建筑施工工艺
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

1.3 基坑(槽)开挖与支护

场地平整工程完成后的后续工作就是基坑(槽)的开挖。在开挖基坑(槽)之前,首先应根据相关施工规范、规程和现场的地质水文情况确定边坡坡度,制定边坡稳定措施,再进行基坑(槽)的土方工程量计算,然后现场定位放线,实施开挖,最后验槽。

1.3.1 土方边坡

1-2 放坡开挖施工

1.边坡坡度

在开挖基坑、沟槽或填筑路堤时,为了防止塌方,保证施工安全及边坡稳定,其边沿应考虑放坡。土方边坡的坡度用土方挖方深度h与底宽b之比表示,可按以下公式计算:

式中:m=b/h,称为坡度系数。

土方开挖或填筑的边坡可以做成直线形、折线形和阶梯形,如图1-13所示。土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及排水情况有关。

图1-13 土方开挖或填筑的边坡

当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管底面标高时,挖方边坡可做成直立壁(不放坡)不加支撑,但不宜超过下列规定:

(1)密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土),不超过1.0m。

(2)硬塑、可塑的轻亚黏土及亚黏土,不超过1.25m。

(3)硬塑、可塑的黏土和碎石类土(填充物为黏性土),不超过1.5m。

(4)坚硬的黏土,不超过2.0m。

挖方深度超过上述规定时,应考虑放坡或做直立壁加支撑。当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方深度在5m以内不加支撑边坡的最陡坡度应符合表1-4的规定。

表1-4 深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度(不加支撑)

注:静载指堆土或放材料等,动载指机械挖土或汽车运输作业等。静载或动载距挖方边缘的距离应保证边坡和直立壁的稳定,应距挖方边缘0.8m以外,且堆高不超过1.5m。

2.边坡稳定

一般情况下,应对土方边坡作稳定性分析,即在一定开挖深度及坡顶荷载下,选择合适的边坡坡度,使土体抗剪切破坏有足够的安全度,而且其变形不应超过某一容许值。

施工中除应正确确定边坡外,还要进行护坡,以防边坡发生滑动。土坡的滑动一般是指土方边坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性,如图1-14所示。边坡稳定的条件如下:

图1-14 土坡的滑动

式中:T——土体下滑力。下滑土体的分力,受坡上荷载、雨水、静水压力影响。

C——土体抗剪力。由土质决定,受气候、含水量及动水压力影响。

因此,土体的稳定条件是:在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。

土体的下滑在土体中产生剪应力,引起下滑力增加的因素主要有:坡顶上堆物、行车等荷载;边坡太陡;挖深过大;雨水或地面水渗入土中使土的含水量提高而使土的自重增加;地下水的渗流产生一定的动水压力;土体竖向裂缝中的积水产生侧向静水压力等。

引起土体抗剪强度降低的因素主要有:气候的影响使土质松软;土体内含水量增加而产生润滑作用;饱和的细砂、粗砂受振动而液化等。

3.边坡护面措施

基坑(槽)或管沟挖好后,应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中,应经常检查坑壁的稳定情况。

当开挖基坑较深或暴露时间较长时,应根据实际情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有薄膜或砂浆覆盖、挂网或挂网抹砂浆护面、钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面、土袋或砌石压坡护面等,具体如图1-15所示。

1—塑料薄膜;2—草袋或编织袋装土;3—插筋ϕ10~12mm;4—抹M5水泥砂浆;5—20号钢丝网;6—C15喷射混凝土;7—C15细石混凝土;8—M5砂浆砌石;9—排水沟;10—土堤;11—ϕ4~6mm钢筋网片,纵横间距250~300mm

图1-15 基坑边坡护面方法

1.3.2 基坑、基槽土方工程量计算

1.基坑土方工程量计算

基坑土方工程量可按几何中的拟柱体(由两个平行的平面做底的一种多面体)体积公式计算,如图1-16所示。基坑土方工程量按以下公式计算:

图1-16 基坑土方工程量计算

式中:H——基坑深度,m;

A1A2——基坑上、下底的面积,m2

A0——基坑的中截面面积,m2

2.基槽土方工程量计算

基槽和路堤的土方工程量可以沿长度方向分段后,再用同样的方法进行计算,如图1-17所示。基槽土方工程量按以下公式计算:

图1-17 基槽土方工程量计算

式中:V1——第一段的土方工程量,m3

L1——第一段的长度,m。

将各段土方工程量相加,即得总土方工程量:

式中:V1V2、…、Vn——各分段的土方工程量,m3

【例1-2】 某基坑坑底长80m,宽60m,深8m,四边放坡,边坡坡度为1∶0.5,试计算挖土土方工程量。若地下室的外围尺寸为78m×58m,土的最初可松性系数Ks=1.13,最终可松性系数Ks=1.03,回填结束后,余土外运,用斗容量5m3的车运余土,试计算需要运多少车才可将余土运完?

【解】(1)该基坑自然状态下挖土土方量:

V=HA1+4A0+A2)/6

=8×(80×60+4×84×64+88×68)/6

=43050.67(m3

(2)回填土量(夯实状态):

V压实(回填)=43050.67-78×58×8=6858.67(m 3

回填土量(自然状态):

V自然(回填)=V压实(回填)/K′s=6858.67/1.03=6658.9(m 3

(3)余土量(自然状态):

V自然(余土)=V-V自然(回填)=43050.67-6658.9=36391.77(m 3

余土量(松散状态):

V松散(余土)=V自然(余土)×Ks=36391.77×1.13=41122.7(m 3

(4)所需车数:

n=V松散(余土)/5=41122.7/5=8225(车)

1.3.3 基坑(槽)支护

开挖基坑(槽)时,若地质条件及周围环境许可,采用放坡开挖是较经济的。但在建筑稠密地区施工,或有地下水渗入基坑(槽)时,往往不可能按要求的坡度放坡开挖,这就需要进行基坑(槽)支护,以保证施工安全,并减少对相邻建筑、管线等的不利影响。

基坑(槽)支护结构的主要作用是支撑土壁。此外,地下连续墙、钢板桩及水泥土搅拌桩等围护结构还兼有不同程度的隔水作用。基坑(槽)支护结构的形式有多种,常用的有横撑式支撑、土钉支护、地下连续墙和型钢水泥土搅拌墙等。

1.横撑式支撑

1-3 基坑支护施工

开挖较窄的沟槽,多用横撑式土壁支撑。横撑式土壁支撑根据挡土板的不同,分为水平挡土板式和垂直挡土板式两类,如图1-18所示。水平挡土板的布置又分间断式和连续式两种。湿度小的黏性土,挖土深度小于3m时,可用间断式水平挡土板支撑;对松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑,挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑,挖土深度不受限制。

1—水平挡土板;2—竖楞木;3—工具式横撑;4—垂直挡土板;5—横楞木

图1-18 横撑式支撑

采用横撑式支撑时,应随挖随撑,支撑要牢固。施工中应经常检查,如有松动、变形等现象时,应及时加固或更换。支撑的拆除应按回填顺序依次进行,多层支撑应自下而上逐层拆除,随拆随填。

2.土钉支护施工

基坑开挖的坡面上,采用机械钻孔,孔内放入钢筋注浆,在坡面上安装钢筋网,喷射厚度为80~200mm的C20混凝土,使土体、钢筋与喷射混凝土面结合为一体,强化土体的稳定性。这种深基坑的支护结构称为土钉支护,又称喷锚支护、土钉墙。土钉支护的构造如图1-19所示。

1—土钉;2—钢筋网;3—喷射混凝土面层

图1-19 土钉支护的构造

(1)土钉支护的适用条件

土钉支护一般适用于地下水位以上或进行人工降水后的可塑、硬塑或坚硬的黏性土,胶结或弱胶结(包括毛细水黏结)的粉土、砂土和角砾、填土;随着土钉支护理论与施工技术的不断成熟,在经过大量工程实践后,土钉支护在杂填土、松散砂土、软塑或流塑土、软土中也得以应用,并可与混凝土灌注桩、钢板桩或在地下水位以上的土层与止水帷幕等配合使用进行支护,扩大了土钉支护的适用范围。采用土钉支护的基坑深度不宜超过18m。

(2)土钉支护的构造和特点

①土钉支护的构造:

a.土钉采用直径为16~32mm的Ⅱ级以上的螺纹钢筋,长度为开挖深度的0.5~1.2,间距为1~2m,与水平面夹角一般为5°~20°。

b.钢筋网采用直径为6~10mm的Ⅰ级钢筋,间距为150~300mm。

c.混凝土面板采用喷射混凝土,其强度等级不低于C20,厚度为80~200mm,常用100mm。

d.注浆采用强度不低于20MPa的水泥浆或水泥砂浆。

e.承压板采用螺栓将土钉和混凝土面层有效地连接成整体。

②土钉支护的特点:

1-4 土钉支护施工

a.能合理地利用土体的自承能力,将土体作为支护结构不可分割的一部分。

b.结构轻型,柔性大,有良好的抗震性和延性。

c.施工便捷、安全,土钉的制作与成孔简单易行,且灵活机动,便于根据现场监测的变形数据和特殊情况,及时变更设计。

d.施工不需要单独占用场地,对于施工场地狭小,放坡困难,有相邻建筑,大型护坡施工设备不能进场的场地,该技术有独特的优越性。

e.稳定可靠,支护后边坡位移小,水平位移一般为基坑深度的0.1%~0.2%,最大不超过0.3%,超载能力强。

f.总工期短,可以随开挖随支护,基本不占用施工工期。

g.费用低、经济,与其他支护类型相比,工程造价能降低10%~40%。

(3)土钉支护的施工

①工序:编写施工方案及施工准备→开挖→清理边坡→孔位布点→成孔→安设土钉钢筋(钢管)→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土面层→下一步开挖。其施工过程如图1-20所示。

图1-20 土钉支护施工过程

②施工工艺:

a.准备工作。认真学习规范,熟悉设计图纸,以书面形式让甲方出具地下障碍物、管线位置图,了解工程的质量要求以及施工中的监控内容,编写施工方案。

b.开挖。土钉支护应按施工方案规定的分层开挖深度按作业顺序施工,在完成上层作业面的土钉与喷射混凝土以前,不得进行下一层深度的开挖;当用机械进行土方作业时,严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动,当基坑边线较长,可分段开挖,开挖长度为10~20m;为防止基坑边坡的裸露土体发生塌陷,对于易坍塌的土体应因地制宜地采取相应措施。

c.孔位布点。土钉成孔前,应按设计要求定出孔位并做出标记编号。孔位的允许偏差不大于150mm。

d.成孔。根据经验与现场试验,一般采用人工洛阳铲成孔,孔径、孔深、孔距、倾角必须满足设计标准,其误差应符合《基坑土钉支护技术规程》(CECS96∶97)的要求。

e.置钉。在直径为16~32mm的Ⅱ级或Ⅲ级钢筋上设置定位架,保证钢筋处于孔中心位置,支架沿钉长的间距为2~3m,支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动。

f.注浆。成孔后应及时将土钉钢筋置入孔中,可采用重力、低压(0.4~0.6MPa)或高压(1~2MPa)方法按配比将水泥浆或砂浆注入孔内。

g.铺设钢筋网。钢筋网可采用直径为6~10mm的盘条钢筋焊接或绑扎而成,网格尺寸为150~300mm。在喷射混凝土之前,面层内的钢筋网应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,在混凝土喷射时不应出现振动。

h.喷射混凝土面层。喷射混凝土的喷射顺序应自下而上;为保证喷射混凝土的厚度,可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制;喷射混凝土终凝后2h,应根据当地条件,采取连续喷水养护5~7d;土钉支护最后一步的喷射混凝土面层宜插入基坑底部以下,深度不小于0.2m,在基坑顶部也宜设置宽度为1~2m的喷射混凝土护顶。

i.排水系统。土钉支护宜在排除地下水的条件下施工。应采取的排水措施包括地表排水、支护内部排水以及基坑排水,以避免土体处于饱和状态,并减轻作用于面层上的静水压力。

3.地下连续墙施工

地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械,沿着深开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后,在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重、挡水结构。若将用作支护挡墙的地下连续墙又作为建筑物地下室或地下构筑物的结构外墙,即所谓的“两墙合一”,则经济效益更加显著。

(1)地下连续墙的特点

地下连续墙之所以能得到如此广泛的应用和其具有的优点是分不开的。地下连续墙的优点如下:

①施工时振动小,噪音低,非常适于在城市施工。

②墙体刚度大。用于基坑开挖时,可承受很大的土压力,极少发生地基沉降或塌方事故,已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。

③防渗性能好。由于墙体接头形式和施工方法的改进,使地下连续墙几乎不透水。

④可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大,易于设置埋设件,很适合逆做法施工。

⑤适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广,从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层,各种软岩和硬岩的地基都可以建造地下连续墙。

⑥可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑维护墙,而是越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础,承受更大荷载。

⑦用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构,是非常安全和经济的。

⑧占地少,可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间,充分发挥投资效益。

⑨工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。

但地下连续墙也存在以下一些不足:

①在一些特殊的地质条件下(如很软的淤泥质土、含漂石的冲积层和超硬岩石等),施工难度很大。

②如果施工方法不当或施工地质条件特殊,可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。

③地下连续墙如果用作临时的挡土结构,比其他方法的费用要高些。

④在城市施工时,废泥浆的处理比较麻烦。

(2)地下连续墙的施工

1-5 连续墙

①工序:施工前的准备工作→修筑导墙→泥浆护壁→挖深槽→清底→钢筋笼加工与吊放→混凝土浇筑。其施工过程如图1-21所示。

1—已完成的单元槽段;2—泥浆;3—成槽机;4—接头管;5—钢筋笼;6—导管;7—浇筑的混凝土

图1-21 地下连续墙施工过程示意图

②施工工艺:

a.施工前的准备工作。在进行地下连续墙设计和施工之前,必须认真对施工现场的情况和工程地质、水文地质情况进行调查研究,以确保施工的顺利进行。

b.修筑导墙。导墙是地下连续墙挖槽之前修筑的临时结构,对挖槽起重要作用。导墙的作用:为地下连续墙定位置、定标高;成槽时为挖槽机定向;储存和排泄泥浆,防止雨水混入;稳定泥浆;支撑挖槽机具、钢筋笼和接头管、混凝土导管等设备的施工重量;保持槽顶面土体的稳定,防止土体塌落。

1-6 地下连续墙施工

现浇钢筋混凝土导墙施工顺序:平整场地→测量定位→挖槽及处理弃土→绑扎钢筋→支模板→浇筑混凝土→拆模并设置横撑→导墙外侧回填土(如无外侧模板不进行此项工作)。修筑导墙的具体施工过程如图1-22所示。

图1-22 修筑导墙施工过程

c.泥浆护壁。地下连续墙的深槽是在泥浆护壁下进行挖掘的。泥浆在成槽过程中的作用有护壁、携渣、冷却和润滑作用。

d.挖深槽。挖深槽的主要工作包括单元槽段划分、挖槽机械的选择与正确使用、制定防止槽壁坍塌的措施和特殊情况的处理等。

(a)单元槽段划分。地下连续墙施工时,预先沿墙体长度方向把地下墙划分为多个某种长度的“单元槽段”。单元槽段的最小长度不得小于一个挖掘段,即不得小于挖掘机械的挖土工作装置的一次挖土长度。

(b)挖槽机械选择。在地下连续墙施工中常用的挖槽机械,按其工作机理主要分为挖斗式、回转式和冲击式三大类。

挖斗式挖槽机是以斗齿切削土体,切削下来的土体收容在斗体内,再从勾槽内提出地面开斗卸土,然后又返回勾槽内挖土,如此重复进行挖槽。为保证挖掘方向,提高成槽精度,可采用以下两种措施:一种是在抓斗上部安装导板,即成为国内常用的导板抓斗;另一种是在挖斗上装长导杆,导杆沿着机架上的导向立柱上下滑动,成为液压抓斗,这样既保证了挖掘方向,又增加了斗体自重,提高了对土的切入力。

回转式挖槽机是以回转的钻头切削土体进行挖掘,钻下的土渣随循环的泥浆排出地面。按照钻头数目,回转式挖槽机分为单头钻和多头钻,单头钻主要用来钻导孔,多头钻用来挖槽。

目前,我国使用的冲击式挖槽机主要是钻头冲击式,它是通过各种形状钻头的上下运动,冲击破碎土层,借助泥浆循环把土渣携出槽外。它适用于黏性土、硬土和夹有孤石等较为复杂的地层情况。钻头冲击式挖槽机的排土方式有正循环方式和反循环方式两种。

e.清底。在挖槽结束后清除槽底沉淀物的工作称为清底。常用的清除沉渣的方法有:砂石吸力泵排泥法、潜水泥浆泵排泥法、抓斗直接排泥法。清底后,槽内泥浆的相对密度应在1.15以下。

清底一般安排在插入钢筋笼之前进行。单元槽段接头部位附着的土渣和泥皮会显著降低接头处的防渗性能,宜用刷子刷除或用水枪喷射高压水流进行冲洗。

f.钢筋笼加工与吊放。钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分来制作。单元槽段的钢筋笼应装配成一个整体。必须分段时宜采用焊接或机械连接,接头位置宜选在受力较小处,并相互错开。钢筋笼加工与吊放具体施工过程如图1-23所示。

图1-23 钢筋笼加工与吊放的施工过程

g.混凝土浇筑。混凝土配合比的设计与灌注桩导管法相同。地下连续墙的混凝土浇筑机具有可选用履带式起重机、卸料翻斗、混凝土导管和储料斗,并配备简易浇筑架,一起组成一套设备。为了便于混凝土向料斗供料和装卸导管,还可以选用混凝土浇筑机架进行地下连续墙的浇筑。机架可以在导墙上沿轨道行驶。

4.SMW工法

SMW(Soil Mixing Wall)工法亦称型钢水泥土搅拌桩墙,即在水泥土桩内插入H型钢(多数为H型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等)等,将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体,同时在钻头端部将水泥浆液注入土体,经充分搅拌混合后,在各施工单位之间采取重叠搭接施工,在水泥土混合体未结硬前再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内,形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下连续墙体,该墙体可作为地下开挖基坑的挡土和止水结构。

1-7 JGJT199—2010型钢水泥土搅拌墙技术规程

(1)SMW工法的特点

①施工不扰动邻近土体,不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

②钻杆具有螺旋推进翼相间设置的特点,随着钻掘和搅拌反复进行,可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌,而且墙体全长无接缝,它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。

③它可在黏性土、粉土、砂土、砂砾土等土层中应用。

④可成墙厚度550~1300mm,常用厚度600mm;成墙最大深度为65m,若地质条件允许可施工至更深。

⑤所需工期较其他工法短。在一般地质条件下,为地下连续墙的三分之一。

⑥废土外运量远比其他工法少。

SMW工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙。由于四周可不作防护,型钢又可回收,造价明显降低,不仅加快工程进度,而且能取得良好的经济效益和社会效益。

(2)SMW工法的施工

①工序:施工场地平整→开挖导沟→桩机定位→水泥浆液拌制→搅拌桩机钻杆下沉与提升→注浆、搅拌、提升→型钢插入与拔除等。其具体的施工流程如图1-24所示。

图1-24 SMW(型钢水泥土搅拌桩墙)施工流程图

②施工工艺:

a.施工场地平整。平整施工场地,清除一切地面和地下障碍物;当施工场地表面过软时,采取铺设路基箱的措施防止施工机械失稳;在接近边坡施工时,采取井点降水措施确保边坡的稳定。

b.开挖导沟。在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土,为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁,需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。沟槽宽约1.2m,深约1.5m。在施工现场还需制作一集土坑,将三轴搅拌桩施工过程中置换的土体泥浆置于其内,待泥浆稍干后外运。开挖导沟具体施工流程如图1-25所示。

图1-25 开挖导沟施工过程

c.桩机定位。用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置,并调整桩架垂直度超过0.5%。桩机移位由当班机长统一指挥,移动前必须仔细观察现场情况,移位要做到平稳、安全。桩机定位后,由当班机长负责对桩机桩位进行复核,偏差不得大于20mm。

d.水泥浆液拌制。施工前应搭建好可存放200t水泥的搅拌平台,对全体工人做好详细的施工技术交底工作,水泥浆液的水灰比严格控制在1.6~2.0。

e.搅拌桩机钻杆下沉与提升。启动电动机,根据土质情况按计算速率,放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉,直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求,钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。钻杆提升速度不得大于2m/min,按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液。钻杆提升完毕时,设计水泥浆液全部注完。搅拌桩施工结束。

f.注浆、搅拌、提升。开动灰浆泵,待纯水泥浆到达搅拌头后,按计算要求的速度提升搅拌头,边注浆、边搅拌、边提升,使水泥浆和原地基土充分拌和,直提升到离地面50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。

g.型钢的制作与插入起拔。施工中采用工字钢,对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑,其表面平整度控制在1‰以内,并应在菱形四角留ϕ10小孔。

型钢拔出,减摩剂至关重要。型钢表面应进行除锈,并在干燥条件下涂抹减摩剂,搬运使用应防止碰撞和强力擦挤,且搅拌桩顶制作围檩前,事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离,以利拔桩。

型钢应在水泥土初凝前插入。插入前应校正位置,设立导向装置,以保证垂直度小于1%。插入过程中,必须吊直型钢,尽量靠自重压沉。若压沉无法到位,再开启振动下沉至标高。

型钢回收。采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升,使其松动,然后采用振动锤,利用振动方式或履带式吊车强力起拔,将H型钢拔出。其采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。

1.3.4 基坑(槽)开挖施工

土方开挖应遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则。

在开挖基坑(槽)时应按规定的尺寸合理确定开挖顺序和分层开挖深度,连续地进行施工,尽快地完成。因土方开挖施工要求标高、断面准确,土体应有足够的强度和稳定性,所以在开挖过程中要随时注意检查。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。为防止坑壁滑坡,根据土质情况及坑(槽)深度,在坑顶两边的一定距离(一般为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。在桩基周围、墙基或围墙一侧,不得堆土过高。在坑边放置有动载的机械设备时,也应根据验算结果,与坑边保持较远的距离,如地质条件不好,还应采取加固措施。为了防止底土(特别是软土)受到浸水或其他原因的扰动,在基坑(槽)挖好后,应立即做垫层或浇筑基础,否则,挖土时应在基底高以上保留150~300mm厚的土层,待基础施工时再行挖去。如果用机械挖土,为防止基底土被扰动,结构被破坏,不应直接挖到坑(槽)底,应根据机械种类,在基底标高以上留出200~300mm厚的土层,待基础施工前用人工铲平修整。挖土时不得超过基坑(槽)的设计标高,如个别处超挖,应用与基土相同的土料填补,并夯实到要求的密实度,如果用原土填补不能达到要求的密实度时,应用碎石类土填补,并仔细夯实。如果重要部位被超挖,可用低强度等级的混凝土填补。

在软土地区开挖基坑(槽)时,应符合下列规定:

(1)施工前必须做好地面排水或降低地下水位的工作。地下水位应降低至基坑底以下0.5~1.0m后方可开挖。降水工作应持续到回填完毕。

(2)施工机械行驶的道路应填筑适当厚度的碎石或砾石,必要时应铺设工具式路基箱(板)或梢排等。

(3)相邻基坑(槽)开挖时,应遵循先深后浅或同时进行的施工顺序,并应及时做好基础。

(4)在密集群桩上开挖基坑时,应在打桩完成后间隔一段时间,再对称挖土。在密集群桩附近开挖基坑(槽)时,应采取措施防止桩基发生位移。

(5)挖出的土不得堆放在坡顶上或建筑物(构筑物)附近。

1-8 土方开挖

基坑(槽)开挖有人工开挖和机械开挖两种方式,对于大型基坑应优先考虑选用机械开挖,以加快施工进度。

深基坑应采用“分层开挖,先撑后挖”的开挖方法。某深基坑分层开挖的实例如图1-26所示。在基坑正式开挖之前,先将第①层地表土挖运出去,浇筑锁口圈梁,进行场地平整和基坑降水等准备工作,安设第一道支撑(角撑),并施加预顶轴力,然后开挖第②层土到-4.5m。再安设第二道支撑,待双向支撑全面形成并施加轴力后,挖土机和运土车下坑在第二道支撑上部(铺路基箱)开始挖第③层土,并采用台阶式“接力”方式挖土,一直挖到坑底。第三道支撑应随挖随撑,逐步形成。最后用抓斗式挖土机在坑外挖两侧土坡的第④层土。

1—第一道支撑;2—第二道支撑;3—第三道支撑;4—支护桩;5—主柱;6—锁口圈梁;7—坑底

图1-26 深基坑开挖

深基坑开挖过程中,随着土的挖除,下层土因逐渐卸载而有可能回弹,尤其在基坑挖至设计标高后,如果搁置时间过久,回弹更为显著。如弹性隆起在基坑开挖和基础工程初期发展很快,它将加大建筑物的后期沉降。因此,对深基坑开挖后的土体回弹,应有适当的估计,如在勘察阶段,土样的压缩试验中应补充卸荷弹性试验等。还可以采取结构措施,在基底设置桩基等,或事先对结构下部土质进行深层地基加固。施工中减少基坑弹性隆起的一个有效方法是把土体中有效应力的改变降低到最少。具体方法有加速建造主体结构,或逐步利用基础的重量来代替被挖去土体的重量。

1.3.5 验槽

基坑(槽)开挖完毕后,应由施工单位、勘察单位、设计单位、监理单位、建设单位及质检监督部门等有关人员共同进行质量检验。

1-9 基槽验收

(1)表面检查验槽。根据槽壁土层分布,判断基底是否已挖至设计要求的土层,观察槽底土的颜色是否均匀一致,是否有软硬不同,是否有杂质、瓦砾及古井、枯井等。

(2)钎探检查验槽。用锤将钢钎打入槽底土层内,根据每打入一定深度的锤击次数来判断地基土质情况。此法主要适用于砂土及一般黏性土。