1、高層建筑施工高層建筑施工徐訓(xùn)武漢理工大學(xué)2022年7月3日星期日2/81第二節(jié) 基坑土方開挖本節(jié)主要內(nèi)容高層建筑基坑土方開挖主要探討的問題：1、高層建筑基礎(chǔ)類型2、土方開挖方式3、基坑降水類型建筑基坑：為進(jìn)行建筑物（包括構(gòu)筑物）基礎(chǔ)與地下室的施工所開挖的地面以下空間。2022年7月3日星期日3/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.1、高層建筑基礎(chǔ)工程特點(diǎn)：1.1.1、基礎(chǔ)必須能提供較大的豎向和水平承載力結(jié)構(gòu)豎向荷載，風(fēng)荷載，地震作用1.1.2、基礎(chǔ)埋深大，基礎(chǔ)工程施工復(fù)雜深基坑支護(hù)，地下水控制，土方開挖，大體積混凝土施工1.1.3、施工環(huán)境效應(yīng)問題多打樁擠土效應(yīng)，打樁噪聲與振動，施

2、工引起的降水及沉降1.1.4、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體積混凝土施工難度大溫度裂縫，收縮裂縫2022年7月3日星期日4/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.1、筏形基礎(chǔ)2022年7月3日星期日5/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.1、筏形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)又稱筏板基礎(chǔ)，是指柱下或墻下連續(xù)的平板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)，可分為平板式和梁板式兩種類型。筏形基礎(chǔ)特點(diǎn)：整體性好，基礎(chǔ)形狀簡單，不需要大量模板，施工較方便。2022年7月3日星期日6/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.2、箱形基礎(chǔ)2022

3、年7月3日星期日7/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.2、箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)是指由底板、頂板、側(cè)墻及一定數(shù)量內(nèi)隔墻構(gòu)成的整體剛度較好的單層或多層鋼筋混凝土基礎(chǔ)，簡稱箱基。箱形基礎(chǔ)特點(diǎn)：基礎(chǔ)剛度大、整體性好，箱形基礎(chǔ)的空間可作為人防、地下車庫、文化活動場所及設(shè)備等。適用于軟土或不均勻地基上建造帶有地下室的高層和超高層建筑。2022年7月3日星期日8/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.3、樁基礎(chǔ)2022年7月3日星期日9/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.3、樁基礎(chǔ)樁基

4、礎(chǔ)是指由設(shè)置于巖土中的樁核樁頂連接的承臺共同組成的基礎(chǔ)或由樁直接連接的單樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)特點(diǎn)：承載力高，沉降小而均勻，能承受垂直荷載、水平荷載，上拔力及由機(jī)器產(chǎn)生的振動或動力作用，施工簡便，幾乎可以適用各種地質(zhì)條件和各種類型的工程，尤其適用于叫軟弱地基的高層建筑。混凝土灌注樁，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，鋼管樁2022年7月3日星期日10/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.4、樁-筏基礎(chǔ)和樁-箱基礎(chǔ)2022年7月3日星期日11/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.2、高層建筑基礎(chǔ)類型：1.2.4、樁-筏基礎(chǔ)和樁-箱基礎(chǔ)樁-筏基礎(chǔ)（樁-箱基礎(chǔ)）是指在樁

5、基上做筏基（或箱基），又稱復(fù)合基礎(chǔ)。樁-筏基礎(chǔ)（樁-箱基礎(chǔ)）特點(diǎn)：樁基可將荷載傳遞至地基深處，整體剛度大，結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)性強(qiáng)。2022年7月3日星期日12/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.3、高層建筑基礎(chǔ)施工方案選擇：1.3.1、基礎(chǔ)選型要求：安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理建筑物結(jié)構(gòu)類型、平面布局、荷載大小及分布擬建場地的地質(zhì)條件、水文情況和是否為地震區(qū)或強(qiáng)風(fēng)區(qū)工程的重要性及施工工期要求主樓與裙樓的差異沉降，需要做處理方案基坑埋置深度必須滿足地基變形和穩(wěn)定要求，以減少建筑物整體傾斜技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果比較2022年7月3日星期日13/81第二節(jié) 基坑土方開挖1、高層建筑基礎(chǔ)類型1.3、高層建筑基礎(chǔ)

6、施工方案選擇：1.3.2、基礎(chǔ)施工方案的選擇：當(dāng)基礎(chǔ)工程周圍無建筑物，且深度較淺又有足夠場地時，可采用放坡開挖。當(dāng)基礎(chǔ)較深，且周圍無足夠場地又不允許放坡開挖時，則應(yīng)選用切實(shí)可行的擋土和支護(hù)措施。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，應(yīng)根據(jù)地下水位情況，采取適當(dāng)?shù)慕邓胧ＷC基礎(chǔ)的正常施工。樁基礎(chǔ)施工時，可根據(jù)樁的形式選用合適的施工工藝及相應(yīng)的施工機(jī)械，應(yīng)盡量克服振動和噪聲大的問題。高層建筑采用筏形基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)，往往都有較大的鋼筋混凝土底板，均屬于大體積混凝土范疇，施工方案應(yīng)采取有效措施控制溫度應(yīng)力和收縮裂縫，保證工程質(zhì)量。2022年7月3日星期日14/81第二節(jié) 基坑土方開挖2、基坑土方開挖2.1、無支護(hù)結(jié)構(gòu)

7、（放坡開挖）2.2.1、分層開挖2.2.2、分段開挖2.2、有支護(hù)結(jié)構(gòu)2.2.3、盆式開挖2.2.4、島式開挖2022年7月3日星期日15/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖 2.1.1、放坡開挖 適用范圍：u放坡開挖適合于基坑四周空曠、有足夠的放坡場地，周圍沒有建筑設(shè)施或地下管線的情況；u開挖深度：在軟弱地基條件下，不宜挖深過大，一般控制在67m左右，在堅硬土中，則不受此限制。 特點(diǎn)：u放坡開挖施工方便，挖土機(jī)作業(yè)時沒有障礙，工效高，可根據(jù)設(shè)計要求分層開挖或一次挖至坑底；基坑開挖后主體結(jié)構(gòu)施工作業(yè)空間大，施工工期短。 2022年7月3日星期日16/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開

8、挖2.1.2、邊坡穩(wěn)定條件與影響因素 破壞形式：2022年7月3日星期日17/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖2.1.2、邊坡穩(wěn)定條件與影響因素 邊坡穩(wěn)定條件：QTC滑坡面T CT土體下滑力。C土體抗剪力?；蛘哒f：土體的穩(wěn)定條件是：在土體的重力及外部荷載作用下所產(chǎn)生的剪應(yīng)力小于土體的抗剪強(qiáng)度。2022年7月3日星期日18/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖2.1.2、邊坡穩(wěn)定條件與影響因素 影響邊坡穩(wěn)定的因素：引起抗剪強(qiáng)度降低的原因u氣候的變化使土質(zhì)松散；u粘土中的夾層因浸水而發(fā)生潤滑作用；u飽和細(xì)砂、粉砂因受振動而液化。2022年7月3日星期日19/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.

9、1、放坡開挖2.1.2、邊坡穩(wěn)定條件與影響因素 影響邊坡穩(wěn)定的因素：在土方施工中，要預(yù)估各種可能出現(xiàn)的情況，采取必要的措施護(hù)坡防坍，特別要注意及時排除雨水、地面水，防止坡頂集中堆載及振動。必要時可采用鋼絲網(wǎng)細(xì)石混凝土（或砂漿）護(hù)坡面層加固。如是永久性土方邊坡，則應(yīng)做好永久性加固措施。引起土體內(nèi)剪應(yīng)力增加的原因：邊坡上面荷載增加，尤其是附近有動荷載；u因下雨使土的含水量增加，因而使土體增重，并在土中滲流產(chǎn)生一定的動水壓力；u土體裂縫中的水產(chǎn)生靜水壓力。2022年7月3日星期日20/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖2.1.3、放坡與護(hù)面 直壁（不加支撐）的允許深度： u密實(shí)、中密的砂土和砂

10、填碎石土：1.00m；u硬塑、可塑的輕亞粘土及亞粘土：1.25m；u硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；u堅硬的粘土： 2m 。 2022年7月3日星期日21/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖2.1.3、放坡與護(hù)面 放坡：u土方邊坡的坡度：以挖方深度(或填方深度) H與底寬B之比表示。mHBBH11土方邊坡坡度土方邊坡坡度邊坡坡度圖BHm=B/H，m坡度系數(shù)m的物理意義：當(dāng)基坑深為1米時，邊坡寬度的大小。2022年7月3日星期日22/81第二節(jié) 基坑土方開挖（d）踏步形邊坡2.1、放坡開挖2.1.3、放坡與護(hù)面 放坡：u邊坡形式：直線形、折線形、踏步形。2022年7月3日星期日2

11、3/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖2.1.3、放坡與護(hù)面 放坡：u最陡坡度規(guī)定：土質(zhì)均、水位低、時間短、5m深以內(nèi)。下表深度在5m內(nèi)的基坑、基槽、管溝邊坡的最陡坡度土的類別土的類別邊坡坡度（高邊坡坡度（高: :寬）寬）坡頂坡頂無荷載荷載坡頂有坡頂有靜載載坡頂有坡頂有動載載中密的砂土中密的砂土1 :1.001 :1.001:1.251:1.251:1.501:1.50中密的碎石類砂土中密的碎石類砂土1:0.751:0.751:1.001:1.001:1.251:1.25硬塑的粉土硬塑的粉土1:0.671:0.671:0.751:0.751:1.001:1.00中密的碎石類粘土中密的碎石

12、類粘土1:0.501:0.501:0.671:0.671:0.751:0.752022年7月3日星期日24/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖2.1.3、放坡與護(hù)面 放坡：u邊坡護(hù)面措施：覆蓋法，掛網(wǎng)法，掛網(wǎng)抹面法，土袋、砌磚壓坡法，噴混凝土法、土釘墻（a）薄膜或砂漿覆蓋（b）掛網(wǎng)或掛網(wǎng)抹砂漿護(hù)面2022年7月3日星期日25/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.1、放坡開挖基坑邊坡護(hù)面方法示意圖（d）土袋或砌石壓坡護(hù)面（c）鋼絲網(wǎng)混凝土或鋼筋混凝土護(hù)面2022年7月3日星期日26/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖u開挖基坑（槽）時，如地質(zhì)條件及周圍環(huán)境許可，采用放坡開挖是較經(jīng)濟(jì)的。u但

13、在建筑稠密地區(qū)施工，或有地下水滲入基坑（槽）時往往不可能按要求的坡度放坡開挖，這時就需要進(jìn)行基坑（槽）支護(hù)，以保證施工的順利和安全，并減少對相鄰建筑、管線等的不利影響。2022年7月3日星期日27/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖2.2.1、橫撐式支撐的分類：根據(jù)擋土板的不同，分為水平擋土板式以及垂直擋土板式兩類。開挖較窄的溝槽，多用橫撐式土壁支撐。a) 水平擋土板b) 垂直擋土板1-水平擋土板;2-垂直支撐;3-工具式支撐；4-垂直擋土板；5-水平支撐2022年7月3日星期日28/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖橫撐式支撐的分類：開挖較窄的溝槽，多用橫撐式土壁支撐。202

14、2年7月3日星期日29/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖開挖較窄的溝槽，多用橫撐式土壁支撐。2022年7月3日星期日30/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖2.2.2、基坑工程開挖常用的方法：u有直接分層開挖、有內(nèi)支撐分層開挖、盆式開挖、島式開挖及逆作法開挖等。2.2.3、基坑開挖遵循的原則：u在無內(nèi)支撐的基坑中，土方開挖中應(yīng)遵循“土方分層開挖、墊層隨挖隨澆”的原則；在有支撐的基坑中，應(yīng)遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，墊層也應(yīng)隨挖隨澆。u土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計工況相一致。u基坑(槽)土方開挖時應(yīng)對支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境進(jìn)行觀察和監(jiān)測，如出現(xiàn)異常情況應(yīng)

15、及時處理，待恢復(fù)正常后方可繼續(xù)施工。 2022年7月3日星期日31/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖 2.2.3、無內(nèi)支撐支護(hù)開挖：u可分為懸臂式、拉錨式、重力式、土釘墻等幾種。2022年7月3日星期日32/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖2.2.3、無內(nèi)支撐支護(hù)開挖 特點(diǎn)及適用范圍：u無內(nèi)支撐支護(hù)的土壁可垂直向下開挖，因此，不需在基坑邊留出很大的場地，便于在基坑邊較狹小、土質(zhì)又較差的條件下施工。u同時，在地下結(jié)構(gòu)完成后，其坑邊回填土方工作量小。2022年7月3日星期日33/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖在基坑較深、土質(zhì)較差的情況下，一般支護(hù)結(jié)構(gòu)需在基坑內(nèi)設(shè)置支

16、撐。有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑土方開挖比較困難，其土方分層開挖主要考慮與支撐施工相協(xié)調(diào)。2022年7月3日星期日34/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖u先開挖基坑中央部分，形成盆式（圖a），此時可利用留位的土坡來保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，此時的土坡相當(dāng)于“土支撐”。u隨后再施工中央?yún)^(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)底板及地下室結(jié)構(gòu)（圖b），形成“中心島”。u在地下室結(jié)構(gòu)達(dá)到一定強(qiáng)度后開挖留坡部位的土方，并按“隨挖隨撐，先撐后挖”的原則，在支護(hù)結(jié)構(gòu)與“中心島”之間設(shè)置支撐（圖c）。u最后再施工邊緣部位的地下室結(jié)構(gòu)（圖d）。 2.2.4、盆式開挖2022年7月3日星期日35/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖 特點(diǎn)

17、：u支撐用量小、費(fèi)用低、盆式部位土方開挖方便；u但這種施工方法對地下結(jié)構(gòu)需設(shè)置后澆帶或在施工中留設(shè)施工縫，將地下結(jié)構(gòu)分兩階段施工，對結(jié)構(gòu)整體性及防水性亦有一定的影響。 適用范圍：u盆式開挖適合于基坑面積大、支撐或拉錨作業(yè)困難且無法放坡的基坑。2.2.4、盆式開挖2022年7月3日星期日36/81第二節(jié) 基坑土方開挖2.2、有支護(hù)開挖u與盆式開挖類似，但先開挖邊緣部分的土方，將基坑中央的土方暫時留置，該土方具有反壓作用，可有效地防止坑底土的隆起，有利支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。必要時還可以在留土區(qū)與擋土墻之間架設(shè)支撐。u在邊緣土方開挖到基底以后，先澆筑該區(qū)域的底板，以形成底部支撐，然后再開挖中央部分的土方。

18、當(dāng)基坑面積較大，而且地下室底板設(shè)計有后澆帶或可以留設(shè)施工縫時，還可采用島式開挖的方法。2.2.4、島式開挖2022年7月3日星期日37/81第二節(jié) 基坑土方開挖2、基坑土方開挖u挖掘機(jī)械：正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟u挖運(yùn)機(jī)械：推土機(jī)、裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)u運(yùn)輸機(jī)械：自卸汽車、翻斗車u密實(shí)機(jī)械：壓路機(jī)、蛙式夯、振動夯2.3、土方工程機(jī)械2022年7月3日星期日38/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水u在基坑開挖過程中，當(dāng)基底低于地下水位時，由于土的含水層被切斷，地下水會不斷地滲入坑內(nèi)。u雨期施工時，地面水也會不斷流入坑內(nèi)。u如果不采取降水措施，把流入基坑內(nèi)的水及時排走或把地下水位降低，不僅會使施工條件

19、惡化，而且地基土被水泡軟后，容易造成邊坡塌方并使地基的承載力下降。u另外，當(dāng)基坑下遇有承壓含水層時，若不把地下水位降低，則基底可能被沖潰破壞。因此，為了保證工程質(zhì)量和施工安全，在基坑開挖前或開挖過程中，必須采取措施，控制地下水位，使基坑施工時坑底保持干燥。2022年7月3日星期日39/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水如降水深度較大，止水措施有限或土層為細(xì)砂、粉砂或軟土地區(qū)時，宜采用井點(diǎn)降水法降水，在井點(diǎn)降水的同時往往也輔以局部的集水井降水。3.1、降低地下水位的方法：當(dāng)基坑開挖較淺，可采用集水井降水法；當(dāng)基坑開挖深度較大，但采用了止水帷幕，基坑內(nèi)降水也多采用集水井降水法。井點(diǎn)降水法：集水

20、井降水法：2022年7月3日星期日40/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.1、集水井降水3.2、流砂現(xiàn)象及其防治3.3、井點(diǎn)降水2022年7月3日星期日41/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.1、集水井降水：是一種設(shè)備簡單、應(yīng)用普遍的人工降低水方法。定義：在基坑或溝槽開挖時，在坑底設(shè)置集水井，并沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，使水在重力作用下流入集水井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外。25排水溝集水井水泵2022年7月3日星期日42/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.1.1、施工過程3.1、集水井降水：3.1.2、設(shè) 置u四周的排水溝及集水井一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外，地下水流的上游

21、，基坑面積較大時，可在基坑中間設(shè)置盲溝排水。 u集水井的水平間距一般根據(jù)地下水量、基坑平面形狀及水泵能力，每隔 20 40m 設(shè)置一個，基坑四個角應(yīng)各設(shè)一個。 2022年7月3日星期日43/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.1.3、構(gòu) 造集水坑的直徑或?qū)挾纫话銥?.60.8m，其深度隨著挖土的加深而加深，并保持低于挖土面0.71.0m；當(dāng)基坑挖至設(shè)計標(biāo)高后，集水坑底應(yīng)低于基坑底面1.02.0m；坑壁可用竹、木材料等加固，也可用磚壘筑，底部鋪設(shè)約0.3m厚碎石濾水層或采用下部礫石（約 0.1m厚）、上部粗砂（約0.1m）的雙層濾水層，以免由于抽水時間過長而將泥砂抽出，并防止坑底土被擾動。

22、 排水溝大?。簩挒?.40.6m,深為0.40.6m,并有一定的坡度(2左右)。2022年7月3日星期日44/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.1.4、適用范圍集水井降水法一般適用于降水深度較小且土層為粗粒土層或滲水量小的粘性土層。它不適用于粉砂土和細(xì)砂土，在這類土中易形成流砂。2022年7月3日星期日45/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.2、流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生：3.2.1、動水壓力：在地下水動力學(xué)中又稱“ 滲透壓力”u動水壓力的作用方向與水流方向相同u當(dāng)采用集水坑排水時，由于地下水的平衡遭到破壞，地下水面和坑底之間存在著水頭差，而產(chǎn)生滲流，引起水在土中的流動，隨著坑底挖土深度的

23、加深，該水頭差也隨之增大，水在滲流過程中受到土粒的阻力，而水對土粒產(chǎn)生一種反力，這種反力就叫動水壓力。2022年7月3日星期日46/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.2、流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生：3.2.2、流砂產(chǎn)生的條件：滿足以上條件時，土粒處于懸浮狀態(tài)，能隨著滲流的水一起流動，帶入基坑，便發(fā)生流砂現(xiàn)象。u條件1：水流方向從下向上；u條件2：動水壓力等于或大于土的浮重度。2022年7月3日星期日47/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.2.3、流砂危害u嚴(yán)重時會引起基坑邊坡塌方；臨近建筑因流砂而出現(xiàn)地基被掏空的現(xiàn)象，往往會造成建筑開裂、下沉、傾斜甚至倒塌。u出現(xiàn)流砂現(xiàn)象時，土完全喪失承載

24、力，土體邊挖邊冒流砂，至使施工條件惡化，基坑難以挖到設(shè)計深度；2022年7月3日星期日48/81第二節(jié) 基坑土方開挖上海地鐵工程實(shí)例：2003年7月1日凌晨，建設(shè)中的上海軌道交通4號線突發(fā)險情，造成若干地面建筑物遭到破壞。上海市新聞辦發(fā)布的消息稱，1日凌晨4時，正在施工中的上海軌道交通4號線(浦東南路至南浦大橋)區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生滲水，隨后出現(xiàn)大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9時左右，地面建筑物中山南路847號八層樓房發(fā)生傾斜，其主樓裙房部分倒塌。由于發(fā)現(xiàn)報警及時，樓內(nèi)所有人員均已提前撤出，因而沒有造成人員傷亡，受其影響的周圍樓房里的人員也已經(jīng)全部撤出。3 、基坑降水2022年7月3

25、日星期日49/81第二節(jié) 基坑土方開挖上海地鐵工程實(shí)例：群房倒塌傾斜樓房即將爆破3 、基坑降水2022年7月3日星期日50/81第二節(jié) 基坑土方開挖上海地鐵工程實(shí)例：一泵房傾倒3 、基坑降水2022年7月3日星期日51/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.2.4、流砂的防治： 防治途徑：u減小或平衡動水壓力；u設(shè)法使動水壓力方向向下；u截斷地下水流。 具體措施：u枯水期施工u凍結(jié)法u搶挖并拋大石塊法u設(shè)止水帷幕法u人工降低地下水位法2022年7月3日星期日52/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.2.4、流砂的防治：u凍結(jié)法將出現(xiàn)流砂區(qū)域的土進(jìn)行凍結(jié)，阻止地下水流的滲流，以防止流砂

26、產(chǎn)生。u枯水期施工枯水期地下水位較低，基坑內(nèi)外水位差小，動水壓力小，就不易產(chǎn)生流砂。 u強(qiáng)挖并拋大石塊法分段搶挖土方，使挖土速度超過冒砂速度，在挖至標(biāo)高后立即鋪竹、蘆席，并拋大石塊，以平衡動水壓力，將流砂壓住。此法適用于治理局部的或輕微的流砂。 2022年7月3日星期日53/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.2.4、流砂的防治：u人工降低地下水位法即采用井點(diǎn)降水法（如輕型井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)等），使動水壓力的方向向下，從而能有效地防止和根治流砂。此法應(yīng)用廣泛且較為可靠。u設(shè)止水帷幕法將連續(xù)的止水支護(hù)結(jié)構(gòu)（如連續(xù)板樁、深層攪拌樁、密排灌注樁等）打入基坑底面以下一定深度，形成封閉的止水

27、帷幕，使土的滲流路徑延長、減小水力坡度，從而減小動水壓力，防止流砂產(chǎn)生。2022年7月3日星期日54/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.1、井點(diǎn)降水的原理及作用3.3.2、井點(diǎn)降水的類型3.3.3、輕型井點(diǎn)布置3.3.4、輕型井點(diǎn)施工3.3.5、井點(diǎn)降水對周圍環(huán)境的影響3.3、井點(diǎn)降水2022年7月3日星期日55/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.1、井點(diǎn)降水原理井點(diǎn)降水就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井）。在基坑開挖前和開挖過程中，利用真空原理，不斷抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。輕型井點(diǎn)法降低地下水位全貌圖1自然地面;2 水泵;3 總管;

28、4 井點(diǎn)管;5 濾管;6 降水后水位;7 原地下水水位;8 基坑地面.3568741262022年7月3日星期日56/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.1、井點(diǎn)降水的作用水壓d涌水a(chǎn))塌方b)流砂e)管涌c)a)防止涌水；b)穩(wěn)定邊坡；c)防止管涌；d)減少橫向荷載；e)防止流砂井點(diǎn)降水的作用2022年7月3日星期日57/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.1、井點(diǎn)降水的作用 1）防止地下水涌入坑內(nèi)； 2）防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方； 3）使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此防止了管涌； 4）降水后，降低了深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平荷載； 5）消除了地下水的的

29、滲流，也防止了流砂現(xiàn)象； 6）降低地下水位后，還使土體固結(jié)，增加地基土的承載力。2022年7月3日星期日58/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.2、井點(diǎn)降水類型輕型井點(diǎn)和管井類。 井點(diǎn)類別井點(diǎn)類別 土的滲透性土的滲透性(m/d) (m/d) 降水深度降水深度(m) (m) 輕型輕型井點(diǎn)井點(diǎn)一級輕型井點(diǎn)一級輕型井點(diǎn) 0.1500.15036 36 多級輕型井點(diǎn)多級輕型井點(diǎn)0.1500.150視井點(diǎn)級數(shù)而定視井點(diǎn)級數(shù)而定 噴射井點(diǎn)噴射井點(diǎn)0.1500.150820 820 電滲井點(diǎn)電滲井點(diǎn) 0.11515各種井點(diǎn)的適用范圍 表1.62022年7月3日星期日59/81第二節(jié) 基坑土方開挖

30、3568741263 、基坑降水3.3.2、組成輕型井點(diǎn)設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成圖1-48 輕型井點(diǎn)法降低地下水位全貌圖1自然地面;2 水泵;3 總管;4 井點(diǎn)管;5 濾管;6 降水后水位;7 原地下水水位;8 基坑地面.2022年7月3日星期日60/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.2、組成輕型井點(diǎn)設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成2022年7月3日星期日61/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.2、組成 管路系統(tǒng)包括：u濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管。u濾管：為進(jìn)水設(shè)備，通常采用長度為1.01.5m、直徑38mm或51mm的無縫鋼管，管壁鉆有直徑為1219mm的濾孔。骨架管

31、外面包以兩層孔徑不同的生絲布或塑料布濾網(wǎng)。為使流水暢通，在骨架管與濾網(wǎng)之間用塑料管或梯形鉛絲隔開，塑料管沿骨架繞成螺旋形。濾網(wǎng)外面在繞一層粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)、濾管下端為一鑄鐵塞頭。濾管上端與井點(diǎn)管連接。第1章 土方工程2022年7月3日星期日62/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.2、組成 管路系統(tǒng)包括：u井點(diǎn)管為直徑38mm 和51mm、長57m的鋼管。井點(diǎn)管的上端用彎聯(lián)管與總管相連。u集水總管為直徑100127mm的無縫鋼管，每段長4m，其上端有井點(diǎn)管聯(lián)結(jié)的短接頭，間距0.8m或1.2m。 抽水設(shè)備是由真空泵、離心泵和水氣分離器（又叫集水箱）等組成。一套抽水設(shè)備的負(fù)荷長度（即集水總管

32、長度）為100120m。常用的W5，W6型干式真空泵，其最大負(fù)荷長度分別為100m和120m。 2022年7月3日星期日63/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 平面布置根據(jù)基坑（槽）形狀，輕型井點(diǎn)可采用單排布置、雙排布置、環(huán)形布置，當(dāng)土方施工機(jī)械需進(jìn)出基坑時，也可采用U形布置。c)a)d)b)BB2022年7月3日星期日64/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 平面布置u單排布置適用于基坑、槽寬度小于6m，且降水深度不超過5m的情況。u雙排布置適用于基坑寬度大于6m或土質(zhì)不良的情況。u環(huán)形及U形布置適用于大面積基坑，如采用U形布置，

33、則井點(diǎn)管不封閉的一段應(yīng)在地下水的下游方向。2022年7月3日星期日65/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 高程布置高程布置系確定井點(diǎn)管埋深，即濾管上口至總管埋設(shè)面的距離，可按式1-39計算（圖1-52）。 （1-39） lhh La)iLhh 20017001000hlLssb)a)單排井點(diǎn)；b)雙排、U形或環(huán)形布置1hhhiL 2022年7月3日星期日66/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 高程布置u井點(diǎn)管的埋深應(yīng)滿足水泵的抽吸能力，否則若降低井點(diǎn)管的埋置面后，可滿足降水深度要求時，可用一級井點(diǎn)降水；u

34、當(dāng)一級井點(diǎn)達(dá)不到降水深度要求時，則可采用二級井點(diǎn)。u在確定井點(diǎn)管埋置深度時，還應(yīng)考慮井點(diǎn)管露出地面0.20.3m，濾管必須埋在透水層中。 2022年7月3日星期日67/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 涌水量計算水井分類井點(diǎn)管系統(tǒng)的涌水量根據(jù)水井理論進(jìn)行計算。根據(jù)地下水有無壓力，水井分為無壓井和承壓井。u無壓井：當(dāng)水井布置在具有潛水自由面的含水層中時（即地下水面為自由面；u承壓井當(dāng)水井布置在承壓含水層中時；當(dāng)水井底部達(dá)到不透水層時稱為完整井，否則稱為非完整井。2022年7月3日星期日68/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 涌水量計

35、算水井分類水井的分類1承壓完整井；2承壓非完整井；3無壓完整井；4無壓非完整井不透水層不透水層承壓水透水層透水層12潛水342022年7月3日星期日69/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 涌水量計算無壓完整井涌水量計算（單井）(2)lnlnHS SQKRr (2)1.364lgHS SQKlgRr 或（1- 44 ）式中 R抽水影響半徑； K土的滲透系數(shù)（m/d）； H含水層厚度（m）； S水井處水位降落高度（m）； r 水井（單井）的半徑（m）。1.95RS HK （1- 49 ）2022年7月3日星期日70/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、

36、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 涌水量計算無壓完整井涌水量計算u公式（1-44）是無壓完整單井的涌水量計算公式。但在井點(diǎn)系統(tǒng)中，各井點(diǎn)管是布置在基坑周圍，許多井點(diǎn)同時抽水，即群井共同工作。u群井的計算，可把由各井點(diǎn)管組成的群井系統(tǒng)，視為一口大的單井，得到群井的涌水量計算公式（1-45）。 2022年7月3日星期日71/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 涌水量計算無壓完整井涌水量計算（群井）00(2)ln)lnHS SQKRxx （00(2)1.364lg()lgHS SQKRxx 或（1- 45 ）式中 S 井點(diǎn)管處水位降落高度（m）； x0 井點(diǎn)管圍成的水井的半徑（m）0Fx

37、 （1- 48 ）F 環(huán)形井點(diǎn)所包圍的面積（m2）2022年7月3日星期日72/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 涌水量計算無壓非完整井涌水量計算（群井）或（1- 47 ）000(2)ln)lnHS SQKRxx （000(2)1.364lg()lgHS SQKRxx 式中：H0有效含水深度H0H抽水是在H0范圍內(nèi)受到抽水影響，而假定在H0以下的水不受抽水影響2022年7月3日星期日73/81第二節(jié) 基坑土方開挖3 、基坑降水3.3.3、輕型井點(diǎn)的設(shè)計 涌水量計算無壓非完整井涌水量計算（群井）有效含水深度H0可查表1.7，當(dāng)算得的 H0 大于實(shí)際含水層的厚度 H 時，取H0 = H。S/(S+l)0.20.30.50.8H01.3(S+l)1.5(S+l)1.7