土方開(kāi)挖與降水

1、第二章第二章 大開(kāi)挖基坑工程施工大開(kāi)挖基坑工程施工謝雄耀謝雄耀 教授教授第二章第二章 大開(kāi)挖基坑工程施工大開(kāi)挖基坑工程施工1 大開(kāi)挖的土方工程2 基坑邊坡設(shè)計(jì)及其穩(wěn)定性分析3 基坑邊坡的施工和邊坡加固的方法4 基坑降水大開(kāi)挖基坑工程施工大開(kāi)挖基坑工程施工l大開(kāi)挖施工過(guò)程包括降水、土方開(kāi)挖和土方回填土方開(kāi)挖土方開(kāi)挖l挖掘機(jī)按照鏟斗來(lái)分，挖掘機(jī)又可以分為正鏟挖掘機(jī)和反鏟挖掘機(jī)。正鏟挖掘機(jī)多用于挖掘地表以上的物料，反鏟挖掘機(jī)多用于挖掘地表以下的物料。長(zhǎng)臂反鏟挖機(jī)長(zhǎng)臂反鏟挖機(jī)第二第二層土開(kāi)挖深度層土開(kāi)挖深度5.55.5米，挖土工效米，挖土工效30003000m/24hm/24h土方總量加固土挖機(jī)配置挖

2、機(jī)耗時(shí)支撐砼量鋼筋量模板量人員配置支撐時(shí)耗總耗時(shí)施工時(shí)段10206.82/2臺(tái)長(zhǎng)臂機(jī)4臺(tái)小挖機(jī)4227.0648.95391.55鋼筋工80木工4045第15天基坑邊坡的設(shè)計(jì)基坑邊坡的設(shè)計(jì)坡頂Hm=B/H邊坡的穩(wěn)定性邊坡的穩(wěn)定性l（一）失穩(wěn)的形式及原因l破壞形式：在均質(zhì)粘性土中近似圓弧滑動(dòng)面l破壞原因：1）受荷；l 2）土體抗剪強(qiáng)度降低；l 3）動(dòng)靜水壓力的作用。邊坡的穩(wěn)定性的安全系數(shù)邊坡的穩(wěn)定性的安全系數(shù)Hbiil邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算可采用簡(jiǎn)單條分法。 對(duì)于正常固結(jié)土，可用總應(yīng)力法確定土體的抗剪強(qiáng)度，采用固結(jié)快剪峰值指標(biāo)。安全系數(shù)應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)和基坑規(guī)模等條件確定：一級(jí)基坑1.38-1.43；二、

3、三級(jí)基坑取1.25-1.30?？焖傩逗傻倪吰买?yàn)算，當(dāng)采用直剪快剪試驗(yàn)的峰值指標(biāo)時(shí)，安全系數(shù)可相應(yīng)減少20%。100mm厚C20混凝土1:1.2-6.80-8.58邊坡修坡設(shè)置邊坡護(hù)面邊坡坡腳抗滑加固2009 年 6 月 27 日 5 時(shí) 30 分， 蓮花南路羅陽(yáng)路口西側(cè)(淀浦河南岸)蓮花河畔景苑一在建 13層房屋倒塌，房屋傾倒的主要原因是緊貼7號(hào)樓北側(cè)在短期內(nèi)堆土過(guò)高，最高處達(dá)10米左右。與此同時(shí)，緊臨大樓南側(cè)的地下車庫(kù)基坑正在開(kāi)挖，開(kāi)挖深度達(dá)4.6米。大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過(guò)大的水平力超過(guò)了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。設(shè)置邊坡護(hù)面設(shè)置邊坡護(hù)面基坑邊坡施工基坑邊坡施工l開(kāi)挖深度

4、不超過(guò)開(kāi)挖深度不超過(guò)4.0m4.0m的基坑，當(dāng)場(chǎng)地允許，的基坑，當(dāng)場(chǎng)地允許，并經(jīng)驗(yàn)算能保證土坡穩(wěn)定性時(shí)，可采用放坡開(kāi)并經(jīng)驗(yàn)算能保證土坡穩(wěn)定性時(shí)，可采用放坡開(kāi)挖。挖。l開(kāi)挖深度超過(guò)開(kāi)挖深度超過(guò)4.0m4.0m的基坑，有條件采用放坡的基坑，有條件采用放坡開(kāi)挖時(shí)，宜設(shè)置多級(jí)平臺(tái)分層開(kāi)挖，每級(jí)平臺(tái)開(kāi)挖時(shí)，宜設(shè)置多級(jí)平臺(tái)分層開(kāi)挖，每級(jí)平臺(tái)的寬度不宜小于的寬度不宜小于1.5m.1.5m.l采用放坡開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)對(duì)基坑穩(wěn)定性備有周全的采用放坡開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)對(duì)基坑穩(wěn)定性備有周全的應(yīng)急對(duì)策和措施。應(yīng)急對(duì)策和措施。l土方開(kāi)挖應(yīng)在降水達(dá)到要求后，采用分層開(kāi)挖的方式施工，分層厚度不宜超過(guò)2.5m。902cos1 sinch

5、l土質(zhì)較差且施工期較長(zhǎng)的基坑，邊坡宜采用鋼絲網(wǎng)水泥噴漿或高分子聚合材料覆蓋等措施進(jìn)行護(hù)坡。l放坡開(kāi)挖應(yīng)采取有效措施降低坑內(nèi)水位和排除地表水，嚴(yán)禁地表水或基坑排出的水倒流回滲入基坑。-7.301:1.51:1.5排水溝300200排水溝1:1.5-2.45噴100mm厚C20混凝土6.5200200鋼筋網(wǎng)片l1、基坑流砂與管涌l2、明排法l3、人工降低地下水位l2. 基坑流砂與管涌l 1）條件；存在承壓水土層l 2) 動(dòng)水壓力等于或大于土的浮容重 l wsatwsatrHhHhiGwdl3. 基坑流砂與管涌l 1）條件 ； l 流砂: 在細(xì)砂、粉砂和粘質(zhì)粉土中易發(fā)生l 管涌：在粗細(xì)相差的兩類土間

6、易發(fā)生l 2）防止措施l l1. 適用條件 適用于不會(huì)出現(xiàn)流砂和管涌的土層淺基坑l2. 施工布置l 設(shè)置集水井與排水邊溝，主要設(shè)備有離心泵或潛水泵。 l3. 常用明排水方法l 分層開(kāi)挖排水；分層明溝排水-7.301:1.51:1.5排水溝300200排水溝1:1.5-2.45噴100mm厚C20混凝土6.5200200鋼筋網(wǎng)片l1）.方法主要有： 輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)及深井泵。l2). 選用條件: 土的滲透系數(shù)，要求降低水位的深度，工程特點(diǎn)及設(shè)備條件選用。l3). 簡(jiǎn)單發(fā)展史：l 項(xiàng)次井點(diǎn)類別土的滲透系數(shù)（m/d）降低水位深度（m）1單級(jí)輕型井點(diǎn)0.150362多級(jí)輕型井點(diǎn)0

7、.1506123電滲井點(diǎn)15各種井點(diǎn)的適用范圍 l1).定義輕型井點(diǎn)就是沿基坑的四周將許多井點(diǎn)管埋入地下蓄水層內(nèi)，井點(diǎn)管的上端通過(guò)彎聯(lián)管與總管相連接，利用抽水設(shè)備將地下水從井點(diǎn)管內(nèi)不斷抽出，這樣便可將原有地下水位降至坑底以下。 l2). 所需抽水設(shè)備l 真空泵、離心泵和水氣分離器l2). 所需抽水設(shè)備l 真空泵、離心泵和水氣分離器l3). 輕型井點(diǎn)布置l 平面布置； 高程布置l4). 井點(diǎn)施工井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝順序是：挖井點(diǎn)溝槽、鋪設(shè)集水總管；沖孔，沉設(shè)井點(diǎn)管，灌填砂濾料；彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與集水總管連接；安裝抽水設(shè)備；試抽。井點(diǎn)系統(tǒng)施工時(shí)，各工序間應(yīng)緊密銜接，以保證施工質(zhì)量。各部件連接頭均應(yīng)安裝嚴(yán)密

8、，以防止接頭漏氣，影響降水效果。l5）施工注意l1）輕型井點(diǎn)使用時(shí)，一般應(yīng)連續(xù)抽水，（特別是開(kāi)始階段）。時(shí)抽時(shí)停，濾網(wǎng)易堵塞，也容易抽出土粒，使出水混濁，并會(huì)引起附近建筑物由于土粒流失而沉降開(kāi)裂；同時(shí)由于中途停抽，地下水回升，也會(huì)引起土方邊坡坍塌等事故。 l2）輕型井點(diǎn)的正常出水規(guī)律是“先大后小，先混后清”，否則應(yīng)立即檢查糾正。必須經(jīng)常觀測(cè)真空度，如發(fā)現(xiàn)不足，則應(yīng)立即檢查井點(diǎn)系統(tǒng)有無(wú)漏氣并采取相應(yīng)的措施。l3）采用井點(diǎn)降水時(shí)，應(yīng)對(duì)附近的建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，以便采取防護(hù)措施。l4）在抽水過(guò)程中，應(yīng)調(diào)節(jié)離心泵的出水閥以控制出水量，使抽吸排水保持均勻，達(dá)到細(xì)水長(zhǎng)流。在抽水過(guò)程中，還應(yīng)檢查有無(wú)“死井”

9、（即井點(diǎn)管淤塞）。如死井太多，嚴(yán)重影響降水效果時(shí)，應(yīng)逐個(gè)用高壓水反向沖洗或拔出重埋。l1). 適用范圍當(dāng)基坑開(kāi)挖要求降水深度大于6m時(shí)，如用輕型井點(diǎn)就必須用多級(jí)井點(diǎn)。這會(huì)增加井點(diǎn)設(shè)備數(shù)量和基坑挖土量，延長(zhǎng)工期等，往往不是經(jīng)濟(jì)的。因此，當(dāng)降水深度超過(guò)6m，土層為滲透系數(shù)為0.12.0m/d的弱透水層時(shí)，以采用噴射井點(diǎn)為宜，其降水深度可達(dá)20m。 l2). 噴射井點(diǎn)設(shè)備 在排水總管處加設(shè)一個(gè)射流泵，可以提高抽水深度達(dá)30m, 稱為射流-噴射井點(diǎn)。l3). 噴射井點(diǎn)布置與施工 l2). 噴射井點(diǎn)設(shè)備與井點(diǎn)布置 在排水總管處加設(shè)一個(gè)射流泵，可以提高抽水深度達(dá)30m, 稱為射流-噴射井點(diǎn)。l1). 適用

10、條件管井井點(diǎn)就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個(gè)管井，每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵不斷抽水來(lái)降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大（20200m/d）、地下水量大的土層中，宜采用管井井點(diǎn)。管井的間距，一般為2050m，管井的深度為815m。井內(nèi)水位降低，可達(dá)610m，兩井中間水位則為35m。管井的沉設(shè)，可采用泥漿護(hù)壁鉆孔法。l2). 施工設(shè)備管井井點(diǎn)的設(shè)備主要是由管井、吸水管及水泵組成。管井可用鋼管管井和混凝土管管井等。鋼管管井的管身采用直徑150250mm的鋼管，其過(guò)濾部分采用鋼筋焊接骨架外包孔眼為12mm的濾網(wǎng)，長(zhǎng)度23m?；炷凉芄芫膬?nèi)徑為400mm，分實(shí)管與過(guò)濾管兩種，過(guò)濾管的孔隙率為2025，吸水管可

11、采用直徑為50100mm的鋼管或膠皮管，其下端應(yīng)沉入管井抽吸時(shí)的最低水位以下。水泵可采用24英寸潛水泵或單級(jí)離心泵。l1). 適用條件當(dāng)降水深度超過(guò)15m時(shí)，可在管井井點(diǎn)中采用深井泵。這種采用深井泵的井點(diǎn)稱為深井井點(diǎn)。深井井點(diǎn)一般可降低水位3040m。l2). 所需設(shè)備工程中常采用深井潛水泵（沉沒(méi)式深井泵） l1). 適用條件在深基礎(chǔ)工程施工中，有時(shí)會(huì)遇到滲透系數(shù)小于0.1m/d的土層，這類土含水量大，壓縮性高，穩(wěn)定性差。由于土粒間微小孔隙的毛細(xì)管作用，將水保持在孔隙內(nèi)，單靠用真空吸力的一般降水方法效果不佳，此時(shí)，必須采用電滲井點(diǎn)降水。在飽和粘土中插入兩根電極，利用電滲現(xiàn)象與井點(diǎn)相結(jié)合便成為電

12、滲井點(diǎn)。 l為避免建筑物使相鄰建筑物產(chǎn)生不均勻沉降 ，在降水區(qū)與鄰近建筑物之間的土層中埋置一道回灌井點(diǎn)，補(bǔ)充地下水，使回灌側(cè)地下水位保持不變。地墻外側(cè)地墻外側(cè)47米長(zhǎng)米長(zhǎng)三軸攪拌樁槽壁三軸攪拌樁槽壁加固加固?hào)|側(cè)東側(cè)1000厚，其它厚，其它三側(cè)三側(cè)800厚地連墻厚地連墻地墻內(nèi)側(cè)地墻內(nèi)側(cè)19米長(zhǎng)米長(zhǎng)三軸攪拌樁槽壁三軸攪拌樁槽壁加固加固-3-3層層-2-2層層-1-1層層1500厚底板厚底板200厚墊層厚墊層第三道支撐梁第三道支撐梁第二道支撐梁第二道支撐梁第一道支撐梁及棧橋第一道支撐梁及棧橋本工程本工程3 3層對(duì)工程影響較大，該土層厚度較大（約層對(duì)工程影響較大，該土層厚度較大（約8m8m），水量豐富

13、，且受大氣），水量豐富，且受大氣降水補(bǔ)給，不易疏干，因此對(duì)于基坑上部潛水，采用降水補(bǔ)給，不易疏干，因此對(duì)于基坑上部潛水，采用疏干管井疏干管井降水，并根據(jù)地層的詳降水，并根據(jù)地層的詳細(xì)開(kāi)挖工況合理的設(shè)置降水井的井結(jié)構(gòu)。本工程疏干井降水具有一定的特殊性，基坑細(xì)開(kāi)挖工況合理的設(shè)置降水井的井結(jié)構(gòu)。本工程疏干井降水具有一定的特殊性，基坑開(kāi)挖過(guò)程中第四層土方位于開(kāi)挖過(guò)程中第四層土方位于3 3層粘質(zhì)粉土層底部，下部為垂直向滲透性較差的層淤層粘質(zhì)粉土層底部，下部為垂直向滲透性較差的層淤泥質(zhì)粘土層，在基坑開(kāi)挖至底部降水過(guò)程中，泥質(zhì)粘土層，在基坑開(kāi)挖至底部降水過(guò)程中，3 3粉土層中的地下水不能很好的發(fā)生滲粉土層中

14、的地下水不能很好的發(fā)生滲流進(jìn)入疏干降水井中，由于降水井本身的井損問(wèn)題，將在層上部的流進(jìn)入疏干降水井中，由于降水井本身的井損問(wèn)題，將在層上部的3 3層粉土層中形層粉土層中形成成“上層滯水上層滯水”的現(xiàn)象，不能達(dá)到疏干較好的目的，在挖機(jī)挖土作業(yè)時(shí)會(huì)造成土體液的現(xiàn)象，不能達(dá)到疏干較好的目的，在挖機(jī)挖土作業(yè)時(shí)會(huì)造成土體液化，影響工程施工。因此，在這種情況發(fā)生比較嚴(yán)重的時(shí)候，可根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)局化，影響工程施工。因此，在這種情況發(fā)生比較嚴(yán)重的時(shí)候，可根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)局部區(qū)域搭設(shè)部區(qū)域搭設(shè)輕型井點(diǎn)輕型井點(diǎn)輔助降水，以達(dá)到疏干降水的目的。輔助降水，以達(dá)到疏干降水的目的。 本工程采用本工程采用大口徑井點(diǎn)大口徑

15、井點(diǎn)，在基坑內(nèi)共布置，在基坑內(nèi)共布置疏干管疏干管3838口口。井的平面布置避開(kāi)支撐、。井的平面布置避開(kāi)支撐、盡量避開(kāi)加固區(qū)，濾水管分段布置在滲透系數(shù)較高的土層內(nèi)。盡量避開(kāi)加固區(qū)，濾水管分段布置在滲透系數(shù)較高的土層內(nèi)。 本工程目前正進(jìn)行本工程目前正進(jìn)行承壓水抽水試驗(yàn)承壓水抽水試驗(yàn)，試驗(yàn)報(bào)告尚未形成，承壓井的布置我司將，試驗(yàn)報(bào)告尚未形成，承壓井的布置我司將根據(jù)甲方委托的專業(yè)降水單位出具的抽水試驗(yàn)報(bào)告確定，按照根據(jù)甲方委托的專業(yè)降水單位出具的抽水試驗(yàn)報(bào)告確定，按照4.5m4.5m水頭計(jì)算開(kāi)挖至水頭計(jì)算開(kāi)挖至14.4m14.4m基底以下時(shí)需要對(duì)基底以下時(shí)需要對(duì)第層承壓水進(jìn)行降壓第層承壓水進(jìn)行降壓，本次，本次槽壁加固深度為槽壁加固深度為47m47m，已經(jīng)，已經(jīng)將該地塊第層承壓水完全隔斷將該地塊第層承壓水完全隔斷，本次布設(shè)降壓井的目的即疏干坑內(nèi)第層承壓水。，本次布設(shè)降壓井的目