基坑土方開挖方式探討
【摘 要】基坑土方開挖分兩種情況,一是無支護結構基坑的放坡開挖,二是有支護結構基坑的開挖?;油练降拈_挖工藝和其他施工工藝同樣重要,就發(fā)展和研究方向來看,基坑土方開挖方式不僅是對施工技術的考驗,也是今后建設施工的著重研究點。本文現(xiàn)就基坑土方開挖方式進行簡要探討。
【關鍵詞】基坑;支護結構;監(jiān)測
基坑土方開挖方式的工藝
一、無支護結構基坑放坡開挖工藝
采用放坡開挖時,一般基坑深度較淺,挖土機可以一次開挖至設計標高,所以在地下水位高的地區(qū),軟土基坑采用反鏟挖土機配合運土汽車在地面作業(yè)。如果地下水位較低,坑底堅硬,也可以讓運土汽車下坑,配合正鏟挖土機在坑底作業(yè)。當開挖基坑深度超過4m時,若土質較好,地下水位較低,場地運行,有條件放坡時,邊坡宜設置階梯平臺,分階段,分層開挖,每級平臺寬度不宜小于15m。
在采用放坡開挖時,要求基坑邊坡在施工期間保持穩(wěn)定?;舆吰缕露葢鶕?jù)土質、基坑深度、開挖方法、留置時間、邊坡荷載、排水情況及場地大小確定。放坡開挖應有降低坑內水位和防止坑外水倒灌的措施。若土質較差且基坑施工時間較長,邊坡坡面可采用鋼絲網噴漿進行護坡,以保持基坑邊坡穩(wěn)定。
二、支護結構基坑的開挖工藝
支護結構基坑開挖工藝按其坑壁結構可分為直立壁無支撐開挖、直立壁內支撐開挖和直立壁拉錨(或土釘、土錨桿)。有支護結構基坑開挖的順序、方法必須與設計工況相一致,并遵循“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴禁超挖”和“分層、分段、對稱、限時”的原則。
1、直立壁無支撐開挖工藝。這是一種重力式壩體結構,一般采用水泥土攪拌樁作壩體材料,也可采用粉噴樁等復合樁作壩體。重力式壩體既擋土又止水,給坑內創(chuàng)造寬敞的施工空間和可降水的施工環(huán)境。
基坑深度一般在5m~6m,故可采用反鏟挖土機配合運土汽車在地面作業(yè)。由于采用止水重力壩的基坑,地下水位一般都比較高,因此很少使用正鏟下坑挖土作業(yè)。
2、直立壁內支撐開挖工藝。
在基坑深度大、地下水位高、周圍地質和環(huán)境又不允許做拉錨和土釘、土錨桿的情況下,一般采用直立壁內支撐開挖形式?;硬捎脙戎?,能有效控制側壁的位移,具有較高的安全度,但減小了施工機械的作業(yè)面,影響挖土機械、運土汽車的效率,增加施工難度。
采用直立壁內支撐的基坑,深度一般較大超過挖土機的挖掘深度,需分層開挖。在施工過程中土方開挖和支撐施工需交叉進行。內支撐是隨著土方的分層、分區(qū)開挖,形成支撐施工工作面,然后施工內支撐,結束后待內支撐達到一定強度以后進行下一層(區(qū))土方的開挖,形成下一道內支撐施工工作面,重復施工,從而逐步形成支護結構體系。
3、直立壁土釘(土錨桿或拉錨)開挖。
當周圍的環(huán)境和地質可以允許進行拉錨或采用土釘和土層錨桿是,應選用此方式,因為直壁拉錨開挖使坑內的施工空間寬敞,挖土機械效率較高。在土方施工中,需進行分層、分區(qū)段開挖、穿插進行土釘(或土錨桿)施工。土方分層、分區(qū)段開挖的范圍應和土釘(或土錨桿)的設置位置一致,滿足土釘(土錨桿)施工機械的要求,同時也滿足土體穩(wěn)定性的要求。
三、基坑土方開挖中應注意的事項
1、支護結構與挖土應緊密配合,遵循先撐后挖、分層分段、對稱、限時的原則。
挖土與坑內支撐安裝要密切配合,每次開挖深度不得超過將要加支撐位置以下50mm,防止立柱及支撐失穩(wěn)。每次挖土深度與所選用的施工機械有關。當采用分層分段開挖時,分層厚度不宜大于5m,分段的長度不大于25m,并應快挖快撐,時間不宜超過1d~2d,以充分利用土體結構的空間作用,減少支護結構的變形。
2、要重視打樁效應,防止樁位移和傾斜。
對一般先打樁、后挖土的工程,如果打樁后緊接著開挖基坑,由于開挖時地基卸土,打樁時積累的土體應力釋放,再加上挖土高差形成側向推力,土體易產生一定的水平位移,使先打設的樁易產生水平位移和傾斜,所以打樁后應有一段停歇時間,待土體應力釋放、重新固定后再開挖,同時挖土要分層、對稱,盡量減少挖土時的壓力差,保證樁位正確。
3、注意減少坑邊地面荷載,防止開挖完的基坑暴露時間過長。
基坑開挖過程中,不宜在坑邊堆置棄土、材料和工具設備等,盡量減輕地面荷載,嚴禁超載?;娱_挖完成后,應立即驗槽,并及時澆筑混凝土墊層,封閉基坑,防止暴露時間過長。如果發(fā)現(xiàn)基底土超挖,應用素混凝土或砂石回填夯實,不能用素土回填。若挖方后不能立即轉入下道工序或雨期挖方時,應在坑槽底標高上保留15cm~30cm厚的土層不挖,待下道工序開工前再挖掉。冬期挖方時,每天下班前應挖一步(30cm左右)虛土或用草簾覆蓋,以防止地基土受凍。
4、當挖土至坑槽底50m左右時,應及時抄平。
一般在坑槽壁各拐角處和坑槽壁每隔2m~4m處測設一水平小木樁或竹片樁,作為清理坑槽底和打基礎墊層時控制標高的依據(jù)。
5、在基坑開挖和回填過程中應保持井點降水工作的正常進行
土方開挖前應先做好降水、排水施工,帶降水運轉正常并符合要求后,方可開挖土方。開挖過程中,要經常檢查降水后的水位是否達到設計標高要求,要保持開挖面基本干燥,如坑壁出現(xiàn)滲漏水,應及時進行處理。通過對水位觀察井和沉降觀測點的定時測量,檢查是否對鄰近建筑物等產生不良影響進而采取適當措施。
6、開挖前要編制包含周詳安全技術措施的基坑開挖施工方案,以確保施工安全。
四、基坑支護工程的現(xiàn)場監(jiān)測
在深基坑施工、使用過程中,出現(xiàn)荷載、施工條件變化的可能性較大,設計計算值與支護結構的實際工作狀況往往不很一致。因此在基坑開挖過程中必須有系統(tǒng)地進行監(jiān)控以防不測。根據(jù)基坑工程事故調查表明,在發(fā)生重大事故前,或多或少都有預兆,如果能切實做好基坑監(jiān)測工作,及時安心事故預兆并采取適當措施,則可避免許多重大基坑事故的發(fā)生,減少基坑事故所帶來的經濟損失和社會影響。
由于基坑開挖到設計深度以后,土體變形、土壓力和支護結構的內力仍會繼續(xù)發(fā)展、變化,因此基坑監(jiān)測工作應從基坑開挖以前制定監(jiān)控方案開始,直至地下工程施工結束的全過程進行監(jiān)測?;颖O(jiān)控方案應包括監(jiān)控目的、監(jiān)控項目、監(jiān)控報警值、監(jiān)控方法及精度要求、監(jiān)控點的布置、監(jiān)測周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。
不管任何基坑側壁安全等級,支護結構水平位移均屬于應測項目。實際上,在深基坑開挖施工監(jiān)測中支護結構水平位移一般有兩個測試項目,即圍護樁(墻)頂面水平位移監(jiān)測和圍護樁(墻)的側向變形,而在不同深度上各點的水平位移監(jiān)測,稱為圍護樁(墻)的測斜監(jiān)測。
五、結束語
基坑土方開挖方式取決于地形地貌及周邊客觀因素,若能根據(jù)實際情況做出正確合理的判斷,并以最具效率的開挖方式進行施工作業(yè),才能更好的保質保量完成工程施工。隨著時代的發(fā)展和工程技術的不斷進步,基坑土方開挖工藝也比然會愈發(fā)完善精進。
【關鍵詞】基坑;支護結構;監(jiān)測
基坑土方開挖方式的工藝
一、無支護結構基坑放坡開挖工藝
采用放坡開挖時,一般基坑深度較淺,挖土機可以一次開挖至設計標高,所以在地下水位高的地區(qū),軟土基坑采用反鏟挖土機配合運土汽車在地面作業(yè)。如果地下水位較低,坑底堅硬,也可以讓運土汽車下坑,配合正鏟挖土機在坑底作業(yè)。當開挖基坑深度超過4m時,若土質較好,地下水位較低,場地運行,有條件放坡時,邊坡宜設置階梯平臺,分階段,分層開挖,每級平臺寬度不宜小于15m。
在采用放坡開挖時,要求基坑邊坡在施工期間保持穩(wěn)定?;舆吰缕露葢鶕?jù)土質、基坑深度、開挖方法、留置時間、邊坡荷載、排水情況及場地大小確定。放坡開挖應有降低坑內水位和防止坑外水倒灌的措施。若土質較差且基坑施工時間較長,邊坡坡面可采用鋼絲網噴漿進行護坡,以保持基坑邊坡穩(wěn)定。
二、支護結構基坑的開挖工藝
支護結構基坑開挖工藝按其坑壁結構可分為直立壁無支撐開挖、直立壁內支撐開挖和直立壁拉錨(或土釘、土錨桿)。有支護結構基坑開挖的順序、方法必須與設計工況相一致,并遵循“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴禁超挖”和“分層、分段、對稱、限時”的原則。
1、直立壁無支撐開挖工藝。這是一種重力式壩體結構,一般采用水泥土攪拌樁作壩體材料,也可采用粉噴樁等復合樁作壩體。重力式壩體既擋土又止水,給坑內創(chuàng)造寬敞的施工空間和可降水的施工環(huán)境。
基坑深度一般在5m~6m,故可采用反鏟挖土機配合運土汽車在地面作業(yè)。由于采用止水重力壩的基坑,地下水位一般都比較高,因此很少使用正鏟下坑挖土作業(yè)。
2、直立壁內支撐開挖工藝。
在基坑深度大、地下水位高、周圍地質和環(huán)境又不允許做拉錨和土釘、土錨桿的情況下,一般采用直立壁內支撐開挖形式?;硬捎脙戎?,能有效控制側壁的位移,具有較高的安全度,但減小了施工機械的作業(yè)面,影響挖土機械、運土汽車的效率,增加施工難度。
采用直立壁內支撐的基坑,深度一般較大超過挖土機的挖掘深度,需分層開挖。在施工過程中土方開挖和支撐施工需交叉進行。內支撐是隨著土方的分層、分區(qū)開挖,形成支撐施工工作面,然后施工內支撐,結束后待內支撐達到一定強度以后進行下一層(區(qū))土方的開挖,形成下一道內支撐施工工作面,重復施工,從而逐步形成支護結構體系。
3、直立壁土釘(土錨桿或拉錨)開挖。
當周圍的環(huán)境和地質可以允許進行拉錨或采用土釘和土層錨桿是,應選用此方式,因為直壁拉錨開挖使坑內的施工空間寬敞,挖土機械效率較高。在土方施工中,需進行分層、分區(qū)段開挖、穿插進行土釘(或土錨桿)施工。土方分層、分區(qū)段開挖的范圍應和土釘(或土錨桿)的設置位置一致,滿足土釘(土錨桿)施工機械的要求,同時也滿足土體穩(wěn)定性的要求。
三、基坑土方開挖中應注意的事項
1、支護結構與挖土應緊密配合,遵循先撐后挖、分層分段、對稱、限時的原則。
挖土與坑內支撐安裝要密切配合,每次開挖深度不得超過將要加支撐位置以下50mm,防止立柱及支撐失穩(wěn)。每次挖土深度與所選用的施工機械有關。當采用分層分段開挖時,分層厚度不宜大于5m,分段的長度不大于25m,并應快挖快撐,時間不宜超過1d~2d,以充分利用土體結構的空間作用,減少支護結構的變形。
2、要重視打樁效應,防止樁位移和傾斜。
對一般先打樁、后挖土的工程,如果打樁后緊接著開挖基坑,由于開挖時地基卸土,打樁時積累的土體應力釋放,再加上挖土高差形成側向推力,土體易產生一定的水平位移,使先打設的樁易產生水平位移和傾斜,所以打樁后應有一段停歇時間,待土體應力釋放、重新固定后再開挖,同時挖土要分層、對稱,盡量減少挖土時的壓力差,保證樁位正確。
3、注意減少坑邊地面荷載,防止開挖完的基坑暴露時間過長。
基坑開挖過程中,不宜在坑邊堆置棄土、材料和工具設備等,盡量減輕地面荷載,嚴禁超載?;娱_挖完成后,應立即驗槽,并及時澆筑混凝土墊層,封閉基坑,防止暴露時間過長。如果發(fā)現(xiàn)基底土超挖,應用素混凝土或砂石回填夯實,不能用素土回填。若挖方后不能立即轉入下道工序或雨期挖方時,應在坑槽底標高上保留15cm~30cm厚的土層不挖,待下道工序開工前再挖掉。冬期挖方時,每天下班前應挖一步(30cm左右)虛土或用草簾覆蓋,以防止地基土受凍。
4、當挖土至坑槽底50m左右時,應及時抄平。
一般在坑槽壁各拐角處和坑槽壁每隔2m~4m處測設一水平小木樁或竹片樁,作為清理坑槽底和打基礎墊層時控制標高的依據(jù)。
5、在基坑開挖和回填過程中應保持井點降水工作的正常進行
土方開挖前應先做好降水、排水施工,帶降水運轉正常并符合要求后,方可開挖土方。開挖過程中,要經常檢查降水后的水位是否達到設計標高要求,要保持開挖面基本干燥,如坑壁出現(xiàn)滲漏水,應及時進行處理。通過對水位觀察井和沉降觀測點的定時測量,檢查是否對鄰近建筑物等產生不良影響進而采取適當措施。
6、開挖前要編制包含周詳安全技術措施的基坑開挖施工方案,以確保施工安全。
四、基坑支護工程的現(xiàn)場監(jiān)測
在深基坑施工、使用過程中,出現(xiàn)荷載、施工條件變化的可能性較大,設計計算值與支護結構的實際工作狀況往往不很一致。因此在基坑開挖過程中必須有系統(tǒng)地進行監(jiān)控以防不測。根據(jù)基坑工程事故調查表明,在發(fā)生重大事故前,或多或少都有預兆,如果能切實做好基坑監(jiān)測工作,及時安心事故預兆并采取適當措施,則可避免許多重大基坑事故的發(fā)生,減少基坑事故所帶來的經濟損失和社會影響。
由于基坑開挖到設計深度以后,土體變形、土壓力和支護結構的內力仍會繼續(xù)發(fā)展、變化,因此基坑監(jiān)測工作應從基坑開挖以前制定監(jiān)控方案開始,直至地下工程施工結束的全過程進行監(jiān)測?;颖O(jiān)控方案應包括監(jiān)控目的、監(jiān)控項目、監(jiān)控報警值、監(jiān)控方法及精度要求、監(jiān)控點的布置、監(jiān)測周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。
不管任何基坑側壁安全等級,支護結構水平位移均屬于應測項目。實際上,在深基坑開挖施工監(jiān)測中支護結構水平位移一般有兩個測試項目,即圍護樁(墻)頂面水平位移監(jiān)測和圍護樁(墻)的側向變形,而在不同深度上各點的水平位移監(jiān)測,稱為圍護樁(墻)的測斜監(jiān)測。
五、結束語
基坑土方開挖方式取決于地形地貌及周邊客觀因素,若能根據(jù)實際情況做出正確合理的判斷,并以最具效率的開挖方式進行施工作業(yè),才能更好的保質保量完成工程施工。隨著時代的發(fā)展和工程技術的不斷進步,基坑土方開挖工藝也比然會愈發(fā)完善精進。
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