基坑工程概论.ppt
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1、基坑工程概论,定义基坑工程常用施工工艺基坑支护的形式和适用范围基坑工程常用降水井及适用范围基坑工程常用开挖方式及适用范围基坑工程专项施工方案编制要求基坑工程施工现场管理,提 纲,1.1基坑 为进行工程基础的施工,在地面以下开挖的坑。1.2深基坑 是指开挖深度超过5米的基坑或深度虽未超过5米,但地质情况和周围环境较复杂的基坑。1.3基坑工程 为保证基坑及周边环境安全而采取的围护、支撑、降水、挖土等工程措施的总称。1.4时空效应 基坑工程施工中,基坑开挖的空间尺度、无支撑围护墙体的暴露面积大小和时间长短对基坑变形的影响。,1.定义,2.基坑工程常用施工工艺,2.1顺作法 顺作法施工工艺是指地下室结
2、构在基坑开挖完成后自下而上逐层施工的工艺。一般施工顺序为先逐层开挖土方并施工支撑,待开挖完成后施工基础底板,再逐层拆除支撑并施工地下室结构。,2.2逆作法逆作法施工工艺是指利用地下室水平结构作为支撑,随基坑开挖,地下室结构自上而下逐层施工的工艺。一般逆作法施工工艺中,支撑立柱与结构柱位置重合,地下室结构依靠立柱与其下桩基承重,称为一柱一桩。,2.2.1全逆作法全逆作法施工工艺是指在进行基坑开挖和地下室结构施工时同步进行地上结构施工的工艺。,2.基坑工程常用施工工艺,2.2.2半逆作法半逆作法施工工艺是指在进行基坑开挖和地下室结构施工时,地上结构不施工,在地下室结构全部完成后再施工上部结构的工艺
3、。,2.2.3框架逆作法框架逆作法施工工艺是指利用地下室结构梁作为支撑系统,在基坑开挖完成后施工底板,再逐层施工地下室柱墙和楼板的工艺。,2.3盖挖法盖挖法施工工艺是指利用地下室顶板作为第一道支撑和施工栈桥,在其上留设取土口,在顶板下按照顺作法施工工艺,逐层开挖并施工支撑,在开挖完成后自下而上逐层施工地下室结构并拆除支撑的工艺。,3.基坑支护的形式和适用范围,3.1围护墙的形式和适用范围,3.1.1地下连续墙,适用于开挖深度较深(15m以上),环境保护要求较高的基坑工程,3.基坑支护的形式和适用范围,3.1.2钻孔灌注桩排桩,一般适用于中等开挖深度(6m15m)的基坑,在上海排桩与止水帷幕配合
4、使用,称为复合围护墙。,3.基坑支护的形式和适用范围,3.1.3型钢水泥土搅拌墙(SMW工法桩),适用于开挖深度不是很深(6m10m),环境保护要求不是很高的基坑。,3.基坑支护的形式和适用范围,3.1.4深层搅拌桩重力坝,适用于开挖深度较浅(6m以下),环境保护要求不高的基坑。采用悬臂形式,不设支撑。,3.基坑支护的形式和适用范围,3.1.5钢板桩,适用于开挖深度较浅(6m以下),环境保护要求不高的基坑,可采用悬臂形式,也可采用内支撑或拉锚形式。,3.基坑支护的形式和适用范围,3.2支撑结构的形式和适用范围3.2.1混凝土支撑,一般适用于基坑面积较大,形状较不规则的基坑,采用混凝土支撑,可将
5、支撑间距拉大留出大空间利于挖土。混凝土支撑布置可采用对撑、角撑、边桁架、环形支撑单独或组合布置。,3.基坑支护的形式和适用范围,3.2.2钢支撑,一般适用于狭长形基坑,或形状较为规则的面积不是很大,单根支撑长度50m以内的基坑。钢支撑一般采用对撑及角撑布置形式。,3.2.3支撑轴力伺服系统,3.基坑支护的形式和适用范围,适用于环境保护要求很高的狭长形基坑,与钢支撑配合使用,可对钢支撑自动复加轴力,弥补钢支撑由于应力松弛造成的轴力损失,进而控制围护墙变形。,3.2.4土钉墙,与水泥土搅拌桩配合使用,属于拉锚性质的围护墙体,土钉可采用48钢管、钢筋,采用钻孔注浆或打入注浆法施工。一般适用于开挖深度
6、小于5m的基坑。,3.3土体加固的型式和适用范围,3.基坑支护的形式和适用范围,3.3.1按照加固形式分类,1)三轴和双轴水泥土搅拌桩加固双轴水泥土搅拌桩加固一般适用于加固深度15m以内的坑内土体加固。三轴水泥土搅拌桩加固一般适用于加固深度30m以内的坑内土体加固。在坑底以下三轴搅拌桩加固采用20%水泥掺量,坑底以上至第二道支撑采用10%水泥掺量。双轴搅拌桩加固采用13%水泥掺量,坑底以上至第二道支撑采用8%水泥掺量。搅拌桩加固的土体均匀性较好,加固效果也较好。,2)高压旋喷桩加固适用于所有深度的坑内土体加固,其水泥掺量较高,但加固土体的均匀性较差。,3.3.2按照加固范围分类,3.基坑支护的
7、形式和适用范围,3)注浆加固适用于所有深度的坑内土体加固,一般只作为局部深坑土体加固和坑内围护墙与坑底搅拌桩加固体之间的填充加固。,1)坑底满堂加固2)坑底墩式加固或裙边加固3)坑底抽条加固4)坑底格栅式加固5)深坑满堂加固,3.基坑支护的形式和适用范围,各种土体加固方法的适用范围,4.1轻型井点,4.基坑工程常用降水井及适用范围,1)适用于开挖深度小于5m的基坑。轻型井点降水的水力坡度在布置多排井点或呈环状布置时可按1:10计算,若布置单排井点时按1:4计算。2)轻型井点每套的总管长度一般不超过60m。3)设置在坑内的轻型井点预抽水时间为2周,在基坑开挖前拔除。,4.基坑工程常用降水井及适用
8、范围,4.2深井(疏干井),1)以降低潜水水位为目的设置的降水井称为疏干井,疏干井一般采用直径为273mm的深井;2)深井分为带真空和不带真空两种,带真空的深井适用于渗透系数较小(小于110-6cm/s)的土层,不带真空的深井适用于渗透系数较大(大于110-4cm/s)的土层;3)深井构造上由井点管和滤管组成,滤管可分节设置,一般设置在透水性高的土层中,深井井底深度一般为坑底以下5m,成井的孔径要求不小于650mm,孔深要求比井深大1m。4)深井布置一般按照200250m2一口进行,对于坑内有大量土体加固的基坑,布置时可酌情扣除加固土体的面积。5)深井预抽水时间为20天,以后可随挖土分节拆除井
9、管,在井管拆除后,须注意用粘性土封闭井口,以保持真空度。,4.基坑工程常用降水井及适用范围,4.3深井(减压井)4.3.1上海承压水层的分布,上海地区承压水层一般分布于2、层中,其中2层承压水称为微承压水,层为第一承压含水层,层为第二承压含水层,承压水的水头高度最高为地下3m,一般须根据抽水试验确定。,4.3.2坑底土抗承压水突涌的安全性计算,规范将坑底土在承压含水层最浅标高处的压力与该标高处承压水的水头高度的比值作为坑底土抗承压水突涌的安全性计算数值,要求这一比值不小于1.05。计算公式为(H0-h)s/(H0-D)w1.05,其中,H0为承压含水层顶板埋深最小值,h为基坑开挖面深度,s为开
10、挖面至承压含水层顶板间土体的天然重度的层厚加权平均值,D为坑内安全承压水位埋深值,w为地下水重度。,4.基坑工程常用降水井及适用范围,4.3.3减压井的布置,1)以降低承压水水头压力为目的设置的降水井称为减压井;2)减压井一般采用直径为273mm的深井,由井点管和滤管组成,滤管长度可根据承压水层厚度和减压井降水高度确定。3)减压井的布置方法为坑内布置,坑外布置和坑内外结合布置。对于环境保护要求高的工程,一般将减压井布置在坑内。4)减压井在基坑开挖过程一般不拆除,在基坑开挖完成后,采用坑内布置的,须等底板完成后再封闭减压井,并拆除井管;采用坑内外结合布置的,可先封闭坑内减压井,依靠坑外井抽水减压
11、;采用坑外布置的,则等底板完成后再封闭减压井。,4.基坑工程常用降水井及适用范围,4.基坑工程常用降水井及适用范围,基础底板浇筑后实施封井节点图,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,5.1放坡开挖,1)放坡开挖一般适用于施工场地宽敞,基坑开挖深度较小(5米以内)周围环境保护要求不高的基坑工程;2)一般分为一级放坡开挖和多级放坡开挖,一级放坡开挖适用于开挖深度4m以内的基坑,超过4m深度必须采用二级或多级放坡型式;3)放坡开挖的坡面应采取护坡措施。在放坡开挖的坡顶应设置止水帷幕,一般采用双轴搅拌桩。,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,一级放坡基坑边界开挖方法,(a)一级放坡竖向一次性开挖;(b
12、)一级放坡竖向分层开挖,多级放坡基坑边界开挖方法,(a)各级边坡竖向一次性开挖;(b)各级边坡竖向分层开挖,5.2盆式开挖,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,1)先开挖基坑中部的土方,挖土过程中在基坑中部形成类似盆状的土体,然后再开挖基坑周边的土方,这种挖土方式通常称为盆式土方开挖;2)盆式开挖适用于开挖深度较深(有2道及以上支撑),面积较大(边长大于50m),采用对撑布置的基坑;3)采用盆式开挖的基坑,盆顶宽度一般不小于10m,边坡为1:1.5;4)盆底形状与尺寸应与支撑布置相协调,保证盆底开挖后能完成盆底范围的支撑;5)盆式开挖的一般施工流程为先开挖盆中土方,在盆中范围施工支撑的同时分块
13、对称开挖盆边土方,再及时将盆边支撑与盆中已形成的支撑对接,完成整根支撑施工。,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,基坑支撑平面及土方分块开挖平面布置,第二、三、四层土方分层分块开挖剖面图,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,5.3岛式开挖,1)先开挖基坑周边的土方,挖土过程中在基坑中部形成类似岛状的土体,然后再开挖基坑中部的土方,这种挖土方式通常称为岛式土方开挖;2)岛式土方开挖适用于支撑系统沿基坑周边布置且中部留有较大空间的基坑。边桁架与角撑相结合的支撑体系、圆环形桁架支撑体系、圆形围檩体系的基坑采用岛式土方开挖较为典型;3)岛式开挖的一般施工流程为先开挖周边角撑或环撑部位的土方,中间土方后
14、开挖,形成一个土岛,在施工周边支撑的同时开挖中间土方,利用中间土方的开挖时间作为周边支撑的养护时间;4)采用岛式土方开挖时,基坑中部岛状土体的大小应根据支撑系统所在区域等因素确定,岛状土体的大小不应影响整个支撑系统的形成;,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,5)岛状土体的高度一般不大于9m,当高度大于4m时,可采取二级放坡的形式。当采用二级放坡时,为满足挖掘机停放以及土体临时堆放等要求,放坡平台宽度一般不小于4m。每级边坡坡度一般不大于1:1.5,采用二级放坡时总边坡坡度一般不大于1:2;6)采用岛式土方开挖方式,可通过基坑边、基坑边栈桥平台或岛状土体顶面的土方装车挖掘机直接取土装车外运,也
15、可通过基坑内的一台或多台挖掘机将土方挖出并驳运至土方装车挖掘机作业范围,由土方装车挖掘机取土装车外运;7)土方装车挖掘机、土方运输车辆在岛状土体顶部进行挖运作业,须在基坑中部与基坑边部之间设置栈桥道路或土坡用于土方运输。,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,基坑土方岛式开挖顺序图,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,5.4狭长形基坑开挖,1)狭长形基坑一般指基坑宽度在30m以内,基坑长度较长,类似于地铁车站的基坑;2)狭长形基坑开挖采用竖向分层,水平向分段的方式,竖向分层高度根据支撑竖向间距确定,水平向分段宽度根据支撑水平间距确定;3)采用分层分段开挖的基坑,可采用留设纵坡的方式,也可采用分层
16、土方逐层分段挖除的方式;4)土方开挖过程中留设的临时边坡,各分层的边坡坡度取1:1.5,纵坡的总坡度取1:31:4,纵坡的高度根据环境保护要求确定,一般不大于3层土方的高度。,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,各道支撑均采用钢支撑的狭长形基坑边界面斜面分层分段开挖方法,第一道支撑以下采用钢支撑的狭长形基坑边界面斜面分层分段开挖方法,5.基坑工程常用开挖方式及适用范围,钢支撑与混凝土支撑交替设置的狭长形基坑边界面斜面分层分段开挖方法,(a)第二阶段开挖方法;(b)第三阶段开挖方法,从中间向两端开挖的狭长形基坑边界面斜面分层分段开挖方法,6.基坑工程施工的环境保护,H为基坑开挖深度,s为保护对象
17、与基坑开挖边线的净距;基坑工程环境保护等级可依据基坑各边的不同环境情况分别确定;位于轨道交通等周边的基坑工程,应遵照政府有关文件和规定执行。,6.1上海市基坑工程的环境保护等级,6.基坑工程施工的环境保护,环境保护周期支护结构降水及土方开挖地下结构回筑回填及支护结构拆除,通常采用的措施土体加固结构托换架空管线参数控制和调整施工流程(顺序)优化和调整挖土控制降水控制,6.2上海市基坑变形设计控制指标,7.基坑工程专项施工方案编制要求,7.1基坑专项方案的编制及专家评审要求7.1.1基坑专项方案的编制要求,1)根据建设部2009年87号文关于危险性较大的分部分项工程安全管理办法规定,开挖深度大于3
18、m或采用暗挖施工的基坑工程,均应编制围护、降水、土方开挖专项施工方案;2)基坑专项方案的编制应具有安全性、合理性、经济性、可操作性、预见性;3)承压水抽水试验、减压降水运行方案等应独立编制。,7.1.2基坑专项方案的专家评审要求,开挖深度大于5m的基坑工程,基坑专项方案应通过专家评审。上海还规定采用土钉墙围护的基坑工程,其设计施工方案也须通过专家评审。,7.基坑工程专项施工方案编制要求,1)提供的资料应齐全;2)施工方案与设计方案要一致;设计评审中提出的意见要在施工方案中呼应(设计和施工先后评审的情况);施工方案中必须要对设计的相关要求予以明确(不要以为施工方案仅为施工);3)施工方案、PPT
19、的编制质量要高(针对性、操作性、安全性);4)会议期间的介绍要完整(不要漏项,尤其是一些业主直接发包的分项,如监测、围护墙、加固等;不要描述不清,如周边环境、障碍物、地质水文情况、有关节点等)、简练(有关的施工参数和关键控制点要明确,而涉及比较常规的工艺可尽量简化,如钻孔桩、地墙等一般的工艺可简化,但若有特殊的土层或超深等,则应有针对性的措施);,7.1.2专家评审过程中需关注的问题,7.基坑工程专项施工方案编制要求,5)原则上会议期间不要进行过多的解释,除非有充分的理由;6)评审报告只对提交方案的安全性、可行性、操作性、环境影响分析进行评审,只对提交资料负责,所以提交的资料应真实、客观;同时
20、操作过程中应按照通过评审的方案进行施工,若有重大修改,应重新评审;7)除非有特殊原因,评审前不得进行与基坑安全和周边环境影响相关的基坑工程施工(围护墙);8)评审专家关心的问题一般包括:设计的安全性(即使仅评审施工方案);减小对周边环境影响的措施;性价比;施工便利;施工进度与基坑及周边环境的关系;细部处理;土层或不良土质及障碍物在施工中的针对性措施;承压水控制;井管构造(深度、滤管长度及标高挖土分层、土层);挖土施工(挖土方法、分层分块、出土速度、限时支撑等);应急预案(针对性)。,7.基坑工程专项施工方案编制要求,7.2编制主要内容及要求7.2.1工程概况,1)参建单位:建设单位、结构设计、
21、围护设计、监理单位、总包单位、主要分包单位等2)地理位置:基坑工程所处的地域位置。地理位置应反映基坑周边道路交通状况。3)场地及周边环境:基坑工程施工前必须进行场地及周边环境调查,要对基坑周边的建(构)筑物、地下管线、地下障碍物等情况进行详细的调查,还应对场内外的交通状况进行详细的分析。场地及周边环境的调查结果应在工程概况中作必要的描述,包括周边建筑物与基坑的距离,周边建筑的概况和结构形式,周边管线与基坑的距离、埋深、管线结构等。,7.基坑工程专项施工方案编制要求,4)工程地质条件:基坑工程的地质勘察资料对基坑工程的支护结构、土体加固、土方开挖均会产生较大的影响,工程地质概况应重点描述基坑工程
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