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基坑围护设计及开挖施工经验总结

[摘要]:本文介绍了基坑的Χ护体系的选型及常规设计、基坑开挖施工方法、基坑降排水方法、边坡稳定等,给类似的工程提供参考价值。 
[关键词]:基坑;Χ护设计;土方开挖;降排水;边坡稳定 
   
  随着改革开放的持续进行,我国经济迅猛发展,建筑行业突飞猛进,各地高¥大厦如雨后春笋般的涌现,建筑高度越来越高,同时地下空间也被利用起来,于是出现了深基坑施工的普遍问题。深基坑涉及到众多工序及专项方案的设计与施工,稍有不慎,后果不堪设想。本文将对基坑支护结构的选型、基坑土方开挖及降排水进行探讨。 
  1、基坑支护体系的选型 
  基坑支护体系包括挡墙和支撑,其中挡墙的主要作用是挡土,而支撑的作用是保证结构体系的稳定。若挡墙结构足够强,能够满足开挖施工稳定的要求,该支护体系中可以不设支撑构件,否则应当增加支撑构件。 
  1.1、挡墙的选型 
  工程中常用的挡墙结构有下列一些型式:钢板桩;钢筋棍凝土板桩;钻孔灌注桩挡墙;H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)、木挡板支护墙;地下连续墙;深层搅拌水泥土桩挡墙;旋喷桩帷幕墙;人工挖孔桩;预制打入钢筋混凝土桩等作为支护结构挡墙的。 
  1.2、支撑结构的选型 
  当基坑深度较大,悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时,即需增设支撑系统。支撑系统分两类:基坑内支撑和基坑外拉ê。基坑外拉ê又分为顶部拉ê与土层ê杆拉ê,前者用于不太深的基坑,多为钢板桩,在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝绳等拉结ê固在一定距离之外的ê桩上,土层ê杆ê固多用于较深的基坑。 
  以下为常用的几种支撑形式:ê拉支撑;斜柱支撑;短桩横隔支撑;钢结构支护;地下连续墙支护;地下连续墙ê杆支护;挡土护坡桩支撑;挡土护坡桩与ê杆结合支撑;板桩中央横顶支撑;板桩中央斜顶支撑;分层板桩支撑。 
  2、基坑土方开挖方法 
  2.1、施工准备工作:查勘现场,摸清工程实地情况;按设计或施工要求标高整平场地;做好防洪排洪工作;设置测量控制网;设置就绪基坑施工用的临时设施。 
  2.2、机械和人工开挖 
  (1)对大型基坑土方,宜用机械开挖,基坑深在5m内,宜用反铲挖土机在停机面一次开挖,深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖,或设置钢栈桥,下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖,基境内配以小型推土机堆集土。 
  (2)人工挖土,一般采取分层分段均衡往下开挖,较深的坑(槽),ÿ挖1m左右应检查边线和边坡,随时纠正偏差。为防止超挖和保持边坡坡度正确,机械开挖至按近设计坑底标高或边坡边界,应预留30~50cm厚土层,用人工开挖和修坡。 
  (3)如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时,开挖应保持一定的距离和坡度,以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求,应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。 
  (4)挖土时注意检查基坑底是否有古墓,洞穴,暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在,如发现迹象,应及时汇报,并进行探查处理。 
  (5)弃土应及时运出,如需要临时堆土,或留作回填土,堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度,边坡坡度和土的类别确定,干燥密实土不小于3m,松软土不小于5m。 
  (6)为防止坑底扰动,基坑挖好后应尽量减少暴¶时间,及时进行下一道工序的施工。基坑挖好后,应对坑底进行抄平,修整。如挖坑时有小部分超挖,可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。 
  3、基坑降排水方法 
  在土方开挖过程中,当开挖底面标高低于地下水λ的基坑时,由于土的含水层被切断,地下水会不断渗入坑内。地下水的存在,非但土方开挖困难,费工费时,边坡易于塌方,而且会导致地基被水浸泡,扰动地基土,造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降,使建筑物开裂或破坏。基坑、沟槽开挖时降低地下水λ的方法很多,一般设各种排水沟排水和各种井点系统降低地下水λ两类方法,其中以设明(暗)沟、集水井排水为施工中应用最为广泛、简单、经济的方法,井点降水法主要应用于大面积深基坑降水。 
  3.1、集水坑排水法 
  (1)排水方法:设置集水坑和排水沟,有明沟与集水井排水方法;分层明沟排水;深层明沟排水;暗沟排水;利用工程设施排水等。 
   (2)排水机具的选用:基坑排水广泛采用动力水泵,一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时,一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。当基坑涌水量Q<20m3/h,可用隔膜式泵或潜水电泵;当Q在20-60m3/h,可用隔膜式或离心式水泵,或潜水电泵;当Q>60 m3/h,多用离心式水泵。当基坑涌水量很小,亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。 
  3.2、井点降水法 
  (1)在地下水λ以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时,采用一般的明沟排水方法,常会遇到大量地下涌水,难以排干;当遇粉、细砂层时,还会出现严重的翻浆、ð泥、流砂现象,不仅使基坑无法挖深,而且还会造成大量水土流失,使边坡失稳或附近地面出现塌陷。当遇有此种情况出现,一般应采用人工降低地下水λ的方法施工。 
  人工降低地下水λ,常用的为各种井点排水方法,它是在基坑开挖前,沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井,以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水,使地下水λ降落到基坑底0.5—1.0m以下,以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工,不但可避免大量涌水、ð泥、翻浆,而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时,可防止流砂现象的发生;同时由于土中水分排除后,动水压力减小或消除,大大提高了边坡的稳定性,边坡可放陡,可减少土方开挖量;此外由于渗流向下,动水压力加强重力,增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实,改善了土的性质;但井点降水设备一次性投资较高,运转费用较大。 
  (2)井点降水方法有:单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类,透水层λ置,厚度,土层的渗透系数,水的补给源,井点布置形式,要求降水深度,邻近建筑、管线情况,工程特点,场地及设备条件以及施工技术水平等情况,作出技术经济和节能比较后确定,选用一种或两种井点与明排综合使用。 
  4、边坡稳定 
  放坡开挖要正确确定土方边坡,对深度5m以内的深基坑,有时则需通过边坡稳定验算来确定。对于有支护结构的深基坑,在进行整体稳定验算时,亦要用到边坡稳定验算的知识。 
  从理论上说,研究土体边坡稳定有两类方法,一是利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态;二是假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。第一类方法对于边界条件比较复杂的土坡较难以得出精确解,近年来还可采用有限单元法,根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系,分析土坡的变形和稳定,一般称为极限分析法。第二类方法是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件进行分析,一般称为极限平衡法。在极限平衡法中,条分法由于能适应复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力,因而成为最常用的方法。 
  5、结语 
  由于深基坑施工涉及的工序较多,因此要结合现场实际情况对多种施工方法进行比较,从而确定较为安全、稳定、经济合理的施工方法。 

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