié)土4．0O1．50(充填物為粘性土)對于一般性土，在無地下水、土質(zhì)均勻時，按照邊坡土體滑移面的形態(tài)(圖1)，可分別按式(1)和式(2)計算?；騂一2q／r()2式中，H一豎向挖深的臨界深度(m)；C一土的粘聚力(kN／m。)；y一土的重度(kN／m)；土的內(nèi)摩擦角o);q一土的無側(cè)限抗壓強度(kN／m.).當基坑坑壁頂面有均勻荷載q作用時,可將均布荷載折算為坑壁高度(AH)，此時豎向挖深的計算臨界深度為:H一4C·tg(45。+0．5)／)，一△H(3)AH=q／7(4)邊坡土體按曲面滑移的情況,則可用泰勒理論41．3考慮地基承載力時豎向挖深分析土體由于極限平衡的喪失而發(fā)生的破壞，在不同的巖土工程中表現(xiàn)不同。在邊坡工程中,主要表現(xiàn)為穩(wěn)定性喪失,如圖2a所示；在建筑地基問題中，表現(xiàn)為承載力失效和整體穩(wěn)定性喪b所示。在邊坡穩(wěn)定性破壞的分析中，滑動面上剪應力主要是由滑動面以上的土體(滑動體)重力引慮土體的變形。因此，在豎向開挖基坑中，坑底下部存在軟弱土層,當坑壁豎高度內(nèi)的土體重量及作用于坑壁頂部的地面荷載使基坑底水平面處壓力超過該處地基承載力時，將會出現(xiàn)坑底隆起的失穩(wěn)現(xiàn)象，此時基坑豎向的挖深尚應考慮地基土承載力條件。2放坡開挖基坑設計計算2．1穩(wěn)定性計算的抗滑安全系數(shù)，即在斜坡的斷面圖中繪一滑動面，如圖3所示，算出作用在該滑動面上的剪應力，并以此剪應力與滑動面上抗剪強度相比較，從而確定抗滑安全系數(shù)F。5對于無粘性土，取一小滑塊,坡角為，其重量平行于坡面方向的分力分別為：N—W·co(5)與坡面平行的分力T將小滑塊M向下滑動，而由垂直于坡面的分力N引起的磨擦力F阻止小滑塊下滑，稱之為抗滑力，則：F—N·tgq9=W·COs·tgq9(7)一1，邊坡處于極限平衡狀態(tài).因此，邊坡極限坡角等于土體的內(nèi)摩擦角，與坡高H無關，當p<時，F(xiàn)>1，邊坡穩(wěn)定。當邊坡的潛在滑動面的形態(tài)為近似圓弧形時，可利用費倫紐斯條分法計算邊坡穩(wěn)定。3基坑降水在放坡開挖基坑時，除了沿基坑四周地面筑提挖溝截水、組織疏水以防止地表水流人基坑沖刷邊坡造成塌方和基坑浸水外，當基坑底面低于地下水位、基坑的開挖助斷了土內(nèi)含水層時，地下水將會不斷地滲入坑內(nèi)要做好降水設計。4坡面防護要維護已開挖基坑邊坡的穩(wěn)定,必須使邊坡土體內(nèi)潛在滑動面上的抗滑力始終保持大于該滑動面上的滑動力。在設計施工中除了要有良好的降、排水措施,有效控制產(chǎn)生邊坡滑動力的外部荷載外，尚應考慮到在施工期間，邊坡受到氣候季節(jié)變化和降雨、滲水、沖刷等作用使邊坡土質(zhì)變松、土內(nèi)含水量增加、土的自重加大而導致邊坡土體抗剪強度的降低，從而增加了土體內(nèi)的剪應力所造成的邊坡局部滑坍或產(chǎn)生不利于邊坡穩(wěn)定的影響.因此，在邊坡設計施工中，還必須采取適當?shù)臉?gòu)造措施，對邊坡坡根據(jù)工程特性、基坑所需的施工工期、邊坡條件6及施工環(huán)境等要求，常用的坡面防護方法有：塑料薄膜覆蓋、水泥砂漿抹面、砂(土)包疊置、掛網(wǎng)(鋼絲網(wǎng)或鐵絲網(wǎng))抹面或噴漿等。放坡開挖的環(huán)境保護由于邊坡穩(wěn)定失控引起的事故波及面大,特別是在軟土及地質(zhì)復雜挖深較大的基坑場地，一旦發(fā)生邊坡失穩(wěn)，則補救困難,受損嚴重。因此放坡開挖基坑工程必須把握場地地質(zhì)條件，確保設計、施工、監(jiān)測、維護各環(huán)節(jié)嚴格按技術要求實施，并從下列幾5．1控制影響范圍當基坑挖深大于5~7m時，在兩倍坑深的水平范圍內(nèi)宜無主干道、生命線工程及重要的建(構(gòu))筑5．2足夠的邊坡穩(wěn)定系數(shù)在軟土及地質(zhì)條件復雜的基坑邊坡應選用較大5．3控制基坑暴露時間應盡量減少基坑暴露時間。對超過半年以上的邊坡，施工時必須采取坡面的防護措施，并應在周邊寬為一倍坑深的地面范圍予以水泥砂漿抹面或做混基坑開挖過程中或基坑開挖后，在進行地下室施工期間，常常會存在一些超過邊坡穩(wěn)定設計計算的情況，造成地面開裂,邊坡土體變形及滑塌等險情。因此在整個基礎施工期間，必須有相應的應急防護措施，備有搶險工作所需的設備、材料。導致險情的常見因素有：①在邊坡地面上堆置的棄土和砂石等施工材料設備突破了限定的范圍及高度，加大了邊坡荷載;②在施工期間因排水不暢，受暴雨積水,使邊坡土體含水量增加而增加了土的自重；水在土中滲流增加了水動力,土的濕化又降低了土的抗剪強度;③軟土的蠕變影響?；舆吰鲁霈F(xiàn)裂縫、變形以致滑動的失穩(wěn)險情,其本質(zhì)的問題是土體潛在破壞面上的抗剪強度未能適應剪應力的結(jié)果.因此搶險應急的防護措施也基本上從這兩方面考慮,一是設法降低邊坡土體中的剪應力；二是提高土體或邊坡抗剪強度。常用的應急防護方法有削坡、坡頂減載、坡腳壓載、增設防滑樁體及降低地下水位或加強表面排水等。6施工監(jiān)測在基坑放坡開挖過程，主要進行變形、地下水和應力應變監(jiān)測.6．1變形監(jiān)測7變形監(jiān)測的對象主要為地面、坡面、坑底土體、建筑物和地下管線。監(jiān)測項目為裂縫、水平位移、沉降和傾斜。通常采用目測巡視和儀器觀測。6．2地下水監(jiān)測地下水監(jiān)測的對象主要為有深層降水和侵潤線的邊坡工程。監(jiān)測項目為地下水位變化情況、孔隙水壓力、排水量和含砂量。通常通過地下水位觀測孔和埋設孔隙水壓力計進行觀測。6．3應力應變監(jiān)測應力應變監(jiān)測需根據(jù)具體工程確定.7工程實例分析7．1工程概況溫州東南麗江花園位于浙江省平陽縣蕭江鎮(zhèn)長寧路北側(cè)，擬建16層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)商住樓，采用預應力簿壁管樁，基坑開挖深度分別為一3．57m和一2．77m(不包括承臺底，承臺另砌磚胎模施工)，場地為稻田，較空曠，北面l2~14m有一小河.根據(jù)巖土勘察報告，表土為粘土，層厚為1．7~1．2m，有較好的物理力學性能。地下室開挖深度為2．32~3．12m，實際開挖淤泥層厚度為0．12~1．42m。淤泥青灰色，流塑，夾簿層粉細砂，含貝殼碎片，層厚14．O~14．8m，全場分布。根據(jù)現(xiàn)場實際條件，采用放坡開挖方案，必要時對承臺部分可加木樁圍護。對于0．12~l_42m的淤泥，可用砂袋砌壓，確保邊坡穩(wěn)定；為防止雨水沖刷,在坡面抹厚25cm的l：3水泥砂漿護坡。7．2邊坡設計粘土內(nèi)摩擦角—7．5.~8．5.,取8．1。，凝聚力C-l5~18kPa，取l6kPa。y—l9．2~l9．5kN／m。，取l9．32kN／m。.考慮坡頂均布荷載，取q一25kN／m。,代入式(3)和式(4)，計算得：H一2．53m.利用費倫紐斯條分法計算放坡坡度為l：l_5，邊坡穩(wěn)定系數(shù)F一1．256>l，安全可靠.7．3開挖方案對于上表面0．5~O．7m厚的塊石層，用反鏟挖掘機挖放至南北兩側(cè)，備回填用.剩余土方一律采用人工分層開挖，塔吊運出基坑外，表面im的粘土,留下備回填用,淤泥質(zhì)土運至西邊河道回填。所有承臺、地梁均采用邊挖土、邊砌磚胎模的方案施采用明溝排水方式,在基坑周圍磚砌200mm×300mm的排水明溝,將水排至8O0深Im的集水井內(nèi)，然后用6臺水泵將水抽排到北面的河流中，并在8坑頂做350mm高的磚擋水墻，防止地面水沖入坑內(nèi)。在坡面上抹25mm厚的l：3水泥砂漿，表面壓實。該工程土方開挖量約3000m。。8結(jié)語通過上面的分析和工程實例可知，對于地下室開挖深度為3~5m、場地比較空曠的基坑工程來說，可以考慮用放坡開挖來進行施工，承臺的挖土采用磚胎模，以減少土方開挖。這種施工方法技術可行、安全可靠、經(jīng)濟合理.往往與實際結(jié)果有出入，建議每一項計算值都引人工程安全系數(shù)。重要工程對已選定的地基處理方案，選取有代表性的場地進行相應的現(xiàn)場試驗，并進行必要的測試以驗算設計參數(shù)和檢驗處理效果，如達不到要求，應查找原因，采取措施或修改設計.加強施工過程中的沉降(垂向)和變形(水平)觀測，設立觀測標志.3結(jié)語軟土地基處理的好環(huán)，關系整個工程的成敗，因此軟土地基設計尤其重要。軟基設計應圍繞“地基處理”一個中心，抓住“沉降和穩(wěn)定”兩個基本點，采取“上部結(jié)構(gòu)靜力分析一地基條件分析一上部結(jié)構(gòu)、基礎的地基共同承擔荷載內(nèi)力分析一地基是否處理一選擇地基處理方案一細部設計”的設計步驟，達到工程安全目的.1.陳希哲．土力學地基基礎．北京；清華大學出版社2.周水興，等．路橋施工計算手冊．北京：人民交通出版社3.中國建筑科學研究院．建筑地基處理技術規(guī)范．北京；中國建筑工業(yè)出版社4。中國建筑科學研究院．建筑地基基礎設計規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社5。陳洪江.工程地質(zhì)與地基基礎.武漢理工大學出版社6.袁錦根.工程結(jié)構(gòu)。同濟大學出版社7。林亞泉試論深基坑支護技術的施工[期刊論文]-中國科技博覽張凱.謝弘帥SMW工法在淤8。巖土工程勘察規(guī)范(GB50021—2001)9.建筑地基處理技術規(guī)范(JGJ79—2002)10。趙明華?；A工程。高等教育出版社11。趙明華。土力學與基礎工程。武漢工業(yè)大學出版社12.陳仲頤.基礎工程學.中國建筑工業(yè)出版社13.楊位洸。地基及基礎.中國建筑工業(yè)出版社15。中華人民共和國國家標準.建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007-2002)916.中華人民共和國國家標準。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)17.中華人民共和國國家標準?；炷两Y(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB50010-2002)18。中華人民共和國國家標準.建筑樁基技術規(guī)范(JGJ94—94)19。中華人