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基坑不同边界形式下的土方分层开挖方法
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-05-22 15:41:47

基坑是由若干条直线或曲线通过组合而形成的封闭平面形状,由于基坑平面形状的多样性和开挖深度的差异性,每一个基坑工程均有其特性。本节所述基坑边界是指基坑边剖面及其附近区域,基坑边界形式是指为保证坑壁稳定所采取的具体围护或支护方式。同一个基坑可能只有一种边界形式,也可能是多种边界形式的组合。常用的边界形式如图 23-17a、23-17b、23-17c、23-17d、23-17e、23-17f。

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经过长时间工程实践,目前有多种适用于不同地质条件和基坑深度的经济合理的基坑边界形式。不同的边界形式,其土方开挖的方法不尽相同。本节主要根据基坑边界形式,描述基坑边界土方分层原则和挖土方法。基坑边界分层挖土施工工况是与支护设计所设定的工况相对应的,可以根据实际来判断施工工况是否与设计工况相一致。

一、基坑放坡土方开挖方法

1. 全深度范围一级放坡基坑土方开挖

当场地允许并能保证土坡稳定时,可采用放坡开挖。由于地域的不同,放坡开挖的要求差异较大,如上海地区规定一级放坡基坑开挖深度不应大于 4.0m。放坡开挖边坡坡度应根据地质水文资料、边坡留置时间、坡顶堆载等情况经过验算确定,各地区应根据相关规定确定放坡开挖允许的深度和坡度。当土质条件良好,地下水位较低时,基坑开挖坡面可不进行护坡处理;当基坑边坡裸露时间较长、地下水位较高,为防止边坡受雨水冲刷和地下水侵入,可采取必要的护坡措施。护坡可采用钢丝网水泥砂浆、钢丝网细石混凝土、钢丝网喷射混凝土、土体加固等方式。

地质条件较好、开挖深度较浅,可采取竖向一次性开挖的方法,其典型开挖方法如图23-18a。地质条件较差,或开挖深度较大,或挖掘机性能受到限制,可采取分层开挖的方法,其典型开挖方法如图 23-18b。全深度范围一级放坡基坑土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。

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2. 全深度范围多级放坡基坑土方开挖

当场地允许并能保证土坡稳定时,较深的基坑可采用多级放坡开挖。由于地域的不同,多级放坡开挖的要求差异较大,如上海地区规定多级放坡基坑开挖深度不应大于 7.0m。各级边坡的稳定性和多级边坡的整体稳定性应根据地质水文资料、边坡留置时间、坡顶荷载等情况经过验算确定。采用多级放坡的基坑一般应采取护坡措施,护坡可采用钢丝网水泥砂浆、钢丝网细石混凝土、钢丝网喷射混凝土、土体加固等方式。

地质条件较好、每级边坡深度较浅,可以按每级边坡高度为分层厚度进行分层开挖,其典型开挖方法如图 23-19a。地质条件较差,或各级边坡深度较大,或挖掘机性能受到限制,各级边坡也可采取分层开挖的方法,其典型开挖方法如图 23-19b。全深度范围多级放坡基坑土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。

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二、有围护的基坑土方开挖方法

1. 全深度范围有围护无内支撑的基坑土方开挖

有围护无内支撑的基坑一般包括采用土钉支护、复合土钉支护、土层锚杆支护、板式悬臂围护墙、水泥土重力式围护墙、钢板桩拉锚支护的基坑。全深度范围有围护无内支撑的基坑土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。

采用土钉支护、复合土钉支护、土层锚杆支护的基坑边界的开挖,应采取分层开挖的方法,并与支护施工交替进行。每层土方开挖深度一般为土钉或锚杆的竖向间距,按照开挖一层土方施工一排土钉或锚杆的原则进行施工。若土层锚杆竖向间距较大,则上下道锚杆之间的土方应进行分层开挖。土方开挖应与支护施工密切配合,必须在土钉或锚杆支护完成并养护达到设计要求后方可开挖下一层土方。土钉支护、复合土钉支护、土层锚杆支护基坑分层开挖方法如图 23-20。

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板式悬臂围护墙和水泥土重力式围护墙的基坑边界的开挖,应根据地质情况、开挖深度、周边环境、坑边堆载控制要求、挖掘机性能等确定分层开挖方法。若基坑开挖深度较浅,且周边环境条件较好,可采取竖向一次性开挖的方法,以板式悬臂围护墙为例,其典型开挖方法如图 23-21a。上海地区采用竖向一次性开挖的基坑,其开挖深度一般不超过 4.0m。若基坑开挖深度较深,或周边环境保护要求较高,基坑边界的开挖可采取竖向分层开挖的方法,以水泥土重力式围护墙为例,其典型开挖方法如图 23-21b。

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钢板桩拉锚支护基坑边界的开挖,应采取分层开挖的方式。第一层土方应首先开挖至拉锚围檩底部 200mm~300mm,拉锚支护形成并按设计要求施加预应力后,下层土方方可进行开挖,其典型开挖方法如图 23-22。

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对于有些有围护无内支撑的基坑工程,由于受现场条件限制,或支护工程的特殊需要,可在竖向采用组合的支护方式。竖向组合的支护方式可在土钉支护、复合土钉支护、土层锚杆支护、板式悬臂围护墙、水泥土重力式围护墙、钢板桩拉锚支护等形式中选择,其土方分层开挖的方法可参照各支护形式加以确定。

2. 全深度范围有围护有内支撑的基坑土方开挖

内支撑体系可分为有围檩支撑体系和无围檩支撑体系。有围檩支撑体系可采用钢管支撑、型钢支撑、钢筋混凝土支撑;无围檩支撑体系可采用钢管支撑、型钢支撑;圆形围檩属于一种特殊的内支撑体系。利用水平结构代替临时内支撑的基坑也属于全深度范围有内支撑基坑的一种形式,包括利用水平结构梁或水平结构梁板代替临时支撑的形式。全深度范围有内支撑的基坑土方开挖方法可应用于明挖法或暗挖法施工工程。

对于采用顺作法施工的有内支撑的基坑,其边界应采用分层开挖的方式,分层的原则是每施工一道支撑后再开挖下一层土方。第一层土方的开挖深度一般为地面至第一道支撑底,中间各层土方开挖深度一般为相邻两道支撑的竖向间距,最后一层土方开挖深度应为最下一道支撑底至坑底。顺作法施工的有内支撑基坑边界的分层开挖方法如图 23-23a。

对于采用逆作法施工的基坑,其边界亦采用分层开挖的方式。分层的原则与顺作法相似,其分层开挖方法如图 23-23b。代替临时支撑的水平结构因为是永久结构,所以应根据结构施工要求,采用相应的模板施工方案,一般可采用胶合板木模、组合钢模、泥底模等形式。采用胶合板木模支模形式对结构施工质量有保证,采用泥底模形式对结构质量难以控制,泥底模一般在特殊情况下采用。采用胶合板木模形式,常用的支撑形式是短排架支模方式,所以土方分层厚度尚应考虑短排架支模的空间要求,分层挖土深度应距结构底标高一定距离。

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对于有些有内支撑的基坑工程,由于受现场条件限制,或支护工程的特殊需要,可在竖向上采用顺作法与逆作法组合的方式,也可采用有围护无内支撑与有围护有内支撑的支护方式在竖向上进行组合的方式,其土方分层开挖的方法可参照各围护和支护形式下的土方开挖方法进行。

三、放坡与围护相结合的基坑土方开挖方法

1. 上段一级放坡下段有围护无内支撑的基坑土方开挖

为了节约建设成本和缩短建设工期,对于地质条件和周边环境条件较好、开挖深度相对较浅,且具有放坡场地的基坑,可采用上段一级放坡、下段有围护无内支撑的边界形式。上段一级放坡、下段有围护无内支撑的基坑是一级放坡与有围护无内支撑支护形式在竖向上的组合。下段有围护无内支撑支护一般包括土钉支护、土层锚杆支护、水泥土重力式围护墙、板式悬臂围护墙等形式。上段一级放坡、下段有围护无内支撑的基坑土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。

这种形式的基坑边界开挖应采取分层方式。以上段一级放坡不分层开挖,下段土钉支护分层开挖为例,其典型开挖方法如图 23-24a;以上段一级放坡不分层开挖,下段水泥土重力式围护墙不分层开挖为例,其典型开挖方法如图 23-24b。

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2. 上段一级放坡下段有围护有内支撑的基坑土方开挖

上段一级放坡、下段有围护有内支撑或以水平结构代替内支撑的基坑是一级放坡与有围护有内支撑支护形式在竖向上的组合,这种形式的基坑边界的开挖应采取分层方式。上段一级放坡、下段有内支撑的基坑土方开挖方法可应用于明挖法或暗挖法施工工程。

以上段一级放坡不分层开挖,下段有内支撑的顺作法基坑分层开挖为例,其典型开挖方法如图 23-25a;以上段一级放坡不分层开挖,下段以水平结构代替内支撑的逆作法基坑分层开挖为例,其典型开挖方法如图 23-25b。

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3. 上段多级放坡下段有围护无支撑的基坑土方开挖

上段多级放坡、下段有围护无支撑的基坑开挖应采用分层开挖的方法。上段多级放坡、下段有围护无内支撑的基坑土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。

以上段二级放坡分层开挖,下段土钉支护分层开挖为例,其典型开挖方法如图 23-26a;以上段二级放坡分层开挖,下段水泥土重力式围护墙不分层开挖为例,其典型开挖方法如图23-26b。

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4. 上段多级放坡下段有围护有内支撑的基坑土方开挖

上段多级放坡、下段有围护有内支撑或以水平结构代替内支撑的基坑是多级放坡与有围护有内支撑支护形式在竖向上的组合,这种形式的基坑边界的开挖应采取分层方式。上段多级放坡、下段有内支撑的基坑土方开挖方法可应用于明挖法或暗挖法施工工程。

以上段二级放坡分层开挖,下段有内支撑的顺作法基坑分层开挖为例,其典型开挖方法如图 23-27a;以上段二级放坡分层开挖,下段以水平结构代替内支撑的逆作法基坑分层开挖为例,其典型开挖方法如图 23-27b。

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