土方开挖分析课件

1、任务二 基坑开挖 主 讲 人: 张 蓓 建 筑 施 工 技 术基坑开挖的主要工作过程 开挖尺寸 定位放线 土方工程量 基坑开挖 验 槽边坡稳定措施2.1土方边坡2.2确定开挖尺寸济南工程职业技术学院2.3土方量计算2.4定位放线2.5基坑开挖施工2.6验槽2.1土方边坡在开挖基坑、沟槽或填筑路堤时，为了防止塌方，保证施工安全及边坡稳定，其边沿应考虑放坡。土方边坡的坡度以其高度h与底宽b之比表示，即济南工程职业技术学院边坡形式(a)直线型边坡；(b)折线型边坡；(c)阶梯型边坡；称为坡度系数根据土方和爆破工程施工及验收规范的规定，当地下水位低于基底，在湿度正常的土层中开挖基坑（槽）或管沟，且敞露

2、时间不长时，可作直立壁（不放坡）不加支撑，但挖方深度不宜超过下列规定： 密实、中密的砂土和碎石土为1m； 硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土为1.25m； 硬塑、可塑粘土为1.5m； 坚硬的粘性土为2m。济南工程职业技术学院施工过程中，应经常检查槽壁的稳定情况。基坑（槽）或管沟挖好后，应及时进行基底混凝土垫层施工及地下结构施工。 当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡允许坡度见下表。济南工程职业技术学院深度在5m内的基坑（槽）、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）土的类别边坡坡度（h：b）坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土l1.00

3、l1.2511.50中密的碎石类土（填充物力砂土）10.7511.0011.25硬塑的粉土1：0.6710.7511 00中密的碎石类土（填充物为粘性土）10.5010.6710.75硬塑的粉质粘土、粘土10.3310.5010.67老黄土10.1010.2510.33软土（经井点降水后）11.00注：1 、静载指堆土或堆放材料等，动载指机械挖土或汽车运输作业等。 静载或动载距挖方边缘的距离在0.8m以外，且堆土和堆放材料 高度不超过15m： 2、当有成熟施工经验时，可不受本表限制。济南工程职业技术学院永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡，临时性挖方的边坡值应符合下表的规定土的类别 边坡值(高宽

4、) 砂土(不包括细砂、粉砂) 11.2511.50 一般性粘土 硬 10.7511 .00硬、塑 11.0011.25 软 11.50或更缓 碎石类土 充填坚硬、硬塑粘性土 10.5011.00 充填砂土 11.0011.50 1、影响边坡稳定的因素土方边坡在一定条件下，局部或一定范围内沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性，这就是边坡失稳现象。影响边坡稳定的因素很多，一般情况下，边坡失去稳定发生滑动，可以归结为土体抗剪强度低或切应力增加。引起土体抗剪强度降低的原因有： 1）气候：由于气候的影响，使土质松软。 2）粘土中的夹层因浸水面产生润滑作用。 3）饱和水的细砂，粉砂因振动而液化等。 济

5、南工程职业技术学院2、引起土体内切应力增加的原因 1）高度或深度增加，切应力增加。 2）边坡上面荷载（静、动）增加，尤其是有动荷载时。 3）浸水一方面使土体自重增加，另一方面水在 土体中渗流产生一定的动水压力。 4）土体竖向裂缝中的水（地下水）产生静水压力。 开挖深度较大的基坑，应对土方边坡作稳定分析。关于边稳定分析与计算可参考土力学方面的专著。 济南工程职业技术学院确定开挖尺寸需确定的开挖尺寸有：长、宽、深度（高）深度确定：1）设计基础埋深 2）室内地坪标高 3）地基持力层位置济南工程职业技术学院基槽开挖宽度的计算： (1)不放坡，不加挡土板支撑 (2) 不放坡，但要留工作面 一般，当基槽(

6、坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm，基槽放灰线尺寸为： 式中 d基础放灰线宽，mm； a基础底宽，mm； c工作面宽(一般取300mm)济南工程职业技术学院(3) 留工作面并加支撑 当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。 济南工程职业技术学院 放坡 如果基槽深度超过土方和爆破工程施工及验收规范的规定时，即使土质良好且无地下水，亦需根据挖土深度和土质情况放坡。放灰线尺寸为 式中 b 放坡宽度，b=mh； m 坡度系数； h 基槽开挖深度。 (1.16)济南工程职

7、业技术学院济南工程职业技术学院土方量计算土石方工程的外形通常很复杂而且不规则一般情况下，都将其假设或划分成为一定的几何形状，采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。济南工程职业技术学院基坑土方量可按立体几何中棱柱体（由两个平行的平面为底的一种多面体）体积公式计算（图12），即 （1-8）式中：H基坑深度，m； A1、A2基坑上、下底面积，m2； A0基坑中截面面积，m2。图1-3基坑土方量计算济南工程职业技术学院 基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样的方法计算（图13）： （19）式中：V1第一段的土方量，m3； L1第一段的长度，m。 将各段土方量相加即得总土方量： （

8、110）式中： V1、V2、Vn各分段的土方量，m3。济南工程职业技术学院定位：在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求，将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来。定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上。 房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。定位 定位放线济南工程职业技术学院济南工程职业技术学院放线：房屋定位后，根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法，计算确定基槽(坑)上口开挖宽度，拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线放线 济南工程职业技术学

9、院放线步骤测设轴线控制桩：基槽外2-3m或轴线延长线的固定建筑物测设龙门板： 1）钉龙门桩：基槽外1-1.5m 2）测设+0.000标高 3）钉龙门板 4）设轴线钉 5）检测 6）设置施工标志济南工程职业技术学院龙门桩放线过程济南工程职业技术学院首先以角点1为基础点，以角点1和2的连线为基准线，架设经纬仪于角点1，后视角点2，水平制动，用钢尺自角点1量出距离角点1为18480mm，在木桩上用红蓝铅画弧.用经纬仪沿视线在弧上钉钢钉，此即为角点2代替原来测绘给定的角点2。济南工程职业技术学院同理松开制动螺旋，顺时针旋转90即可定出角点3将经纬仪假设与角点2，后视角点1可以钉出角点4.将经纬仪架在角

10、点1上，对中整平，望远镜瞄准角点2，在角点1和角点2延长线上距离角点1和角点2的距离为1500mm，钉木桩(图中红色圆圈)同理可以钉出其他桩点，并在其上钉出距离角点为1500的点位钢钉.用同样方法向在角点1和角点2延长线上引测控制桩1和2，距离角点1和角点2距离为2.5m.加以保护，并在距离控制桩1和2为1m的位置作引桩，以备万一控制桩被扰动复核用.济南工程职业技术学院在钉1和钉2;钉3和钉4;钉5和钉6;钉7和钉8之间系上白线绳(图中粉色线)济南工程职业技术学院使用60*90木方，以方子内侧与白线一平，用大锤钉实，固定木方，木方离地面定为1000mm，间距1500mm。同理四周白线外侧均可以

11、钉上木方，用水准仪在木方内侧面抄平并描红，使木方上各点在同一水平线上，平线应根据规划部门给定水准点导至现场.以上口刨平的木板条(厚度1cm，宽10cm)钉在木方内侧，其刨平的上口与描红平线一平.济南工程职业技术学院2.4.3抄平抄平就是看是否在一个水平面上，即标高相同在基坑壁上测设离基坑壁底设计标高为某一整数的水平桩，如0.5m,1m济南工程职业技术学院2.5 基槽(坑)土方开挖 基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。开挖基槽(坑)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原

12、则。济南工程职业技术学院 2.5.1开挖施工要点及注意问题1应根据地下水位、机械条件、进度要求等合理选用施工机械 ；2土方开挖应绘制土方开挖图 ；3基底标高不一时，可采取先整片挖至一平均标高，然后再挖个别较深部位 ；也可分段施工，先深后浅。4基坑边角部位，机械开挖不到之处，应用少量人工配合清坡； 5挖掘机、运土汽车进出基坑的运输道路，应尽量利用基础一侧或地下车库坡道部位作为运输通道，以减少挖土量； 济南工程职业技术学院6. 软土地基或在雨期施工时，大型机械在坑下作业，需铺垫钢板或铺路基箱垫道；7. 对某些面积不大、深度较大的基坑，应尽量不开或少开坡道； 8. 机械开挖,应由深而浅，基底及边坡应

13、预留一层200300mm厚土层,用人工清底、修坡、找平 ；人工开挖，保留150-300mm厚土层9. 坑边堆土及时清运防止坍塌，堆土0.8m以外高1.5m。10.地下水位需降至基坑底0.5m以下时，方可开挖。济南工程职业技术学院 当基槽(坑)挖到离坑底0.5m左右时，根据龙门板上标高及时用水准仪抄平，在土壁上打上水平桩，作为控制开挖深度的依据。 济南工程职业技术学院深基坑开挖 1. 无支护结构的基坑开挖 深基坑工程无支护的开挖多为放坡开挖。要求地下水位必须位于坑底一下。2. 有支护结构的基坑开挖 （1）盆式开挖 （2）岛式开挖 （3）条状开挖 （4）区域开挖济南工程职业技术学院深基坑开挖开挖注

14、意事项1基坑开挖的时空效应2先撑后挖，严禁超挖3防止坑底隆起变形过大4防止边坡失稳5防止桩位移和倾斜 6对邻近建（构）筑物及地下设施的保护济南工程职业技术学院时间效应： 在基坑开挖过程中，基坑支护结构的变 形、基坑周边地层的位移和沉降会随时间推 移继续发展，直到稳定或引起基坑变形过大 而破坏为止，这就是基坑开挖过程中的时间 效应。济南工程职业技术学院空间效应 基坑支护结构的变形、周边地层的移动与分层、分块开挖的空间几何尺寸、支护挡墙无支撑暴露面积以及是否均衡开挖等各因素都相互关联，分层、分块的空间几何尺寸越大、支护挡墙无支护暴露面积越大，支护结构变形就越大；开挖顺序中的对称性越差，变形也越大，

15、这就是基坑开挖过程中的空间效应。济南工程职业技术学院深基坑工程中考虑时空效应的基坑开挖参数（时间参数、空间参数）和施工顺序的确定应满足以下要求：（1）减少开挖过程中的土体扰动范围，采用分层分块开挖且其空间几何尺寸能最大限度地限制支护墙体的变形和坑周土体的位移与沉降； 济南工程职业技术学院（2）尽量缩短基坑开挖卸荷后无支护暴露时间；（3）满足对称开挖、均衡开挖的原则，使基坑受力均衡； （4）可靠而合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，安全、经济地解决基坑工程中稳定与变形的问题。济南工程职业技术学院2.6 验槽 基槽(坑)开挖完毕并清理好以后，在垫层施工以前，施工单位应会同勘察、设计单位、

16、监理单位、建设单位一起进行现场检查并验收基槽，通常称为验槽。 济南工程职业技术学院 2.6.1验槽前的准备工作察看结构说明和地质勘察报告，对比结构设计所用的地基承载力、持力层与报告所提供的是否相同； 询问、察看建筑位置是否与勘察范围相符； 察看场地内是否有软弱下卧层； 场地是否为特别的不均匀场地、是否存在勘察方要求进行特别处理的情况，而设计方没进行处理；要求建设方提供场地内是否有地下管线和相应的地下设施济南工程职业技术学院 2.6.2无法验槽的情况基槽底面与设计标高相差太大； 基槽底面坡度较大，高差悬殊； 槽底有明显的机械车辙痕迹，槽底土扰动明显； 槽底有明显的机械开挖、未加人工清除的沟槽、铲齿痕迹。 现场没有详勘阶段的岩土工程勘察报告或附有结构设计总说明的施工图阶段的图纸。济南工程职业技术学院 2.6.3验槽的主要内容核对基槽(坑)的位置、平面尺寸、坑底标高。核对基槽(坑)土质和地下水情况。空穴、古墓、古井、防空掩体及地下埋设物的位置、深度、形状。对整个基槽(坑)底进行全面观察，注意土的颜色是否一致，土的坚硬程度是否一样，有无软硬不一或弱土层，局部的含水量有无异常现象，走上去有无颤动的感觉等。验槽的重点应选择在桩基、承重墙或其他受力较大部位。 济南工程职业技术学院 2.6.4推迟验槽的情况设计所使用承载力和持力层与勘察报告所提供不符； 场地内有软弱下卧层而设计方未说明相应的原