理论教育 建筑施工技术:基坑土方开挖槽

建筑施工技术:基坑土方开挖槽

时间:2023-08-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:当基坑(槽)土方全部开挖完后,施工单位要邀请有关勘察、设计、质量监督部门及建设单位共同验槽。弃土堆置的高度不应超过1.5m;对于软土场地的基坑则不应在坑边堆置弃土。对于箱基或筏基工程,基坑的开挖尚应结合设计要求控制坑底土的回弹变形。

建筑施工技术:基坑土方开挖槽

基坑(槽)土方开挖有人工开挖和机械开挖两种,土方量不大时,可用人工沿灰线开挖;对于大型基坑应优先选用机械化施工,以加快施工进度。常用的挖土机械有反铲、拉铲和小型挖土机械,为了防止基底土被扰动,地基被破坏,用挖土机械挖土时,不应直接挖到坑底,应根据机械种类,在基底标高以上留出20~30cm,待基础施工前用人工铲平修整。

2.4.6.1 一般基坑(槽)土方开挖

开挖基坑(槽)应按规定的尺寸,合理确定开挖顺序,连续地进行施工,尽快地完成开挖任务。开挖过程中必须随时检查标高、断面尺寸以及土体的强度和稳定性。挖出的土除预留一部分用作回填外,不得在场地内任意堆放,应把多余的土运到弃土地区,以免妨碍施工。为防止基坑(槽)边坡塌方,根据土质情况及坑深,在坑顶两边一定距离(一般应为0.8m)内不得堆放弃土,在此距离外堆土高度不得超过1.5m;否则,应验算边坡的稳定性。基坑(槽)开挖后,应尽量减少对基土的扰动,应立即做垫层或浇筑基础;如基础不能及时施工时,可在基底标高以上留0.1~0.3m土层不挖,待做基础时挖除。开挖基坑(槽)不得超过基底标高,如个别地方超挖时,应用与基土相同的土料填补,并夯实至要求的密实度,或用中、粗砂、碎石类土填补并夯实。在重要部位超挖时,可用低标号混凝土填补并应取得设计单位同意。

当基坑(槽)土方全部开挖完后,施工单位要邀请有关勘察、设计、质量监督部门及建设单位共同验槽。其内容包括平面位置、底面尺寸、标高、边坡坡度及地基土质等是否符合设计和施工规范要求;土质是否与地质资料相符;基坑底下有无空洞、墓穴、枯井及其他对建筑物不利的情况,并应进行拍底、钎探。查明的局部异常地基,均需妥善处理,使其符合施工规范要求。

2.4.6.2 深基坑土方开挖

深基坑土方开挖施工是一项极为重要的施工项目,与挖土工况的制定、支护结构的支撑形式的合理布置都有密切关系,它直接影响到挖土速度、基坑周围环境变形、支护结构的受力,关系到整个基坑的安全施工。因此,在基坑开挖前,应根据工程结构形式、埋置深度、地质、水位、气候条件、周围环境、施工方法、工期和地面荷载等有关资料,确定基坑开挖方案和降水施工方案。基坑开挖方案的内容主要包括:支护结构的龄期和放坡要求;机械选择;基坑开挖时间;分层开挖深度及开挖顺序;坡道位置和车辆进出场道路;施工进度和劳动组织;降、排水措施;监测要求;质量和安全措施等。

1.土方的开挖应考虑及满足下列要求

(1)基坑土方开挖必须遵守“由上而下,先撑后挖,分层开挖”的原则,支撑与挖土密切配合,严禁超挖,每次开挖深度不得超过支撑位置以下50cm,避免立柱及支撑出现失稳。土方开挖应选用合适的施工机械、开挖程序及开挖线路。在一般条件下,宜优先采用反铲机挖土,自卸汽车运土。在基坑挖深较大时,需留设坡道以满足机械及运土汽车出入基坑的要求。一次挖土的深度与所选用的施工机械的技术参数有关,当采用分层分段开挖时,分层的厚度不宜大于5m,分段的长度不大于25m,并应快挖快撑,以充分利用土体结构的空间作用,减少支护后墙体变形。在土方开挖时,还应考虑到因挖土卸载过快,排水不协调或边坡过陡,地基一侧失去平衡而导致坑底涌土、边坡失稳、坍塌等情况的可能。因此,在基坑较深时,应采用对称分层开挖的方法,随时保持一定的坡势,有利于排水。

(2)土方开挖施工宜在保持开挖面干燥的条件下作业。当地下水位高于基坑开挖深度时,应根据土质条件,经分析后选用井点降水或组织明沟、截水沟和集水井等排水。为防止基坑内排出的水和地面雨水等向坑内回渗,在施工期要保持坑顶地面排水的通畅;在边坡保护范围内的地面不应有积水。

(3)在基坑开挖过程中,不宜在坑边堆置弃土或安置其他重型施工设备器材,以尽量减轻地面荷载。若于挖方上侧弃土时,应在边坡稳定验算时考虑它的影响。应控制弃土堆底至基坑顶边的距离,在一般土质条件下该距离不宜小于1.2m,在垂直的坑壁边坡条件下不应小于3m。弃土堆置的高度不应超过1.5m;对于软土场地的基坑则不应在坑边堆置弃土。

(4)当基坑开挖至接近坑底高程时,应注意避免超挖。若有超挖应加厚基础垫层混凝土或用砂石回填夯实,但需满足基础设计要求。若基坑内已施工有工程桩桩体,桩顶又高出基坑底面时,则应在坑底标高上留出0.3~0.4m高的余土,避免桩体受到挖土机械的撞击而受损。对于不便使用大型机械施工的基坑边角,边坡的修整以及上述坑底余土的清除工作,应用人工或小型机具配合进行修边。采用箱基、筏基的基坑,在机械开挖基坑土时,应保持坑底土体的原状结构,在坑底保留0.2~0.3m厚的土层,而于施工基础混凝土垫层前用人工挖除铲平。在严寒地区,保留土层的厚度尚应考虑基槽底土层的防冻要求。

(5)基坑开挖后,应根据设计要求及时做好坡面的防护工作及浇筑垫层封闭基坑。当基坑开挖后仍需在坑内继续施工人工挖孔桩时,也应先做混凝土面层并保护坡脚。有条件时应暂时保留坑底周边的部分土体,待在施工地下室结构时挖除。对于箱基或筏基工程,基坑的开挖尚应结合设计要求控制坑底土的回弹变形。对于先施工的工程桩、后开挖基坑的工程,应有适宜的开挖工序及时间安排,避免开挖过程中因土体的侧向挤压而导致工程桩桩体的倾斜或断裂。

(6)基坑开挖时,应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高、边坡坡度等经常复测检查。

2.土方的开挖方法

基坑的开挖可采用墩式开挖和盆式开挖两种。墩式开挖,就是基坑中间留土墩,挖掘机停留在上面挖四周下方土,挖土由停留在栈桥(可利用坑内支撑作栈桥)上的汽车运走,随着挖土层增多,可由几台反铲挖土机在不同挖土层面递送;盆式开挖,就是挖掘机先开挖基坑中部,逐层挖深。采用墩式开挖,汽车可以进入基坑,挖土效率较高,但由于先挖支撑四周土层,对支护结构受力变形不利;而采用盆式开挖,则汽车不能进入基坑,挖土效率较低,但先挖基坑中部土层,对支护结构受力变形有利。目前,常采用墩式开挖方式。图2-51~图2-54是某一工程深基坑挖土工况图。

第一次挖土64000m3,由五台挖掘机在五个作业面同时开挖,挖至第一道支撑底标高处(-4.0),如图2-51所示。

图2-51 主楼和裙房第一次挖土工况图

第二次挖土31000m3,开挖区域是主楼。分三个作业面从东向西同时开挖,挖至第二道支撑底,并设斜坡道,坡道斜率为1/10,如图2-52所示。

图2-52 主楼第二次挖土工况图

第三次挖土25000m3,开挖时两个作业面同时开挖,挖至第三道支撑底标高(-13.5m)。开挖由东向西退,车辆全部通过栈桥进出。此次开挖主楼四周,中部留设土墩,为了保证土墩不坍方,事先在坡脚进行压密注浆处理,如图2-53所示。

图2-53 主楼第三次挖土工况图

第四次挖土44000m3,分两个阶段进行,先挖去基坑四周土,等支撑施工完成并达到规定强度后,再完成土墩开挖。在土墩开挖时,两个作业面逐级挖出台阶,留出中间道路与栈桥入口相连。台阶上的挖掘机可一斗挖到底,如图2-54所示。(www.daowen.com)

图2-54 主楼第四次挖土工况图

2.4.6.3 深基坑土方开挖施工监测

1.监测工作内容

大量的工程实践表明,在基坑放坡开挖施工中,由于岩土性质、地质埋藏条件等的复杂性,通过勘察取得的有关技术参数往往存在较大的离散性。在理论上,边坡稳定性的定量分析计算尚只限于较简单的情况。边坡设计中的一些简化假定条件与工程实施状况也往往存在一定的差异,如在施工期间难以避免会发生因受到降雨积水、土体浸水而改变边坡土体的抗剪强度的情况。施工作业本身,也会发生基坑超挖、排水不畅等不利于边坡稳定的现象。因此,为了有效地预防基坑失稳事故的发生,达到预期的工程经济效益,在基坑开挖工程中,应采用理论分析、设计计算与现场监测相结合的原则。除了有合理的边坡开挖设计、选择适宜的施工方法外,尚需辅以严格的、系统的现场监测工作,实施动态信息化施工,使设计、施工和监测三位一体化。

现场监测工作一般包括:变形监测、地下水动态监测及应力应变监测三个方面。一般的监测对象、项目、方法可参阅图2-55。

图2-55 施工监测、内容、方法类别

2.监测工作的一般要求

(1)监测的内容(包括对象、项目)、方法和要求应根据基坑地质条件、现场工程环境、施工条件以及工程的安全性要求等因素综合选用。

(2)在基坑施工前应对邻近的建筑物和地下管线的现状进行详细的调查。对发现的裂缝、倾斜等损坏迹象应作标记并记录文件存档,并据此分析确定相适宜的防护措施。

(3)对所有的基坑工程都应有边坡土体位移的监测。对安全要求较高的基坑边坡,尚应对边坡土体的沉降加以监测,有条件时可加作边坡土体内部的分层沉降监测。

(4)对于实施深层降水或者采用重力排水使上层滞水的补给变化较大,并需控制浸润线的基坑边坡工程,均应有地下水动态的监测工作。

(5)对邻近基坑的建筑物及地下管线,实施变形监测工作应包括沉降、倾斜、水平位移以及因沉降、倾斜而产生裂缝时对裂缝变化的监测工作。

(6)降水影响的监测工作的区域范围与基坑开挖深度及地下水的条件有关,宜由计算分析确定。一般以基坑上边缘30~50m宽以内为重点监测范围。当采用深层降水施工时,监测的范围可扩大到降水半径范围。

(7)对地面和边坡的开裂、凸鼓等现象可采用目测巡视,并予以记录,也可使用精密水准仪等仪器测量。

(8)土体变形的监测应有一定数量的观测点,一般不小于6个。采用精密水准仪应按照有关规范进行量测。测量用的基准点要稳固,并应设置在受开挖或降水影响以外的区域。基点数量应不小于2个。

(9)各项监测工作的时间间隔和持续时间应结合施工进度,考虑气象条件、基坑土特性及已测得数据的变动态势等综合因素按以下原则考虑:

1)在基坑土方开挖土体卸载急剧阶段,不宜超过3~5d;在基坑维护阶段可取10~15d,并应根据气象条件加以调整。

2)软土场地的基坑应适当加密监测的频率。监测频率应根据已测得的数据变化率随时予以调整。当变化速度较大或超过预控的要求存在险情时,应实施24h的连续监测。

3)在软土地区,对施工影响区内的建筑物和地下管线进行垂直沉降及水平位移监测工作,应持续到基坑回填后4~6个月。

4)地下水动态监测的时间和次数宜与降水工作的运行相协调安排。

(10)对定期监测所得的数据信息应作为施工进度和调整施工工艺时参考。由监测所得的数据均应加以整理分析,绘制沉降-时间关系曲线、沉降-水平位移关系展开曲线等与量测数据关系相适应的图表。并应作为工程验收文件归档。

2.4.6.4 土方施工安全注意事项

基坑(槽)开挖时,应特别注意安全施工,两人操作间距应大于2.5m,多台机械开挖,挖土机间距应大于10m。挖土应由上而下,逐层进行,严禁采取先挖底脚的施工方法。基坑开挖应严格按要求放坡。操作时应随时注意土壁变动情况,如发现有裂缝或部分坍塌现象,应及时进行支撑或放坡,并注意支撑的稳固和土壁的变化。基坑(槽)挖土深度超过3m,使用吊装设备吊土时,起吊后,坑内操作人员应立即离开吊点的垂直下方,起吊设备距坑边一般不得小于1.5m,坑内人员应戴安全帽。深基坑上下应先挖好阶梯或设置靠梯,或开斜坡道,采取防滑措施,禁止踩踏支撑上下。坑四周应设安全栏杆或悬挂危险标志。

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