第8章-2明挖及蓋挖法（72頁）

1、明挖及蓋挖法施工 2明挖法：從地表向下開挖基坑至設(shè)計標(biāo)高，然后自下而上構(gòu)筑防水設(shè)施和主體結(jié)構(gòu)，最后回填恢復(fù)路面的施工方法。一、基本概念 3一、分類明挖法明挖順作法蓋挖順作法蓋挖逆作法蓋挖半逆作法蓋挖法明挖覆蓋施工法明挖基坑放坡開挖基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑明挖法施工順序 5放坡基坑：指不采用支撐形式，而采用放坡施工方法進(jìn)行開挖的基坑工程。（大開挖基坑）適用條件：基坑開挖深度較淺、施工場地空曠、周圍建筑物和地下管線離基坑較遠(yuǎn)。輔助措施：當(dāng)基坑開挖深度較大時，如果考慮放坡開挖，一般要在坡面上設(shè)置土錨或土釘。采用放坡進(jìn)行基坑開挖，必須保證基坑開挖與主體結(jié)構(gòu)施作過程中的基坑安全與穩(wěn)定。二、放坡開挖基坑的設(shè)計與施

2、工 61、影響邊坡穩(wěn)定性的因素：1）地質(zhì)因素：巖土性質(zhì)、巖土結(jié)構(gòu)、地下水狀況；2）工程活動的人為因素：坡度或坡高比；基坑邊坡坡頂堆放材料、土方等大型機械設(shè)備等附加荷載；基坑施工是否跨越雨季；基坑開挖后暴露時間；基坑土方開挖順序。 注：對于軟土基坑，要嚴(yán)格遵守“分層、分塊、對稱、平衡、限時”的原則。 “基坑開挖的時空效應(yīng)理論”-軟土基坑施工的重要原則。二、放坡開挖基坑的設(shè)計與施工 7基坑開挖一般程序：測量放線 分層開挖 排降水 修坡 整平 留足預(yù)留土層等。相鄰基坑開挖時，應(yīng)遵循先深后淺或同時進(jìn)行的施工程序。在已有建筑物側(cè)挖基坑應(yīng)間隔分段進(jìn)行，每段不超過2m，相鄰段開挖應(yīng)待已挖好的槽段基礎(chǔ)完成并回

3、填夯實后進(jìn)行。二、放坡開挖基坑的設(shè)計與施工基坑土方分臺階和接力式挖土 82、邊坡穩(wěn)定性分析方法：1）極限平衡法（條分法）： 假定邊坡沿某個滑動面滑動，通過對滑動體內(nèi)力做一定的假定，建立極限平衡方程，解方程組求出安全系數(shù)，安全系數(shù)一般定義為抗滑力與滑動力之比。2）圖解法 泰勒圖表曲線 適用于基坑邊坡坡度為直線，坡頂為一平面，土質(zhì)均勻。3）工程類比法二、放坡開挖基坑的設(shè)計與施工 9二、放坡開挖基坑的設(shè)計與施工邊坡臨界高度穩(wěn)定安全高度國 家規(guī)范名稱和出版時間 試 驗 方 法 計算方法容許最小安全系數(shù)中國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GBJ789）除級建筑物外，可用直剪儀試驗所得指標(biāo)乘以變異系數(shù)。系數(shù)小于0.

4、75時須分析原因并增加試樣圓弧滑動法1.2中國港口工程技術(shù)規(guī)范第五篇地基，1980年固結(jié)快剪，取峰值瑞典條分法或簡化畢肖普法1.11.3中國碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SDJ21884），1985年三軸儀或直剪儀固結(jié)快剪試驗，取小值或平均值瑞典條分法或簡化畢肖普法級1.051.20級1.061.15中國上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（DBJ081189），1989年固結(jié)快剪峰值乘以0.7瑞典條分法1.01.2（如取峰值則相應(yīng)為1.431.71）德國擋土結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定計算斜坡穩(wěn)定計算（DIN4084）瑞典條分法1.3日本漁港構(gòu)筑物標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計法按土分類給定抗剪強度指標(biāo)值瑞典條分法1.3前蘇聯(lián)水工建筑物地基設(shè)計規(guī)范（C

5、HN176362），1962年圓弧法1.11.3加拿大 基礎(chǔ)工程手冊，1985年（巖土力學(xué)學(xué)會）剪切破壞1.31.5加拿大 邊坡工程手冊19721977（礦物和能源技術(shù)中心）抗剪強度參數(shù)峰值1.5美國 工程師設(shè)計手冊，土壩與堆石壩穩(wěn)定分析（美國工程兵團(tuán)總工程師室）1970年三軸固結(jié)不排水剪或固結(jié)快剪瑞典條分法完工期1.3穩(wěn)定期1.6國內(nèi)外規(guī)范關(guān)于基坑邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)的規(guī)定 4、基坑邊坡失穩(wěn)的防治措施 邊坡修坡：改變邊坡外形，主要措施有：坡頂卸土、坡度減小，在邊坡上設(shè)置臺階。 (1) 坡頂卸土 (2) 坡度減小 (3) 在邊坡上設(shè)置臺階 邊坡護(hù)面：控制地表排水經(jīng)裂縫滲入邊坡內(nèi)部。一般用C15素

6、混凝土，厚度1015cm，為了增強護(hù)坡效果，可以在坡面上鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，再噴射混凝土護(hù)坡。基坑邊坡設(shè)置混凝土護(hù)坡 邊坡抗滑加固：當(dāng)基坑深度大不能繼續(xù)放緩時，可在坡角或邊坡中部的臺階上設(shè)置抗滑樁，抗滑樁可以是攪拌樁，或是旋噴樁。 坡面采用土釘支護(hù)： 將土釘與坡面鋪設(shè)的鋼筋網(wǎng)連接起來?；舆吰缕陆强够庸?鋼管土釘構(gòu)造土釘墻面層結(jié)構(gòu)（1）對于土釘支護(hù)，要特別注意調(diào)查地下水的情況，如地下水位、周圍是否會發(fā)生管線滲漏等。（2）土釘墻結(jié)構(gòu)重點抓：坡比是否滿足設(shè)計要求；土釘?shù)拈L度是否符合設(shè)計要求；土釘與坡面加強筋的連接是否牢固；建立基坑監(jiān)測日報表和達(dá)警戒值的及時報告制度。 15使用條件：當(dāng)基坑開挖深度比較

7、大，基坑周邊有重要構(gòu)筑物或地下管線時，就需要設(shè)置圍護(hù)結(jié)構(gòu)；一般認(rèn)為基坑開挖深度超過7m時，就需要考慮設(shè)置圍護(hù)結(jié)構(gòu)。設(shè)計內(nèi)容：圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型、入土深度、支撐系統(tǒng)、挖土方案、換撐措施、降水方案、基坑坑底加固。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、施工簡便”的原則。三、有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑的設(shè)計與施工 16三、有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑的設(shè)計與施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)制方式樁板式墻鋼板樁墻預(yù)制混凝土板樁(含預(yù)制地下連續(xù)墻)鋼板樁鋼管板樁現(xiàn)澆方式柱列式灌注樁壁式SMW地下連續(xù)墻穩(wěn)定液固化墻攪拌樁(水泥土)墻鋼筋混凝土地下墻預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土地下墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)分類鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu) 鋼板樁強度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好，可多次倒用。在

8、地下水位較高的基坑中采用較多。如沿海城市的上海、天津；北京木樨地過河段。 鋼板樁常用斷面型式，多為U形或Z形。我國地下鐵道施工中多用U形鋼板樁，用沖擊式打樁機、靜力壓樁機和振動打樁機進(jìn)行沉樁。其構(gòu)成方法則可分為單層鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰及屏幕等。鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu) 人工挖孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu) 又稱挖孔灌注樁，因其具有應(yīng)用靈活，無機械噪音和泥漿污染，易調(diào)整糾偏和控制精度，對施工場地和機具設(shè)備要求不高和造價便宜等優(yōu)點，而被廣泛地用于基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和建筑物基礎(chǔ)。挖孔樁最小直徑為8001200mm，為了防止挖孔坍塌，保證施工安全，每節(jié)開挖深度一般在1.0m 左右，混凝土護(hù)壁厚度為1520cm。模板咬合樁MES

9、H PILE 咬合樁MESH PILEDigging hole mesh pile人工挖孔樁鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu) 鉆孔灌注樁一般采用機械成孔，多為螺旋鉆機和沖擊式鉆機。正反循環(huán)鉆機，由于采用泥漿護(hù)壁成孔，故成孔時噪聲低，適于城區(qū)施工，在地下鐵道基坑和高層建筑深基坑施工中得到廣泛應(yīng)用。鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁BORED-HOLE PILE SMW工法 SMW擋土墻是利用攪拌設(shè)備就地切削土體，然后注入水泥系混合液攪拌形成均勻的擋墻，最后，在其中插入型鋼，即形成一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。 這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點主要表現(xiàn)在止水性好，構(gòu)造簡單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收。SMW樁地下

10、連續(xù)墻 所謂地下連續(xù)墻是指在地面上用專用的挖槽設(shè)備，沿著基坑的周邊，按照事先劃分好的幅段，開挖狹長的溝槽，在開挖過程中，為保證槽壁的穩(wěn)定，溝槽內(nèi)采用特制的泥漿護(hù)壁，每個幅段的溝槽開挖結(jié)束后，在槽段內(nèi)放置鋼筋籠，并澆注水下混凝土，然后將若干個幅段連成一個整體，形成一個連續(xù)的地下墻體，即：現(xiàn)澆鋼筋混凝土壁式連續(xù)墻。 壁式地下連續(xù)墻一般分幅施工，各幅墻體之間用鎖結(jié)管或鋼筋、鋼板搭接，連接成整體。 吊裝鋼筋籠 錨桿ANCHOR組合型鋼支撐STRUT連續(xù)墻DIAPHAGM WALLUnderground diaphragm wall類 型特 點樁板式墻01H鋼的間距在1.21.5m2造價低，施工簡單，有

11、障礙物時可改變間距3止水性差，地下水位高的地方不適用，坑壁不穩(wěn)的地方不適用4開挖深度上海達(dá)到6m左右，無支撐；而日本用于開挖深度10m以內(nèi)的基坑（有支撐） 鋼板樁墻1成品制作，可反復(fù)使用2施工簡便，但施工有噪聲3剛度小，變形大，與多道支撐結(jié)合，在軟弱土層中也可采用4新的時候止水性尚好，如有漏水現(xiàn)象，需增加防水措施鋼管樁1截面剛度大于鋼板樁，在軟弱土層中開挖深度可大，在日本開挖深度達(dá)30m2需有防水措施相配合預(yù)制混凝土板樁1施工簡便，但施工有噪聲 2需輔以止水措施 3自重大，受起吊設(shè)備限制，不適合大深度基坑。國內(nèi)用在10m以內(nèi)的基坑，法國用到15m深基坑灌注樁1剛度大，可用在深大基坑2施工對周邊

12、地層、環(huán)境影響小3需和止水措施配合使用，如攪拌樁、旋噴樁等地下連續(xù)墻1剛度大，開挖深度大，可適用于所有地層2強度大，變位小，隔水性好，同時可兼作主體結(jié)構(gòu)的一部分3可臨近建筑物、構(gòu)筑物使用，環(huán)境影響小4造價高SMW工法1強度大，止水性好2內(nèi)插的型鋼可拔出反復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)性好 3上海地區(qū)用得不多?！吧虾－h(huán)球世界”使用時，開挖深度8.65m。具有較好發(fā)展前景。穩(wěn)定液固化墻國內(nèi)尚未使用，日本應(yīng)用較廣水泥土攪拌樁擋墻1無支撐，墻體止水性好，造價低2墻體變位大各類圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點 33基坑工程設(shè)計主要內(nèi)容：1、支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇與布置；2、支護(hù)結(jié)構(gòu)靜力計算：目的是為了確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形，驗算其截面 承載能力

13、。（荷載結(jié)構(gòu)法；彈性桿系有限元法）3、極限狀態(tài)下基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗算1）基坑邊坡總體穩(wěn)定驗算；2）圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗算；3）圍護(hù)墻底面抗滑移驗算。4）基坑圍護(hù)墻前土體抗隆起穩(wěn)定驗算； 入土深度確定5）抗豎向滲流驗算；6）基坑周圍地面沉降及其影響范圍的估計。四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與計算方法 34四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與計算方法 35基坑工程設(shè)計主要內(nèi)容：4、節(jié)點設(shè)計（1）方便施工；（2）節(jié)點構(gòu)造與靜力計算模型中的假設(shè)條件一致；（3）節(jié)點構(gòu)造應(yīng)起到防止構(gòu)件局部失穩(wěn)的作用；（4）盡可能減少節(jié)點自身的變形量；（5）與整體穩(wěn)定相關(guān)的節(jié)點應(yīng)設(shè)置多道防線，同時要有較好的節(jié)點延性。四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與

14、計算方法 36四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與計算方法9am 20 APRILWALER STARTS TO FAILSOIL / JET GROUTFAILUREINCREASED WALLMOVEMENT 17th TO 20th APRIL17th/20th APRILVERY SOFT CLAYOLD ALLUVIUMLTA ExpertsNICOLL HIGHWAYFILLMF2MBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALEORIGINAL GROUND LEVELSOIL SLIDES DOWNWALERS FAILED20th APRIL 2004

15、3.15 to 3.30pmOLD ALLUVIUMVERY SOFT CLAYLTA ExpertsNICOLL HIGHWAYBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALESTRUTS INEFFECTIVENO SUPPORTTO NORTH WALL20th APRIL 2004 3.30pmOLD ALLUVIUMLTA ExpertsNICOLL HIGHWAYORIGINAL GROUND LEVELBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALEVERY SOFT CLAYNICOLL HIGHWAYCOLL

16、APSESOLD ALLUVIUMWALL ROTATESSOIL FLOW20th APRIL 2004 3.30pmLTA ExpertsORIGINAL GROUND LEVELBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALEVERY SOFT CLAY 41基坑工程設(shè)計主要內(nèi)容：5、井點降水：分為基坑外降水和基坑內(nèi)降水（1）放坡開挖或無隔水帷幕的基坑開挖，通常在基坑外降水；（2）圍護(hù)墻設(shè)置止水帷幕時，通常采用坑內(nèi)降水。（3）降水深度通?？刂圃诨娱_挖面以下0.51.0m，過深時容易引起滲流所帶來的不利影響。（4）降水工程重點抓：管井成井時，周壁填砂是否

17、符合質(zhì)量要求；(中、粗砂)成井質(zhì)量如何(抽水時達(dá)清水)；降水深度是否滿足施工要求；雙電源措施是否真正落實。四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與計算方法 42四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與計算方法 43基坑工程設(shè)計主要內(nèi)容：6、土方開挖（1）不適當(dāng)?shù)拈_挖方式往往是造成基坑事故的重要原因；（2）每階段的開挖深度與相應(yīng)設(shè)計工況的計算模型一致，強調(diào)先支撐后開挖的原則。每次開挖到一定深度時，應(yīng)及時架設(shè)支撐，一般情況下不宜超過48小時。（3）對于大型基坑，采取在平面上分段、深度上分層的開挖方式?？捎行p少事故的發(fā)生和對環(huán)境的影響。四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與計算方法 44基坑工程設(shè)計主要內(nèi)容：7、監(jiān)測（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的內(nèi)

18、力和變形，如支撐軸向力確定，墻頂?shù)乃轿灰坪痛怪蔽灰疲唬?）基坑周圍土體的變形、邊坡穩(wěn)定以及地下水位的變化和孔隙水壓力的測定等；（3）對周圍環(huán)境中需要保護(hù)的對象進(jìn)行專門內(nèi)容的觀察和測定。四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與計算方法 45五、基坑事故杭州地鐵蕭山大道 46基坑設(shè)計與施工應(yīng)注意基坑工程的特點：（1）外力的不確定性；（2）變形的不確定性；（3）土性的不確定性；（4）一些偶然變化所引起的不確定因素。應(yīng)加強管理，防范一切事故。六、警示蓋挖順做法：施工步驟（附圖，見后）蓋挖逆做法：施工步驟（附圖，見后）中柱施工（附圖，見后）兩種蓋挖法主要區(qū)別：頂板、防水、中柱、堆載、節(jié)點處理施工安全控制要點：順做法支

19、撐按明挖、豎井施工同暗挖、開挖條件、站臺層施工、做好通風(fēng)及防火七、蓋挖法蓋挖順做法施工步驟圖蓋挖逆做法施工步驟圖 54蓋挖逆作法施工-基本概念所謂逆作法，其施工順序與順作法相反，在地下結(jié)構(gòu)施工時不架設(shè)臨時支撐，而以結(jié)構(gòu)本身既作為擋墻又作為支撐，從上向下依次開挖土方和修筑主體結(jié)構(gòu)。其基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁或人工挖孔樁。逆作法施工順序 先在地表面向下做基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用地下連續(xù)墻、鉆孔樁或挖孔樁。中間樁柱則利用主體結(jié)構(gòu)本身的中間立柱以降低工程造價。隨后開挖地表土至主體結(jié)構(gòu)頂板底面標(biāo)高，利用未開挖的土體作為土模澆注頂板。它還可以作為一道剛性很大的支撐，以

20、防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形，待回填土后將道路復(fù)原，恢復(fù)交通。以后的工作自上而下逐層開挖并建造主體結(jié)構(gòu)直至底板。55 56七、蓋挖逆作法施工優(yōu)點： （1）由于結(jié)構(gòu)本身用來支撐，所以它具有相當(dāng)高的剛度，這樣使擋墻的變形減少，提高了工程施工的安全性，也減少了對周邊環(huán)境的影響； （2）由于最先修筑好頂板，這樣地下、地上結(jié)構(gòu)施工可以并行，縮短了整個工程的工期；（3）由于開挖和做結(jié)構(gòu)交錯進(jìn)行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了地基回彈量。 57七、蓋挖逆作法施工缺點： （1）需要設(shè)臨時立柱和立柱樁，增加了施工費用，且由于支撐為建筑結(jié)構(gòu)本身，自重大，為防止不

21、均勻沉降，要求立柱具有足夠的承載力。 （2）為便于出土，需要在頂板處設(shè)置臨時出土孔，因此需對頂板采取加強措施。 （3）地下結(jié)構(gòu)的土方開挖和結(jié)構(gòu)施工在頂板覆蓋下進(jìn)行，因此大型施工機械難于展開，降低了施工效率。 （4）混凝土的澆注在逆作施工的各個階段都有先后之分，這不僅給施工帶來不便，而且給結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)防水帶來一些問題。58逆作法的適用條件 大平面地下工程； 大深度的地下工程； 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的地下工程； 周邊狀況苛刻，對環(huán)境要求較高； 作業(yè)空間狹小； 工期要求緊迫。逆作法施工難點 節(jié)點的施工，節(jié)點的連接形式、節(jié)點連接的操作程序是控制工程施工質(zhì)量的重要因素。 59逆作法的應(yīng)用現(xiàn)狀 逆作法已經(jīng)有三十多年的應(yīng)用歷史，但是目前在逆作法的應(yīng)用上，仍然存在著一些需要解決的問題，如樓面下作業(yè)效率提高和作業(yè)環(huán)境的改善，立柱施工的精度確保以及混凝土逆作交接處的質(zhì)量保證等。 工程實例介紹杭州地鐵武林廣場（