深基坑土方开挖施工工艺.docx

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深基坑土方开挖施工工艺

概述

深基坑挖土是深基坑工程的重要部分，对于土方数量大的基坑，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，降水是否达到预期目的，都靠挖土阶段来检验，因此基坑工程成败与否也在一定程度上依赖于基坑挖土。

在基坑土方开挖前，要依据岩土工程勘察报告详细了解基坑周围的环境和地形，土层种类及其特性，地下设施情况，支护结构施工质量，土方运输的出口，政府和有关部门关于土方运输的相关规定。

要优化选择挖土机械和运输设备，却堆土场或弃土场。

一、深基坑挖土的施工方案选择

基坑工程的挖土方案主要有放坡挖土、中心岛式挖土、盆式挖土。

其中只有放坡挖土不需要支护结构，其余均需要有支护结构。

具体的施工方案的选择要结合实际情况而定。

1、放坡挖土：

放坡开挖是最经济的开挖方案，当基坑开挖深度不大（软土地区挖深不带4m），周围环境有允许，经过验算能够确保突破稳定时均可采用放坡挖土。

开挖深度较大的基坑，当采用放坡挖土时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台不得小于1.5m。

放坡挖土要验算边坡稳定，可采用圆弧滑动简单分条法进行验算。

对于正常固结土，可用总应力法确定土体的抗剪强度，采用固结块剪峰值指标。

并根据实际情况和有关规定采用一定安全系数。

采用简单分条法验算边坡稳定时，对土层性质变化较大的土坡，应分别采用各土层的重度和抗剪强度，当含有可能出现流沙的土层时应采用井点降水措施。

对土质较差且施工工期较长的基坑，对边坡应采用钢丝网水泥喷浆或用高分子聚合材料覆盖等措施进行护坡。

坑顶不应堆土或堆载。

遇有不可避免的附加荷载时，应进行边坡稳定验算。

地下水位较高的软土区域，应在降水达到要求后再进行土方开挖，宜采用分层开挖的方式进行开挖。

分层挖土厚度不宜超过2.5m，挖土时要注意保护工程桩，防止碰撞或因挖土过快、高差过大对工程桩受到侧压力而倾斜。

如有地下水，放坡开挖应采取有效措施降低坑底水位和排除地表水，严防地表水或坑内排出的水倒流回渗入基槽。

基坑采用机械挖土，应预留20—30cm，用人工清理整平，方式坑底土扰动。

待挖至设置标高后应清除浮土，经烟草合格及时进行垫层浇注。

2、中心岛式挖土：

中心岛式挖土适用于大型基坑，支护结构的支撑形式为角撑、环梁式或边桁架式，中间具有较大的空间的情况。

此时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。

运土的汽车也可利用栈桥下到基坑运土。

可以加快挖土和运土的速度。

中心岛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的研究确定。

由于在雨季土墩边坡容易滑坡，必要时对边坡需要加固。

挖土亦分层开挖，多数是先全面挖去一层，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的方式撞车运土。

整个的土方开挖顺序，必须与支护结构设计的工况严格一致。

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，除支护结构设计允许外，挖土机和运土车辆不得直接压在支撑上操作。

为了减少时间效应的影响，挖土时应尽量缩短维护墙无支撑的暴露时间。

对于面积较大的基坑，为了减少空间效应的影响，基坑土方应分层、分块、对称、限时进行开挖。

土方开挖顺序要未尽可能早的安装支撑创造条件。

土方挖至设计标高后，对有钻孔灌注桩的工程，宜边坡桩头边浇注垫层，对维护墙起支撑作用，以减少维护墙变形。

挖土机挖土时严禁碰撞工程桩、支撑、立桩和降水的井点管。

分层挖土时分层不宜过大，以免土方侧压力过大时工程桩变形倾斜，在软土地区尤为重要。

同意基坑内当当深浅不同时，土方开挖宜从浅基坑处开始挖土。

如果条件允许可在浅基坑处底板浇注完毕后再进行深基坑处挖土。

如果两个身前不同的基坑同时挖土时，土方开挖宜先从基坑较深处开挖，待较深基坑底板浇注后再挖较浅基坑。

如果基坑底部有局部加深的电梯井，水池等，如深度较大宜先对其边坡进行加固处理后再进行开挖。

墩式挖土对于土方运输和加快开挖速度是有利的，但对于支护结构受力不利，由于收钱挖去基坑四周的土，支护结构受荷时间长，在软途中时间效应显著，有可能增大支护结构的变形量。

3、盆式挖土：

盆式挖土时先开挖基坑中间部分的土，周围四边留土坡，土坡最后挖除。

这种挖土方式的优点是周边的土坡对维护墙有支撑作用，有利于减少维护墙的变形量。

期缺点是大量的土方不能直接外运，需要集中提升后装车外运。

盆式挖土周边留置的土坡，期宽度、厚度和坡度大小均应通过稳定验算确定。

如果留的过小，对维护墙支撑作用不明显，失去跑盆式挖土的意义。

如果坡度大陡边坡不稳定，在挖土过程中可能失稳滑动，不但失去对维护墙的支撑作用，影响施工，而且有损于工程桩的质量。

盆式挖土需要设法提升推、方的速度，对加速基坑开挖有很大作用。

二、深基坑土方开挖的注意事项

1、土方开挖顺序、方法的确定

土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。

2、防止深基坑挖土后土体回弹变形过大

深基坑土地开挖后，地基卸载，土体中压力减小，土的弹性效应将使基坑底面产生一定的回弹变形。

回弹变形量的大小与土的种类、是否浸水、基坑深度、基坑面积、暴露时间以及挖土顺序有关系。

施工中减少回弹变形的有效措施，是设法减少土体中有效应力的变化，减少暴露时间，并防止地基土浸水，因此在基坑开挖过程中和开挖后均应保证经典降水正常进行，并在挖至设计标高后，尽快浇注垫层和底板，必要时可对基础结构下部土层进行加固。

3、防止边坡失稳

深基础的土方开挖，要根据地质条件、基础埋深、基坑暴露时间挖土和运土机械、堆土情况，拟定合理的施工方案。

目前常用的是1立方米反铲挖土机，期有效半径为5—6m，挖土的深度为4—6m，习惯上往往一次挖到深度，这样形成边坡大约为1：

1。

由于卸载快、挖土运输机械的震动，如果再于基坑开挖边缘的2—3m内堆土，则容易造成边坡失稳。

挖土速度快、卸载就快，迅速改变了原来土体的平衡状态，降低了土地抗剪强度，成流速状态的软土对水平位移及其敏感，已造成滑坡。

边坡堆土给边坡增加了荷载，如果事先未经详细计算，容易形成边坡失稳。

4、防止桩体位移和倾斜

打桩完毕后基坑开挖，应定制合理的施工工顺序和技术措施。

防止桩体位移和倾斜。

对于先打桩后挖土的工程，由于打桩的挤土和动力波的作用，使原来处于静平衡状态的土体受到破坏。

对于沙土甚至会造称沙土液化。

地下水大量上升到地表面，原来的低级强度遭到破坏。

对于粘性土形成很大的挤压应力，孔隙水压力升高，形成超静孔隙水压力，土的抗剪强度明显降低。

如果打桩后紧接着开挖土体，由于开挖时的应力释放，再加上挖土高差形成的一侧卸荷侧向推力，土体容易产生一定的侧向位移。

为此应在群桩基础的打桩完毕后，停留一段时间，并用降水预抽地下水，待打桩造成的一年管理有所释放后，孔隙水压力有所降低，被扰动的土体重新固结，再行开挖。

且土方的开挖应均匀、分层、尽量减少开挖时的图的压力差，以保证桩位正确和边坡稳定。

5、配合深基坑支护结构施工

深基坑的支护结构，随着挖土加深，侧压力也随之加大，变形增大，周围地面变沉降也加大。

即使加设支撑，尤其是施加预紧力的支撑，对减少变形和沉降有很大作用。

因此在基础挖土方过程中一定要配合支撑加设的需要，分层进行挖土，避免片面只考虑挖土方而妨碍支撑的及时加设，造成有害影响。

今年来在深基坑支护结构中越来越多的应用混凝土支撑，如果采用混凝土支撑，则挖土要与支撑浇注配合，支撑浇注后要养护到一定强度后才可继续向下挖土，挖土时挖土机械避免直接压在支撑结构上，否则要采取有效措施。

支护结构设计采用盆式挖土时，则先挖去基坑中部的土，周边留有足够厚度的土，以平衡支护结构外侧产生的侧压力，待中间部位挖土结束浇筑好底板并加设斜撑后，再挖除周边支护结构内测的土。

采用盆式挖土时，底板要允许分块浇注，地下室结构浇筑后有时尚需换撑以便拆除斜撑，换撑时支撑要支撑在地下室结构外墙，支撑部位要慎重选择并经过演算。

挖土方式影响支护结构的荷载，要尽可能是支护结构均匀受力，减少变形。

为此要坚持采用分层、分块、均衡、对称的方式进行挖土。

三、土方开挖阶段的应急措施

土方开挖时会引起维护墙、临近建筑、管线等产生一些异常现象。

此时需要配合有关人员及时处理，以免产生大祸。

1、维护墙渗水、漏水

土方开挖后维护墙出项渗水或漏水，对基坑施工带来不便，如果渗漏严重时往往会造成土粒流失，引起维护墙背地面沉陷甚至支护结构坍塌。

在基坑开挖过程中，一旦出现维护墙渗水祸漏水应及时处理，常用的方法有：

对于渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况，可采用坑底设沟排水的方法。

对于渗水量较大，但是没有泥沙带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况，可采用“引流-补修”方法。

对于渗水、漏水量很大的情况，应查明原因，采取相应的措施。

如果漏水部位距离地面不深处，可以将支护墙背开挖到漏水部位下500—1000mm，在支护墙后用密实混凝土封堵。

如果漏水部位较深，可在墙后采用压密注浆方法，浆液中应加入水玻璃，使其尽早凝结。

也可采用高压喷射注浆方法。

采用压密注浆方法时应注意其施工会对支护墙产生一定侧压力，有时会使支护墙向坑内有较大水平位移，必要时要向坑内局部回填土，待注浆达到止水效果时再重新挖除回填土。

2、防止维护墙侧向位移

基坑开挖后支护结构发生一定的位移是正常的，但是如果位移过大或发展过快，则往往会造成较严重的后果，如果发生这种情况应针对不同的支护结构采取相应的措施。

2.1、重力式支护结构

对水泥土墙，开挖后一般位移较大，如果位移量在基坑深度1/100内尚属正常，如果位移发展渐趋于缓和，可以不作处理。

如果位移超过限值，则应重视。

2.2、悬臂式支护结构

悬臂式支护结构发生位移主要是其上部向坑内倾斜，也有一定的深层滑动，方式悬臂式支护结构上部唯一过大的应急措施较简单，架设支撑或拉锚措施都是十分有效的。

也可采用护墙背卸载的方法。

防止深层滑动应及时浇注垫层混凝土。

必要时也可加厚垫层，以形成下部水平支撑。

2.3、支承式支护结构：

由于支撑的刚度一般较大，带有支撑的直呼结构一般位移较小，其位移一般是插入坑底部分的支护墙向内变形，为了满足基底板施工础需要，最下一道支撑距离底面总有一定距离，对一道支撑的支护结构其支撑距离坑底距离更大。

支护墙下段的约束较小，因此在基坑开挖后，维护墙下段位移较大，由此往往造成支护墙背的土体沉陷。

因此对于支承式支护结构，如果发生墙背土体沉陷，主要应设法控制支护墙嵌入部分的位移，着重加固坑底部位，具体措施有：

2.3.1、增设坑内降水设备，降低地下水，如果条件允许也可在坑内降水。

2.3.2、进行坑底加固，采用灌浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力。

2.3.3、垫层随时浇注，基坑挖土合理分段，每段土方开挖到底后及时浇注混凝土垫层。

2.3.4、加厚垫层、采用配筋垫层后设置坑底支撑。

对于周围环境保护很重要的工程，如果开挖后发生较大变形，可在坑底加厚垫层，并采用配筋垫层，使坑底形成可靠的支撑。

同时加厚垫层对抑制坑内土体隆起也非常有利。

，较少了坑内土体隆起也就控制了支护墙下段位移。

必要时还可以在坑底设置支撑。

3、流砂及管涌的处理

在细沙、粉砂层土中往往会出现局部流砂或管涌等现象，给基坑施工带来困难，如果流砂扥十分严重则会引起基坑周围的建筑、管线的倾斜沉降。

对于轻微的流砂现象，在基坑开挖后可采用加快垫层浇注，加厚垫层厚度的方法“压注流砂”。

对于较严重的流砂应加强坑内降水措施。

使地下水位降至坑底以下0.5—1m。

降水是防止流砂的最有效的方法。

管涌一般发生在维护墙附近，如果设计支护结构的嵌固深度满足要求。

则造成管用的原因一般是因为坑底的下部直呼排桩中出现断桩，或施打未及标高，或地下连续墙出现较大的孔、洞，造成管涌通道所致。

如果管涌十分严重，也可在支护墙前再打设一排钢板桩，在钢板桩与支护墙之间注浆，钢板桩底应与支护墙在同一标高。

钢板桩的打设范围应比管涌范围宽3—5m.

4、临近建筑物与管线位移的控制

基坑开挖后大量土方被挖去，土体平衡发生很大变化，对坑外建筑物或地下管线往往会引起较大的位移或沉降，优势还会造成建筑物倾斜。

由此引起房屋裂缝管线断裂、泄露。

基坑开挖时必须加强观察。

当位移以及沉降值达到报警值时，应立即采取措施。

对建筑物沉降的控制一般可采用跟踪注浆的方法。

根据基坑开挖进程连续跟踪注浆。

注浆孔可在维护墙背和建筑物前各布置一排，两排注浆孔前适当布置。

注浆深度可在地表至坑底下2—4m.具体可根据工程条件确定。

此时注浆压力控制不宜过大，否则不仅对维护墙会造成较大侧压力，对建筑物本身也不利。

注浆量可根据维护墙的估算位移值以及土的空隙率来确定。

采用跟踪注浆时应严密观察建筑物的沉降情况，防止由注浆引起土体搅动而加剧建筑物的沉降或将建筑物抬起。

对于沉降很大，而压密注浆又不能控制的建筑，如果其基础是钢筋混凝土的，则可考虑静力锚杆压桩的方法。

如果条件允许，对临近建筑物下的地基或支护墙背土体现行进行加固处理。

5、对基坑周围管线的保护应急措施：

对基坑周围管线的保护应急措施一般两种方法：

第一：

打设封闭桩或开挖隔离沟。

对于底线管线距离基坑较远，但是开挖后引起的位移或沉降又较大的情况，可在管线靠基坑一侧设置封闭桩，为了减少打桩挤土，封闭桩应选用树根桩，也可采用钢板桩或槽钢。

施打时应控制打桩速率，封闭管桩应与管线保持一定距离，以免影响管线。

在管线边开挖隔离沟，对控制位移也有一定作用，隔离沟应与管线有一定距离，其深度应与管线相同或略深。

在靠近管线一侧还应设置一定坡度。

第二、管线架空：

对底线管线距离基坑较近的情况，设置隔离桩或隔离沟既不宜行也无明显效果，此时可采用管线架空的方法。

管线架空后与维护墙后的土体基本分离，土体的位移与沉降对他影响很小。

即使产生一定得位移后沉降后，还可对支撑架调整复位。

管线架空前应先将管线周围的土挖空，在其上设置支撑架，支撑架的搁置点映可靠牢固。

呢个防止过大位移与沉降，并应便于调整其搁置位置。

然后将管线悬挂于支撑架上，如管线发生较大位移或沉降，可对支撑架调整复位，以保证管线的安全。

四、周边环境的监测

随着土方的开挖，基坑周围的地层会发生不同程度变形。

如果工程位于中心地区，基坑周围密布有建筑物、各种地下管线，以及公共道路等市政设施，尤其是工程处在软弱复杂的地层时，由于基坑挖土和地下结构施工引起的底层变形，会对周围环境产生不利影响，英雌要做好周围环境的监测。

监测的内容主要有：

坑外地形的变形、临近建筑物的沉降和倾斜，地下管线的沉降和位移。

建筑物和底线管线的监测由于涉及到工程外部关系，所以应由具有相应资质的第三方来进行，以使监测数据真实公正。

1、坑外地层变形：

基坑工程队坑外环境的影响范围大约有基坑开挖深度的1—2倍。

因此监测测点就应考虑在这个范围内布置。

队地层变形监测的项目有：

地表沉降、土层分层沉降，土体倾斜和地下水位变化。

1.1、地表沉降：

地表沉降监测虽然不是对建筑物、管线的直接测量，但是他的测试方法简便，可以根据理论预估的沉降分布规律和经验，较全面的进行测点布置，以全面的了解基坑周围地层的变化情况，利于建筑物和地下管线的检测分析。

1.2、地下水位监测

如果维护结构的截水帷幕质量没有完全达到止水要求，则在基坑内部降水和基坑挖土同时，有可能使坑外的地下水渗漏到基坑内。

渗水的后果是带走土层颗粒，造成坑外水土流失，这种水土流失对坑外的环境的沉降危害很大。

因此进行地下水位监测是为了预报由于地下水水位不正常下降而引起的底层沉陷。

2、临近建筑物沉降和倾斜监测

建筑物变形监测主要有：

建筑物沉降监测、建筑物倾斜监测、建筑物裂缝监测。

在实施监测工作和测点布置前，应现对基坑周围的建筑进行周密调查。

2.1、周围建筑物情况调查：

主要是了解周围建筑物的结构形式、基础形式、建筑层数和层高、平立面形式以及不同建筑物对不同沉降差的反应。

还用对周围不同时期的建筑物裂缝进行性爱那场踏勘。

在基坑施工前，对老的裂缝统一编号测绘照相，对裂缝变化的日期、长度、宽度、等进行详细记录。

2.1.1、建筑物沉降监测：

根据周围建筑物的调查情况，确定测点布置部位和数量。

房屋沉降测点应布置在墙角，柱身、外形突出部位和高差相差较多部位两侧。

测点艰巨的确定要尽可能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降。

每次量测应提交本次沉降和累计沉降报表。

2.1.2建筑物倾斜监测：

测定建筑物倾斜的方法有两类，一类是：

直接测定建筑物的倾斜，另一类是：

利用测定建筑物基础相对沉降的方法来确定建筑物倾斜。

高层建筑物的倾斜观测必须在互成垂直的两方向上进行，通过倾斜观测得到建筑物倾斜度，同建筑物基础倾斜允许值进行比较，，来判别建筑物是否在安全范围之内。

2.1.3、建筑物裂缝监测

在基坑施工过程中，对已经详细记录的老裂缝进行追踪观察，及时掌握变化情况，并同时注意在基坑施工过程中，有无新的裂缝产生，如果有新的裂缝产生，必须及时进行编号、测绘、照相。

2、临近地下管线的位移与沉降监测

城市的地下市政管线主要有，燃气管线、上下水管线、供暖管线、通信管线、电力电缆、雨污水管线等。

地下管线根据其材质和接头构造可分为刚性管道和柔性管道。

其中燃气和上下水管道属于刚性压力管道，属于监测的重点。

2.1、管线的调查

首先向有关部门索取基坑周围地下管线分布图，从中了解基坑周围地下管线的种类、走向和各种管线的管径、壁厚和埋设年代。

以及各种管线对基坑的距离，然后进行现场踏勘，确定管线图提供的管线位置和埋深。

2.2、测点布置和埋设：

优先考虑燃气和大口径上水管线它们是刚性压力管道对差异沉降很敏感，街头是薄弱环节。

根据预估的地表沉降曲线，对影响大的管线加密布点，影响小的管线兼顾。

观测点间距一般为10—15m。

最好按每节管线的长度布点，能直接反应管线沉降曲线。

地下管线是城市的生命线，监测位移或沉降量一旦超出限值，必须采取有效措施来控制，必要时要向相关部门报警。