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基坑土方开挖的基本原则

2018-05-17

按照基坑支护设计的不同,基坑土方开挖可分为无内支撑基坑开挖和有内支撑基坑开挖。无内支撑基坑是指在基坑开挖深度范围内不设置内部支撑的基坑,包括采用放坡开挖的基坑,采用水泥土重力式围护墙、土钉支护、土层锚杆支护、钢板桩拉锚支护、板式悬臂支护的基坑。有内支撑基坑是指在基坑开挖深度范围内设置一道及以上内部临时支撑或以水平结构代替内部临时支撑的基坑。

按照基坑挖土方法的不同,基坑土方开挖可分为明挖法和暗挖法。无内支撑基坑开挖一般采用明挖法;有内支撑基坑开挖一般有明挖法、暗挖法、明挖法与暗挖法相结合等三种方法。基坑内部有临时支撑或水平结构梁代替临时支撑的土方开挖一般采用明挖法;基坑内部水平结构梁板代替临时支撑的土方开挖一般采用暗挖法,盖挖法施工工艺中的土方开挖属于暗挖法的一种形式;明挖法与暗挖法相结合是指在基坑内部部分区域采用明挖和部分区域采用暗挖的一种挖土方式。

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一、基坑土方开挖总体要求

基坑开挖前应根据工程地质与水文地质资料、结构和支护设计文件、环境保护要求、施工场地条件、基坑平面形状、基坑开挖深度等,遵循“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”和“先撑后挖、限时支撑、严禁超挖”的原则编制土方开挖施工方案。土方开挖施工方案应履行审批手续,并按照有关规定进行专家评审论证。

基坑工程中坑内栈桥道路和栈桥平台应根据施工要求以及荷载情况进行专项设计,施工过程中应严格按照设计要求对施工栈桥的荷载进行控制。挖土机械的停放和行走路线布置、挖土顺序、土方驳运、材料堆放等应避免引起对工程桩、支护结构、降水设施、监测设施和周围环境的不利影响,施工时应按照设计要求控制基坑周边区域的堆载。

基坑开挖过程中,支护结构应达到设计要求的强度,挖土施工工况应满足设计要求。采用钢筋混凝土支撑或以水平结构代替内支撑时,混凝土达到设计要求的强度后,才能进行下层土方的开挖。采用钢支撑时,钢支撑施工完毕并施加预应力后,才能进行下层土方的开挖。

基坑开挖应采用分层开挖或台阶式开挖的方式,软土地区分层厚度一般不大于 4m,分层坡度不应大于 1:1.5。基坑挖土机械及土方运输车辆直接进入坑内进行施工作业时,应采取措施保证坡道稳定。坡道宽度应保证车辆正常行驶,软土地区坡道坡度不应大于 1:8。

机械挖土应挖至坑底以上 20cm~30cm,余下土方应采用人工修底方式挖除,减少坑底土方的扰动。机械挖土过程中应有防止工程桩侧向受力的措施,坑底以上工程桩应根据分层挖土过程分段凿除。基坑开挖至设计标高应及时进行垫层施工。电梯井、集水井等局部深坑的开挖,应根据深坑现场实际情况合理确定开挖顺序和方法。

基坑开挖应通过对支护结构和周边环境进行动态监测,实行信息化施工。

 

二、无内支撑基坑土方开挖

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场地条件允许时,可采用放坡开挖方式。为确保基坑施工安全,一级放坡开挖的基坑,应按照要求验算边坡稳定性,开挖深度一般不超过 4.0m;多级放坡开挖的基坑,应同时验算各级边坡的稳定性和多级边坡的整体稳定性,开挖深度一般不超过 7.0m。采用一级或多级放坡开挖时,放坡坡度一般不大于 1:1.5;采用多级放坡时,放坡平台宽度应严格控制不得小于 1.5m,在正常情况下放坡平台宽度一般不应小于 3.0m。

放坡坡脚位于地下水位以下时,应采取降水或止水的措施。放坡坡顶、放坡平台和放坡坡脚位置应采取集水明排措施,保证排水系统畅通。基坑土质较差或施工周期较长时,放坡面及放坡平台表面应采取护坡措施。护坡可采用钢丝网水泥砂浆、钢丝网细石混凝土、钢丝网喷射混凝土等方式。

采用土钉支护或土层锚杆支护的基坑,应提供成孔施工的工作面宽度,其开挖应与土钉或土层锚杆施工相协调,开挖和支护施工应交替作业。对于面积较大的基坑,可采取岛式开挖的方式,先挖除距基坑边 8m~10m 的土方,中部岛状土体应满足边坡稳定性要求。基坑边土方开挖应分层分段进行,每层开挖深度在满足土钉或土层锚杆施工工作面要求的前提下,应尽量减少,每层分段长度一般不大于 30m。每层每段开挖后应限时进行土钉或土层锚杆施工。

采用水泥土重力式围护墙或板式悬臂支护的基坑,基坑总体开挖方案可根据基坑大小、环境条件,采用分层、分块的开挖方式。对于面积较大的基坑,基坑中部土方应先行开挖,然后再挖基坑周边的土方。

采用钢板桩拉锚支护的基坑,应先开挖基坑边 2m~3m 的土方进行拉锚施工,大面积开挖应在拉锚支护施工完毕且预应力施加符合设计要求后方可进行,大面积基坑开挖应遵循分层、分块开挖方法。

 

三、有内支撑的基坑土方开挖

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有内支撑的基坑开挖方法和顺序应尽量减少基坑无支撑暴露时间。应先开挖周边环境要求较低的一侧土方,再开挖环境要求较高一侧的土方,应根据基坑平面特点采用分块、对称开挖的方法,限时完成支撑或垫层。基坑开挖面积较大的工程,可根据周边环境、支撑形式等因素,采用岛式开挖、盆式开挖、分层分块开挖的方式。

岛式开挖的基坑,中部岛状土体高度不大于 4.0m 时,可采用一级边坡;中部岛状土体高度大于 4.0m 时,可采用二级边坡,但岛状土体高度一般不大于 9.0m。一级边坡应验算边坡稳定性,二级边坡应同时验算各级边坡的稳定性和整体边坡的稳定性。

盆式开挖的基坑,盆边宽度不应小于 8.0m;盆边与盆底高差不大于 4.0m 时,可采用一级边坡;盆边与盆底高差大于4.0m时,可采用二级边坡,但盆边与盆底高差一般不大于7.0m。一级边坡应验算边坡稳定性,二级边坡应同时验算各级边坡的稳定性和整体边坡的稳定性。对于长度和宽度较大的基坑可采用分层分块土方开挖方法。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。分块的原则是根据基坑平面形状、基坑支撑布置等情况,按照基坑变形和周边环境控制要求,将基坑划分为若干个边部分块和中部分块,并确定各分块的开挖顺序,通常情况下应先开挖中部分块再开挖边部分块。

 

狭长形基坑,如地铁车站等明挖基坑工程,应根据狭长形基坑的特点,选择合适的斜面分层分段挖土方法。采用斜面分层分段挖土方法时,一般以支撑竖向间距作为分层厚度,斜面可采用分段多级边坡的方法,多级边坡间应设置安全加宽平台,加宽平台之间的土方边坡一般不应超过二级;各级土方边坡坡度一般不应大于 1:1.5,斜面总坡度不应大于 1:3。


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