高層建筑施工 第3章 深基坑工程土方開(kāi)挖

第3章深基坑工程土方開(kāi)挖

深基坑土方開(kāi)挖方案的選擇是深基坑工程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。土方開(kāi)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?chē)h(huán)境中的各項(xiàng)制約因素以及一個(gè)地區(qū)成熟的施工方法和施工經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能保證制定的施工方案切實(shí)可行。3.1深基坑工程土方開(kāi)挖方案開(kāi)挖機(jī)械應(yīng)急措施施工監(jiān)測(cè)計(jì)劃降、排水措施施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置開(kāi)挖程序基坑土方開(kāi)挖施工組織設(shè)計(jì)的內(nèi)容基坑土方開(kāi)挖施工要點(diǎn)：

(1)開(kāi)挖機(jī)械的選擇一般基坑開(kāi)挖均優(yōu)先采用機(jī)械開(kāi)挖，常用的挖土機(jī)械有：推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、正鏟挖土機(jī)以及反鏟、拉鏟、抓鏟挖土機(jī)等。

(2)開(kāi)挖程序的確定

基坑土方開(kāi)挖按分層、分區(qū)、對(duì)稱(chēng)均衡開(kāi)挖、先撐后挖的原則進(jìn)行。挖土進(jìn)度應(yīng)根據(jù)預(yù)估位移速率及氣候情況來(lái)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(chǎng)平面布置

必須根據(jù)有限場(chǎng)地對(duì)裝土、運(yùn)土及材料進(jìn)場(chǎng)的交通路線(xiàn)、施工機(jī)械放置、材料堆場(chǎng)、工地辦公及食宿生活場(chǎng)所進(jìn)行全面規(guī)劃。

深基坑開(kāi)挖工程的施工組織設(shè)計(jì)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(shí)應(yīng)進(jìn)行井點(diǎn)降水。井點(diǎn)降水可采用輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等。(5)合理的施工監(jiān)測(cè)計(jì)劃

要有合理全面的施工監(jiān)測(cè)計(jì)劃。(6)應(yīng)急措施的擬定

為預(yù)防在基坑開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)意外，應(yīng)事先對(duì)工程進(jìn)展情況進(jìn)行預(yù)估，制定可行的應(yīng)急措施，準(zhǔn)備必要的設(shè)備和材料，做到防患于未然?；油练介_(kāi)挖施工應(yīng)重視的幾個(gè)問(wèn)題

(1)制定好施工組織計(jì)劃。(2)制定周密的監(jiān)測(cè)計(jì)劃，實(shí)行信息化施工。(3)重視其擠土效應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響。(4)重視圍護(hù)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(kāi)挖時(shí)應(yīng)保證鋼筋混凝土或水泥土養(yǎng)護(hù)齡期。(7)盡量減少坑邊的地面堆載。(8)嚴(yán)禁野蠻施工和超挖。(9)嚴(yán)格按施工組織規(guī)定的挖土程序、挖土速度進(jìn)行挖土，并備好應(yīng)急措施，做到防患于未然。(10)注意各部門(mén)的密切協(xié)作，保護(hù)好監(jiān)測(cè)點(diǎn)、線(xiàn)和各種元器件。

深基坑工程無(wú)支護(hù)的開(kāi)挖多為放坡開(kāi)挖。在條件許可的情況下，放坡開(kāi)挖一般較經(jīng)濟(jì)。此外，放坡開(kāi)挖基坑內(nèi)作業(yè)空間大，方便挖土機(jī)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(jiǎn)化了施工程序，放坡開(kāi)挖一般會(huì)縮短施工工期。1.無(wú)支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑開(kāi)挖2.有支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑開(kāi)挖

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

基坑開(kāi)挖過(guò)程中，當(dāng)某一階段因某種原因需要暫停一段時(shí)間時(shí)，基坑圍護(hù)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(dá)到穩(wěn)定或引起基坑因變形過(guò)大而破壞為止。這就是基坑開(kāi)挖過(guò)程中的時(shí)間效應(yīng)。

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

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

深基坑工程中考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑開(kāi)挖施工參數(shù)（時(shí)間參數(shù)、空間參數(shù)）和施工順序的確定應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：(1)減少開(kāi)挖過(guò)程中的土體擾動(dòng)范圍，采用分層分塊開(kāi)挖且空間幾何尺寸能最大限度地限制圍護(hù)墻體的變形和坑周土體的位移與沉降。(2)盡量縮短基坑開(kāi)挖卸荷后無(wú)支撐暴露時(shí)間。(3)滿(mǎn)足對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖、均衡開(kāi)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(kāi)挖過(guò)程中控制位移的潛力，安全、經(jīng)濟(jì)地解決基坑工程中穩(wěn)定與變形的問(wèn)題。2)先撐后挖，嚴(yán)禁超挖

當(dāng)基坑開(kāi)挖至支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高處時(shí)，應(yīng)開(kāi)槽及時(shí)安裝或制作支撐，待支撐滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，才能繼續(xù)挖土。超深挖土是基坑開(kāi)挖中的大敵，其小則會(huì)造成不應(yīng)有的損失，大則會(huì)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(qiáng)度和剛度。為此，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中和開(kāi)挖后，應(yīng)保證井點(diǎn)降水正常進(jìn)行，減少坑底暴露時(shí)間，盡快澆筑墊層和底板，必要時(shí)，可對(duì)坑底土層進(jìn)行加固。3）防止坑底隆起變形過(guò)大

為了防止邊坡失穩(wěn)，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，分層厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，一般不宜超過(guò)2.5m，當(dāng)開(kāi)挖深度超過(guò)4m時(shí)，宜設(shè)置多級(jí)平臺(tái)開(kāi)挖，平臺(tái)寬度不宜小于1.5m，在坡頂和坑邊不宜進(jìn)行堆載，不可避免時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)予以考慮，邊坡坡面應(yīng)進(jìn)行護(hù)面。4）防止邊坡失穩(wěn)

在群樁打設(shè)后，宜停留一段時(shí)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(dòng)的土體重新固結(jié)后，再開(kāi)挖基坑土方。挖土要分層、均衡，盡量減少開(kāi)挖時(shí)的土壓力差，以保證樁位正確。5）防止樁位移和傾斜

對(duì)周?chē)h(huán)境的保護(hù)，應(yīng)采取安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)方案。首先要考慮采取積極保護(hù)法，即在施工前通過(guò)對(duì)地質(zhì)和環(huán)境的細(xì)致調(diào)查，提出