1、第二講 土方、基坑支護工程施工工藝及控制要點一、土方工程1、土方施工主要內(nèi)容土方工程是建筑工程施工的主要子分部工程之一，它包括土方開挖、回填、運輸?shù)仁┕み^程，以及排水、降水、護坡等輔助工作。根據(jù)土按開挖和回填的幾何特征，土方開挖分為場地平整、挖基槽、挖基坑、挖土方等。厚度在300mm以內(nèi)的挖填及找平稱為場地平整。挖土寬度在3m以內(nèi)，且長度等于或大于寬度3倍者稱為挖基槽。挖土底面積在20以內(nèi)，且底長為底寬3倍以內(nèi)者稱為挖基坑。山坡挖土或地槽寬度大于3m，坑底面積大于20或場地平整挖填厚度超過300mm者稱為挖土方。2、土的分類建筑施工中，按土石的堅硬程度、開挖的難易將土石分為八類。3、特殊性土的

2、特性4、土方開挖的施工準(zhǔn)備工作5、土方開挖放坡不加支撐的容許深度當(dāng)土質(zhì)為天然濕度、構(gòu)造均勻，水文地質(zhì)條件良好（即不會發(fā)生坍塌、移動、松散或不均勻下沉），且無地下水時，開挖基坑可不必放坡，采取直立開挖不加支護，但挖方深度應(yīng)按表1的規(guī)定，基坑寬應(yīng)稍大于基礎(chǔ)寬。如超過表2的規(guī)定的深度，但不大于5m時，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和施工具體情況進行放坡，以保證不塌方，其最大容許坡度按表3采用。放坡后基坑上口寬度由基礎(chǔ)底面寬度及邊坡坡度來決定，坑底寬度每邊應(yīng)比基礎(chǔ)寬出3050cm，以便于施工操作。6、深基坑開挖6.1開挖方案選擇基坑工程設(shè)計方案的第一步是選擇開挖方案，不同的開挖方法適用于不同的場合，不同的的開挖方法對圍護

3、結(jié)構(gòu)和支撐體系也提出不同的要求?；娱_挖方法首先可分為放坡開挖和有圍護開挖兩類，在有圍護開挖中又可分為無支撐開挖和有支撐開挖兩類，有支撐開挖方法按照開挖在平面和立面上的不同安排又可以分為中心島開挖、溝壕式開挖、逆作法(或半逆作法)開挖等不同的方法。 （1）放坡開挖放坡開挖的直接費用最少，而且為主體工程創(chuàng)造了比較寬敞的施工作業(yè)空間，因而工作面寬，工期也比較短，如果條件允許，放坡開挖應(yīng)該是首選的方案。決定采用放坡開挖的因素主要是周圍場地和開挖深度的限制。比如：放坡需要占用比較大的場地，在城市建設(shè)區(qū)往往沒有這個條件；由于坡體不可避免地會產(chǎn)生一定的位移，如果在場地附近有建筑物或市政管線不能承受較大的變

4、形，亦常常限制了放坡開挖方法的采用。開挖深度也是一個制約條件，但開挖深度是相對于土質(zhì)而言的，如土質(zhì)比較好，坡度可以比較陡，占用場地也比較小，深度限制就不那么明顯；在軟土地區(qū)，由于土質(zhì)軟弱，放坡開挖深度就不能太深，對于軟土中的放坡開挖，有的認(rèn)為只要坡度足夠平坦就能保持放坡基坑的穩(wěn)定，其實，這是一種誤解，放坡開挖的基坑穩(wěn)定性不僅是指坡面的穩(wěn)定，也包括坑的穩(wěn)定，坡度足夠平坦只能保持坡面穩(wěn)定，但無法避免深層的滑動。若開挖深度過大，不管坡面多平坦，仍然可能發(fā)生整體失穩(wěn)。采用放坡開挖方案時，如整體穩(wěn)定性得到保證，但因受場地限制，只能取用較陡的坡度；如坡面的穩(wěn)定性不能得到保證時，則可采用土釘墻的方案。土釘墻

5、從受力機理上講不同于無支撐的自立式擋土墻，而是屬于坡面加固處理的一種方法，通過加強土體共同受力的方式來保持坡面的穩(wěn)定性，屬于自承支護體系。如果坑底土質(zhì)比較差，整體穩(wěn)定性不足，則土釘墻的方案就不能采用。(2)無支撐開挖當(dāng)不能采用放坡開挖方案時，必須選用圍護結(jié)構(gòu)以支承坑外的土體。在可能的條件下，應(yīng)盡可能采用無支撐開挖的方案，因為這種方案能提供比較開闊的坑內(nèi)施工條件，便于挖土、運土以及地下室的施工，同時，也比較經(jīng)濟。實現(xiàn)無支撐開挖有以下幾種方法：(3)有支撐的開挖在不具備采用土層錨桿條件的場地，深基坑只能采取有支撐開挖的方案，但是深基坑的平面尺寸一般都比較大，給支撐的設(shè)置帶來了困難。由于支撐和挖土的

6、工序互相制約，形成許多各具特色的支護開挖方案。1)分層開挖分層支護法：這是最基本的方法，按照結(jié)構(gòu)受力分析和便于施工的原則確定每道支撐的位置，在深度方向分層挖土與支撐設(shè)置交替施工。設(shè)計時要按照上述工況進行分別驗算，施工時要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)定的程序?qū)嵤拍鼙ＷC圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和控制變形。在平面上按設(shè)定的挖土與設(shè)置支撐流程由一側(cè)向另一側(cè)推進，也可以由中部向兩側(cè)推進。對于軟土地區(qū)環(huán)境要求特別嚴(yán)格的基坑工程，為了盡可能減少圍護結(jié)構(gòu)的變形，將每一層開挖和支撐所需的時間壓縮在規(guī)定的很短時間內(nèi)，例如對鋼支撐規(guī)定開挖后必須在24h內(nèi)支撐完畢，對混凝土支撐放寬到48h。2)中心島法：對于平面面積很大的基坑，采用分

7、層開挖、分層支護的方法，在技術(shù)和經(jīng)濟上都不太合理。由于支撐的長度很長，為了增大支撐剛度，需要加大支撐截面和側(cè)向支撐，使支撐的造價很高，而且每一層平面的挖土量也很大，前后延續(xù)的時間比較長，這就需要在平面上加以劃分。中心島法是平面劃分的一種考慮，它結(jié)合將厚底板分設(shè)后澆帶的劃分，將平面分成兩個部分，中心部分先施工，此時先施工的面積比較小，而且具有放坡的余地，可以在坑內(nèi)按照放坡辦法施工，在中心部分澆注底板以及地下室的部分結(jié)構(gòu)（如核心筒、剪力墻或柱）以后，再分層開挖四周的留土，分層將支撐連接到已建成的底板或地下室的構(gòu)件上去。當(dāng)基礎(chǔ)平面長寬比較接近且設(shè)計采用環(huán)形邊撐或角撐時，由于基坑中間留有大面積無支撐空

8、間，則宜采用預(yù)留中心土墩的方法，即先挖周邊支撐下的土方，最后挖中心土墩的土方。此時，不僅土方開挖方便，且有利于多臺挖土機接駁運土，見圖2-8。組合型的開挖方案在方案設(shè)計時，可以根據(jù)工程的具體情況將上述幾種方法加以組合，以發(fā)揮各自的優(yōu)點，形成最經(jīng)濟合理的方案?？梢栽诹⒚嫔辖M合，如圖2-5所示，也可以在平面上組合。7、回填土方工程7.1、回填土料的要求一般要求1)填土應(yīng)分層進行，并盡量采用同類土填筑。如采用不同土填筑時，應(yīng)將透水性較大的土層置于透水性較小的土層之下，不得將各種土混雜在一起使用，以免填方內(nèi)形成水囊。2)當(dāng)填土位于傾斜的山坡上時，應(yīng)將斜坡挖成階梯狀，以防填土橫向位移。3)填土必須具有一

9、定的密實度，以避免建筑物的不均勻沉陷。4)土的最優(yōu)含水量和最大干密度應(yīng)符合設(shè)計或規(guī)范要5）民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范GB50325-2001強制性條文規(guī)定：當(dāng)一類民用建筑工程場地土壤中氡濃度大于或等于50000 Bq/m3，或土壤表面氡析出率大于或等于0.3Bq/m2.s時，應(yīng)進行工程場地土壤中的鐳-226、釷-232、鉀-40比活度測定。當(dāng)測定結(jié)果表明內(nèi)照指數(shù)（IRa）大于1.0或外照指數(shù)（I）大于1.3時，工程場地土壤不得作為工程回填土使用。無限制使用的土料1)碎石類土、砂土和爆破石渣，可用作表層以下填土土料。2)含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填土土料。3)采用碎石類土或爆破

10、石渣作填料時，其最大粒徑不得超過每層鋪填厚度2/3(當(dāng)采用振動碾時，不得超過每層鋪填厚度的3/4)。有限制使用的土料1)碎塊草皮和有機質(zhì)含量大于8的土，僅用于設(shè)計無壓實要求的填方。2)淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能作填料應(yīng)用于有壓實要求的填方，但在軟土或沼澤地區(qū)，經(jīng)過降水或挖出晾曬等方法，可用于填方中的次要部位。不得采用的土料1)含有大量的“米?！睜钔?，不宜作填土用。2)含有大量有機物的土，石膏或水溶性硫酸鹽含量大于5的土，凍結(jié)或液化狀態(tài)的泥巖、黏土或粉狀砂質(zhì)黏土等，一般不能作填土之用。7.2、填方每層鋪土厚度和壓實遍數(shù)填方每層鋪土厚度和壓實遍數(shù)見表2-31。細節(jié)：填土的壓實系數(shù)(密實度)要求填土的壓

11、實系數(shù)(密實度)要求見表2-32。7.3、填土施工要點填土含水量的控制填土土料的含水量的大小，直接影響夯實（碾壓）質(zhì)量，在夯實（碾壓）前應(yīng)做試驗，以得到符合密實要求條件下的最佳含水量和最少夯實（碾壓）遍數(shù)。土料含水量一般以手握成團、落地開花為宜。各種土的最佳含水量見表2-35。 填方的施工要點二、基坑支護1、常用的基坑支護形式在基坑(槽)或管溝工程等開挖施工中，如挖方較深、土質(zhì)較差或有地下水滲流等，現(xiàn)場不宜進行放坡開挖，施工有可能對臨近建(構(gòu))筑物、地下管線、永久性道路等產(chǎn)生危害時，應(yīng)對基坑(槽)、管溝進行支護后再進行開挖。目前常用的基坑支護形式有：1.1淺基坑的支撐形式和方法(1)間斷式水平

12、支撐1)間斷式水平支撐的適用范圍：干土或天然濕度的粘土類土，且挖土深度在2m以內(nèi)。2)間斷式水平支撐的支撐方法：兩側(cè)擋土板水平放置，用撐木力木楔頂緊，挖一層土，支頂一層。3)間斷式水平支撐的支撐簡圖(圖3-56)。(2)斷續(xù)式水平支撐1)挖掘濕度小的黏性土，且挖土深度小于3m時。2)擋土板水平放置，相互留出間隙，然后兩側(cè)同時對稱立上豎方木，再用工具式橫撐上下頂緊。3)斷續(xù)式水平支撐的支撐簡圖見圖3-57。(3)連續(xù)式水平支撐1)連續(xù)式水平支撐的適用范圍：挖掘較潮濕的或散粒的土，且挖土深度小于5m時。2)連續(xù)式水平支撐的支撐方法：擋土板水平放置。相互靠緊，不留間隔，然后兩側(cè)同時對稱立上豎方木，上

13、下各頂一根撐木，端頭加木楔頂緊。3)連續(xù)式水平支撐的支撐簡圖見圖3-58。4)連續(xù)式垂直支撐1)連續(xù)式垂直支撐的適用范圍：挖掘松散的或濕度很高的土(挖土深度不限)。2)連續(xù)式垂直支撐的支撐方法：擋土板垂直放置。然后每側(cè)上下各水平放置方木一根，用撐木頂緊，再用木楔頂緊。3)連續(xù)式水平支撐的支撐簡圖見圖3-59。5)錨拉支撐1)錨拉支撐的適用范圍：開挖較大的基坑或使用較大型的機械挖土，且不能安裝橫撐時。2)錨拉支撐的支撐方法：擋土板水平頂在柱樁的內(nèi)側(cè)，柱樁一端打人土中，另一端用拉桿與遠處錨樁拉緊，擋土板內(nèi)側(cè)回填土。3)錨拉支撐的支撐簡圖見圖3-60。1.2深基礎(chǔ)邊坡的土壁支撐形式和支撐方法(1)鋼

14、構(gòu)架支護1)鋼構(gòu)架支護的適用范圍：在軟弱土層中開挖較大，較深的基坑，而不能用一般支護方法時。2)鋼構(gòu)架支護的支撐方法：在開挖的基坑周圍打板樁，在柱位置打入暫設(shè)的鋼柱，在基坑中挖土，每下挖34m，裝上一層幅度很寬的構(gòu)架式橫撐。挖土在鋼構(gòu)架網(wǎng)格中進行。3)鋼構(gòu)架支護的支撐見圖3-63。(2)地下連續(xù)墻支護1)地下連續(xù)墻支護的適用范圍：開挖較大、較深且周圍有建筑物、公路的基坑，作為復(fù)合結(jié)構(gòu)的一部分；或用于高層建筑的逆筑法施工，作為結(jié)構(gòu)的地下室外墻。2)地下連續(xù)墻支護的支撐方法：在開挖的基槽周圍，先建造地下連續(xù)墻，待混凝土達到規(guī)定強度后，在連續(xù)墻以內(nèi)用機械或人工挖土，直挖至要求的深度。當(dāng)跨度、深度不大

15、，連續(xù)墻剛度能滿足要求時，可不設(shè)內(nèi)部支撐。用于高層建筑地下室逆筑法施工，每下挖一層，把下一層梁板柱澆筑完成，以此作為連續(xù)墻的水平框架支撐。如此循環(huán)作業(yè)，直到地下室的底層全部挖完土，澆筑完成。也可加設(shè)內(nèi)支撐或多道錨桿進行固定地連墻。3)地下連續(xù)墻支護的支撐見圖3-64。3)地下連續(xù)墻錨桿支護的支撐見圖3-65。(4)擋土護坡樁支撐1)擋土護坡樁支撐的適用范圍：開挖較大、較深(6m)的基坑，鄰近有建筑物，不允許支撐結(jié)構(gòu)有較大的變形時。2)擋土護坡樁支撐的支撐方法：在開挖基坑的周圍用鉆機鉆孔，現(xiàn)場灌注鋼筋混凝土樁，待達到規(guī)定強度后。在中間用機械或人工挖土，隨挖土隨進行內(nèi)撐、錨桿施工。在樁中間，土方挖

16、成向外拱形，使其起土拱作用。如鄰近有建筑物，不能設(shè)置錨拉桿，則采取加密樁距或加大樁徑采用懸臂樁的方法進行處理。3)擋土護坡樁支撐的支撐見圖3-66。4)擋土護坡樁與錨桿結(jié)合支撐見圖3-67。5)板樁中央橫頂支撐的支撐見圖3-68。6)板樁中央斜頂支撐的支撐見圖3-69。7)分層板樁支撐的支撐見圖3-70。2、基坑工程施工的一般規(guī)定2.1施工準(zhǔn)備基坑(槽)、管溝開挖前應(yīng)做好下述工作：1)基坑(槽)、管溝開挖前，應(yīng)根據(jù)支護結(jié)構(gòu)形式、挖深、地質(zhì)條件、施工方法、周圍環(huán)境、工期、氣候和地面載荷等資料制定施工方案、環(huán)境保護措施、監(jiān)測方案，經(jīng)審批后方可施工。2)土方工程施工前，應(yīng)對降水、排水措施進行設(shè)計，系

17、統(tǒng)應(yīng)經(jīng)檢查和試運轉(zhuǎn)，一切正常時方可開始施工。2.2施工要點1)土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計工況相一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。2)基坑(槽)、管溝的挖土應(yīng)分層進行。在施工過程中，基坑(槽)、管溝邊堆置土方不應(yīng)超過設(shè)計荷載，挖方時不應(yīng)碰撞或損傷支護結(jié)構(gòu)、降水設(shè)施。3)基坑(槽)、管溝土方施工中應(yīng)對支護結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境進行觀察和監(jiān)測，如出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時處理，待恢復(fù)正常后方可繼續(xù)施工。4)基坑(槽)、管溝開挖至設(shè)計標(biāo)高后，應(yīng)對基坑進行保護，經(jīng)驗槽合格后，方可進行墊層施工。對特大型基坑，宜分區(qū)分塊挖至設(shè)計標(biāo)高，分區(qū)分塊及時澆筑墊層，必要時可加強墊層。5)支撐結(jié)構(gòu)的安裝

18、與拆除順序，應(yīng)同基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計工況相一致。6)支撐安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：在基坑豎向平面內(nèi)，土方施工應(yīng)嚴(yán)格遵守分層開挖、先支撐后開挖的原則。土方分層分區(qū)開挖時，支撐可隨開挖進度分區(qū)安裝，但一個區(qū)段內(nèi)的支撐應(yīng)形成整體。支撐安裝應(yīng)采用開槽架設(shè)。當(dāng)支撐頂面需運行挖土機械時，支撐頂面的安裝標(biāo)高宜低于坑內(nèi)土面2030cm，鋼支撐與基坑土之間的空隙應(yīng)用粗砂回填，并在挖土機及土方車輛的通道處架設(shè)道板。7)現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐必須在混凝土強度達到設(shè)計強度80以上，才能開挖支撐以下的土方。采用爆破法拆除支撐結(jié)構(gòu)前，必須對周圍環(huán)境和主體結(jié)構(gòu)采取有效的安全防護措施。8)利用主體結(jié)構(gòu)換撐時，應(yīng)符合下列要求：主體結(jié)構(gòu)的樓

19、板或底板混凝土強度達到設(shè)計強度的80以上。在主體結(jié)構(gòu)與圍護墻之間設(shè)置可靠的換撐傳力構(gòu)造。在主體結(jié)構(gòu)樓蓋局部缺少部位，應(yīng)在適當(dāng)部位設(shè)置臨時支撐系統(tǒng)。支撐截面應(yīng)按換撐傳力要求，由計算確定。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)的底板和樓板分塊施工或設(shè)置后澆帶時，應(yīng)在分塊或后澆帶的適當(dāng)部位設(shè)置可靠的傳力構(gòu)件。9)立體穿過主體結(jié)構(gòu)底板以及支撐結(jié)構(gòu)穿越主體結(jié)構(gòu)地下室外墻的部位，必須采用可靠的止水構(gòu)造措施。10)鋼支撐預(yù)加應(yīng)力的施工應(yīng)符合下列要求：千斤頂必須有計量裝置。施加預(yù)應(yīng)力的機具設(shè)備及儀表應(yīng)由專人使用和管理，并定期維護校驗，正常情況下每半年校驗一次，使用中發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象應(yīng)重新校驗。支撐安裝完畢后，應(yīng)及時檢查各節(jié)點的連接狀況，經(jīng)確認(rèn)符合要求后方可施加預(yù)壓力，預(yù)壓力的施加宜在支撐的兩端同步對稱進行。預(yù)壓力應(yīng)分級施加，重復(fù)進行；一般情況下，預(yù)壓力控制值不宜小于支撐設(shè)計軸力的50，