高层建筑深基坑土方开挖培训讲义

深基坑挖土是基坑工程的重要部分，对于土方量大的基坑，基坑工程工期的长短在很大程度上取决于挖土的速度。另外，支护结构的强度和变形控制是否满足要求、降水是否达到预期的目的，亦靠挖土阶段来进行检验。第二章高层建筑深基坑土方开挖化学工业出版社第一节土方开挖方案一、深基坑土方开挖方案的选择基坑土方开挖方案的选择，应根据地质情况、当地气候、施工条件和周围环境等确定合理、便捷、安全经济的诸因素综合考虑确定。（一）基坑开挖施工要点1.明确各单位工程的合理技术标准，根据有关的理论和方法、规范和规程，对施工过程中的各个工序、特别是关键工序的基坑稳定性、支护结构的安全性以及坑周地层移动和对周围建筑设施的影响程度，进行验算。提出符合规定标准要求的基坑开挖和支撑施工设计。2.提出安全而合理的施工程序及施工参数。（1）有支护（锚拉）的基坑要分层开挖，分层数为基坑所设支撑道数加一。每挖一层及时加好—道支撑或设好一道锚杆。当采用土钉墙或喷锚网支护方案时，应按设计每挖一层土做一层支护、随挖随支护；（2）有内支撑的基坑，每层土的开挖，对同时开挖的部分，其位置和深度，以保持对称为原则，防止基坑支护结构承受偏载；（3）保证支撑、围檩或拉锚的施工质量，科学组织、精心施工；（4）规定施工场地、土方、材料、设备的堆放场地及数量，限定基坑旁边的超载；（5）确保排水、堵水及降水的措施，严防围护墙体发生水土流失而导致基坑失稳；（6）合理确定地基加固的范围、质量要求及检验方法；（7）选择满足出土数量和时间要求的开挖设备、运输车辆及道路和堆放条件；（8）提出监测设计，落实按监测信息指导施工，制定防止事故的方案。（二）基坑开挖方法及其适用范围基坑开挖方法及其适用范围见表2-1。二、深基坑土方开挖（一）放坡开挖放坡开挖较经济；无支撑施工，施工主体工程作业空间宽余、工期短；适合于基坑四周空旷处有场地可供放坡，周围无邻近建筑设施；软弱地基不宜挖深过大，因需较大量地基加固。对深度大于5m的土质边坡，应分级放坡开挖，设置分级过渡平台，各级过渡平台的宽度为1.0～1.5m，必要时台宽可选0.6～1.0m，小于5m的土质边坡可不设过渡平台。岩石边坡过渡平台的宽度不小于0.6m，施工时应按上陡下缓原则开挖，坡度不宜超过1:0.75。土质边坡放坡开挖如遇下列现象：边坡高度大于5m、土质与岩层具有与边坡开挖方向一致的斜向界面易向坑内滑落、有可能发生土体滑移的软弱淤泥或含水量丰富夹层、坡顶堆料、堆物有可能超载时以及各种易使边坡失稳的不利情况，应对边坡整体稳定性进行验算、有效加固及支护处理。对于土质边坡或易于风化的岩质边坡，在开挖时应采取相应的排水和坡脚、坡面保护措施，基坑周围地面也应采用抹砂浆、设排水沟等地面防护措施，防止雨水渗入。并不得在影响边坡稳定的范围内积水。当基坑不具备全深度或分级放坡开挖时，上段可自然放坡或对坡面进行保护处理，以防止渗水或风化碎石土的剥落。保护处理的方法有水泥抹面、铺塑料布或土工布、挂网喷水泥浆、喷射砼护面以及浆砌片石等。下段的土体加固常用土钉墙、螺旋锚、喷锚，在坡脚处堆砌草袋或土工织物砂土袋以及砌筑砖石墙体等加固方法。（二）中心岛式开挖1.中心岛式开挖的概念及优缺点中心岛（墩）式挖土，亦即保留基坑中心土体，先挖除挡墙内四周土方的开挖方式。宜用于大型基坑，支护结构的支撑型式为角撑、环梁式或边桁（框）架式，中间具有较大空间的情况。此法的优点是：可利用中间的土墩作为支点搭设栈桥；挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土；可以加快挖土和运土的速度（图2-1）。缺点是：由于先挖挡土墙四周的土方，挡墙的受荷时间长，在软粘土中时间效应显著，有可能增大支护结构的变形量。2.中心岛式开挖的注意事项中心岛（墩）式挖土，中间土墩的留土高度、边坡的坡度、挖土层次与高差都要经过仔细研究确定。由于在雨季遇有大雨土墩边坡易滑坡，必要时对边坡尚需加固。挖土亦分层开挖，多数是先全面挖去第一层，然后中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。开挖多用反铲挖土机，如基坑深度大则用向上逐级传递方式进行装车外运。整个的土方开挖顺序，必须与支护结构的设计工况严格一致。要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则。挖土时，除支护护结构设计允许许外，挖土机和和运土车辆不得得直接在支撑上上行走和操作。。为减少时间效应应的影响，挖土土时应尽量缩短短围护墙无支撑撑的暴露时间。。一般对一、二二级基坑，每一一工况挖至规定定标高后，钢支支撑的安装周期期不宜超过一昼昼夜，混凝土支支撑的完成时间间不宜超过两昼昼夜。对面积较大的基基坑，为减少空空间效应的影响响，基坑土方宜宜分层、分块、、对称、限时进进行开挖，土方方开挖顺序要为为尽可能早的安安装支撑创造条条件。土方挖至设计标标高后，对有钻钻孔灌筑桩的工工程，宜边破桩桩头边浇筑垫层层，尽可能早一一些浇筑垫层，，以便利用垫层层（必要时可加加厚作配筋垫层层）对围护墙起起支撑作用，以以减少围护墙的的变形。挖土机挖土时严严禁碰撞工程桩桩、支撑、立柱柱和降水的井点点管。分层挖土土时，层高不宜宜过大，以免土土方侧压力过大大使工程桩变形形倾斜，在软土土地区尤为重要要。同一基坑内当深深浅不同时，土土方开挖宜先从从浅基坑处开始始，如条件允许许可待浅基坑处处底板浇筑后，，再挖基坑较深深处的土方。如两个深浅不同同的基坑同时挖挖土时，土方开开挖宜先从较深深基坑开始，待待较深基坑底板板浇筑后，再开开始开挖较浅基基坑的土方。如基坑底部有局局部加深的电梯梯井、水池等，，如深度较大宜宜先对其边坡进进行加固处理后后再进行开挖。。（三）盆式开挖挖1.盆式开挖的概念念及优缺点盆式开挖即先挖挖除基坑中间部部分的土方，后后挖除挡墙四周周土方的一种开开挖方式。盆式式开挖方法支撑撑用量小、费用用低、盆式部位位土方开挖方便便，适合于基坑坑面积大、支撑撑或拉锚作业困困难且无法放坡坡的大面积基坑坑开挖。这种开挖方式的的优点是：挡墙墙的无支撑暴露露时间比较短，，利用挡墙四周周所留的土堤，，可以防止挡墙墙的变形。有时时为了提高所留留土堤的被动土土压力；还要在在挡墙内侧四周周进行土体加固固；以满足控制制挡墙变形的要要求。盆式开挖方式的的缺点是：挖土土及土方外运的的速度比岛式开开挖要慢。此法法多用于较密支支撑下的开挖。。a）中心开挖；b）中心地下结结构施工；c）边缘土方开开挖及支撑设置置；d）边缘地下结结构施工

图2-4盆式开挖方法1—边坡留土；2—基础底板；3—支护墙；4—支撑；5—坑底2.盆式开挖的注意意事项盆式挖土周边留留置的土坡，其其宽度、高度和和坡度大小均应应通过稳定验算算确定。如留的的过小，对围护护墙支撑作用不不明显，失去盆盆式挖土的意义义。如坡度太陡陡边坡不稳定，，在挖土过程中中可能失稳滑动动，不但失去对对围护墙的支撑撑作用，影响施施工，而且有损损于工程桩的质质量。盆式挖土需设法法提高土方上运运的速度，对加加速基坑开挖起起很大作用。第二节土方开开挖的注意事项项一、基坑开挖挖的时空效应工程实践中我们们会遇到这种现现象：基坑开挖挖过程中，当某某一阶段因某种种原因需要暂停停一段时间时，，基坑围护墙体体的变形、基坑坑周边地层的位位移和沉降并末末停止，而是仍仍在发展，直到到达到稳定或引引起基坑因变形形过大而破坏为为止。这就是基基坑开挖过程中中的时间效应。。实践还证明，基基坑围护墙体的的变形、周边地地层的移动还与与分层、分块开开挖的空间几何何尺寸、围护墙墙无支撑暴露面面积以及是否是是均衡开挖等有有关，分层、分分块的空间几何何尺寸越大、围围护墙体无支撑撑暴露面积越大大，变形也越大大；开挖顺序中中的对称性越差差，变形也越大大。这就是基坑坑开挖过程中的的空间效应。深基坑工程中考考虑时空效应的的基坑开挖施工工参数（时间参参数、空间参数数）和施工顺序序的确定应满足足以下要求：（1）减少开挖过程程中的土体扰动动范围，采用分分层分块开挖且且空间几何尺寸寸能最大限度地地限制围护墙体体的变形和坑周周土体的位移与与沉降。（2）尽量缩短基坑坑开挖卸荷后无无支撑暴露时间间。上海地区要要求：对一、二二级基坑，每一一工况下挖至设设计标高后，钢钢支撑的安装周周期不宜超过一一昼夜，钢筋混混凝土支撑的完完成时间不宜超超过两昼夜。（3）满足对称开挖挖、均衡开挖的的原则，使基坑坑受力均衡。（4）可靠而合理地地利用土体自身身在开挖过程中中控制位移的潜潜力，安全、经经济地解决基坑坑工程中稳定与与变形的问题。。二、先撑后挖，，严禁超挖基坑开挖实施的的工况与方案设设计的工况必须须一致，当基坑坑开挖至支撑设设计标高处时，，应开槽及时安安装或制作支撑撑，待支撑满足足设计要求后，，才能继续挖土土。从上面基坑坑开挖的时空效效应的分析中我我们已经知道，，围护结构的变变形大小与无支支撑暴露面积的的大小和暴露时时间的长短有关关，因此，严格格按照基坑工程程方案设计的工工况进行开挖，，先撑后挖，及及时加撑，是控控制基坑墙体变变形和相应地面面位移和沉降的的保证。四、防止边坡失失稳挖土速度快即卸卸载快，迅速改改变了原来土体体的平衡状态，，降低了土体的的抗剪强度，呈呈流塑状态的软软土对水平位移移极为敏感，易易造成滑坡。目目前挖土机多用用1m3反铲挖土机，挖挖土深度可达4～6m，如果一挖到底底，挖土形成的的坡度约1：1，卸荷快速，再再加上机械的振振动和坑边的推推土，则易于造造成边坡失稳。。为了防止边坡失失稳，土方开挖挖应在降水达到到要求后，采用用分层开挖的方方式施工，分层层厚度不宜超过过2.5m，开挖深度超过过4m时，宜设置多级级平台开挖，平平台宽度不宜小小于1.5m，在坡顶和坑边边不宜进行堆载载，不可避免时时，应在设计时时予以考虑；工工期较长的基坑坑，宜对边坡进进行护面。五、防止桩位移移和倾斜对于先打桩后挖挖土的工程，要要考虑由于打桩桩造成的应力积积聚和基坑开挖挖时应力的快速速释放对桩所产产生的不利影响响。打桩使原处处于静平衡状态态的地基土遭到到破坏，会产生生挤土、孔隙水水压力升高等现现象，造成土中中的应力积聚，，如果在打桩后后紧接着开挖基基坑，应力的陡陡然释放和土体体的一侧卸荷，，易使土体产生生一定的水平位位移，造成桩位位移或倾斜。在在软土地区施工工，此现象已屡屡见不鲜。为此此，在群桩打设设后，宜停留一一段时间，并用用降水设备预降降水，待打桩积积聚的应力有所所释放、孔隙水水压力有所降低低，被扰动的土土体重新固结后后，再开挖基坑坑土方。桩的打打设也要注意打打桩顺序和打桩桩速率，控制每每天打桩根数，，减少应力积聚聚。挖土要分层层、均衡，尽量量减少开挖时的的土压力差，以以保证桩位正确确。六、对邻近建（（构）筑物及地地下设施的保护护在基坑开挖施工工前应分析计算算开挖引起的周周围地层的变形形大小及影响范范围，详细调查查邻近被保护对对象的工作状况况，确定其允许许的地基变形参参数，采取积极极有效的措施，，保护地层变形形影响范围内的的建（构）筑物物和设施。对周围环境的保保护，应采取安安全可靠、经济济合理的技术方方案。这里提出一些常常采取的保护周周围环境的措施施：（1）井点降水加固固土体。（2）围护墙本身应应具有良好的抗抗渗漏特性，墙墙体（包括接头头）若发现质量量不符合设计要要求，应采用注注浆等方法进行行抗渗补强，墙墙体局部渗漏时时，要及时分析析原因，堵塞渗渗漏通道。（3）相继或同时开开工的相邻基坑坑工程，必须事事先协调施工进进度，以确定设设计工况，避免免相互产生危害害。已进入开挖挖期的基坑不允允许在1.5倍桩长范围内有有相邻基坑进行行打入桩施工。。（4）支护桩（墙））不允许和采用用打入法的工程程桩同时施工，，两者必须保证证