土方开挖与降水 PPT课件

第二章大开挖基坑工程施工 谢雄耀教授xiexiongyao 2 第二章大开挖基坑工程施工 1大开挖的土方工程 2基坑边坡设计及其稳定性分析 3基坑边坡的施工和边坡加固的方法 4基坑降水 3 大开挖基坑工程施工 大开挖施工过程包括降水 土方开挖和土方回填 4 土方开挖 挖掘机按照铲斗来分 挖掘机又可以分为正铲挖掘机和反铲挖掘机 正铲挖掘机多用于挖掘地表以上的物料 反铲挖掘机多用于挖掘地表以下的物料 5 长臂反铲挖机 6 7 8 基坑边坡的设计 9 边坡的稳定性 一 失稳的形式及原因破坏形式 在均质粘性土中近似圆弧滑动面破坏原因 1 受荷 2 土体抗剪强度降低 3 动静水压力的作用 10 边坡的稳定性的安全系数 11 边坡的稳定性的安全系数 边坡稳定性验算可采用简单条分法 对于正常固结土 可用总应力法确定土体的抗剪强度 采用固结快剪峰值指标 安全系数应根据土层性质和基坑规模等条件确定 一级基坑1 38 1 43 二 三级基坑取1 25 1 30 快速卸荷的边坡验算 当采用直剪快剪试验的峰值指标时 安全系数可相应减少20 12 边坡失稳的防止措施 边坡修坡设置边坡护面边坡坡脚抗滑加固 13 2009年6月27日5时30分 莲花南路罗阳路口西侧 淀浦河南岸 莲花河畔景苑一在建13层房屋倒塌 房屋倾倒的主要原因是紧贴7号楼北侧在短期内堆土过高 最高处达10米左右 与此同时 紧临大楼南侧的地下车库基坑正在开挖 开挖深度达4 6米 大楼两侧的压力差使土体产生水平位移 过大的水平力超过了桩基的抗侧能力 导致房屋倾倒 14 设置边坡护面 15 基坑边坡施工 开挖深度不超过4 0m的基坑 当场地允许 并经验算能保证土坡稳定性时 可采用放坡开挖 开挖深度超过4 0m的基坑 有条件采用放坡开挖时 宜设置多级平台分层开挖 每级平台的宽度不宜小于1 5m 采用放坡开挖时 应对基坑稳定性备有周全的应急对策和措施 16 基坑边坡施工 土方开挖应在降水达到要求后 采用分层开挖的方式施工 分层厚度不宜超过2 5m 17 基坑边坡施工 土质较差且施工期较长的基坑 边坡宜采用钢丝网水泥喷浆或高分子聚合材料覆盖等措施进行护坡 放坡开挖应采取有效措施降低坑内水位和排除地表水 严禁地表水或基坑排出的水倒流回渗入基坑 18 土方降水措施 1 基坑流砂与管涌2 明排法3 人工降低地下水位 19 基坑流砂与管涌 2 基坑流砂与管涌1 条件 存在承压水土层2 动水压力等于或大于土的浮容重 20 基坑流砂与管涌 3 基坑流砂与管涌1 条件 流砂 在细砂 粉砂和粘质粉土中易发生管涌 在粗细相差的两类土间易发生2 防止措施 21 明排法 1 适用条件适用于不会出现流砂和管涌的土层浅基坑2 施工布置设置集水井与排水边沟 主要设备有离心泵或潜水泵 3 常用明排水方法分层开挖排水 分层明沟排水 22 明排法 23 人工降低地下水位 1 方法主要有 轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点及深井泵 2 选用条件 土的渗透系数 要求降低水位的深度 工程特点及设备条件选用 3 简单发展史 24 人工降低地下水位 各种井点的适用范围 25 26 27 轻型井点 1 定义轻型井点就是沿基坑的四周将许多井点管埋入地下蓄水层内 井点管的上端通过弯联管与总管相连接 利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出 这样便可将原有地下水位降至坑底以下 2 所需抽水设备真空泵 离心泵和水气分离器 28 轻型井点 2 所需抽水设备真空泵 离心泵和水气分离器 29 轻型井点 3 轻型井点布置平面布置 高程布置 30 轻型井点 4 井点施工井点系统的安装顺序是 挖井点沟槽 铺设集水总管 冲孔 沉设井点管 灌填砂滤料 弯联管将井点管与集水总管连接 安装抽水设备 试抽 井点系统施工时 各工序间应紧密衔接 以保证施工质量 各部件连接头均应安装严密 以防止接头漏气 影响降水效果 31 轻型井点 5 施工注意1 轻型井点使用时 一般应连续抽水 特别是开始阶段 时抽时停 滤网易堵塞 也容易抽出土粒 使出水混浊 并会引起附近建筑物由于土粒流失而沉降开裂 同时由于中途停抽 地下水回升 也会引起土方边坡坍塌等事故 2 轻型井点的正常出水规律是 先大后小 先混后清 否则应立即检查纠正 必须经常观测真空度 如发现不足 则应立即检查井点系统有无漏气并采取相应的措施 3 采用井点降水时 应对附近的建筑物进行沉降观测 以便采取防护措施 4 在抽水过程中 应调节离心泵的出水阀以控制出水量 使抽吸排水保持均匀 达到细水长流 在抽水过程中 还应检查有无 死井 即井点管淤塞 如死井太多 严重影响降水效果时 应逐个用高压水反向冲洗或拔出重埋 32 喷射井点 1 适用范围当基坑开挖要求降水深度大于6m时 如用轻型井点就必须用多级井点 这会增加井点设备数量和基坑挖土量 延长工期等 往往不是经济的 因此 当降水深度超过6m 土层为渗透系数为0 1 2 0m d的弱透水层时 以采用喷射井点为宜 其降水深度可达20m 2 喷射井点设备在排水总管处加设一个射流泵 可以提高抽水深度达30m 称为射流 喷射井点 3 喷射井点布置与施工 33 喷射井点 2 喷射井点设备与井点布置在排水总管处加设一个射流泵 可以提高抽水深度达30m 称为射流 喷射井点 34 管井井点 1 适用条件管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井 每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位 在土的渗透系数大 20 200m d 地下水量大的土层中 宜采用管井井点 管井的间距 一般为20 50m 管井的深度为8 15m 井内水位降低 可达6 10m 两井中间水位则为3 5m 管井的沉设 可采用泥浆护壁钻孔法 35 管井井点 2 施工设备管井井点的设备主要是由管井 吸水管及水泵组成 管井可用钢管管井和混凝土管管井等 钢管管井的管身采用直径150 250mm的钢管 其过滤部分采用钢筋焊接骨架外包孔眼为1 2mm的滤网 长度2 3m 混凝土管管井的内径为400mm 分实管与过滤管两种 过滤管的孔隙率为20 25 吸水管可采用直径为50 100mm的钢管或胶皮管 其下端应沉入管井抽吸时的最低水位以下 水泵可采用2 4英寸潜水泵或单级离心泵 36 深井井点 1 适用条件当降水深度超过15m时 可在管井井点中采用深井泵 这种采用深井泵的井点称为深井井点 深井井点一般可降低水位30 40m 2 所需设备工程中常采用深井潜水泵 沉没式深井泵 37 电渗井点 1 适用条件在深基础工程施工中 有时会遇到渗透系数小于0 1m d的土层 这类土含水量大 压缩性高 稳定性差 由于土粒间微小孔隙的毛细管作用 将水保持在孔隙内 单靠用真空吸力的一般降水方法效果不佳 此时 必须采用电渗井点降水 在饱和粘土中插入两根电极 利用电渗现象与井点相结合便成为电渗井点 38 回灌井点 为避免建筑物使相邻建筑物产生不均匀沉降 在降水区与邻近建筑物之间的土层中埋置一道回灌井点 补充地下水 使回灌侧地下水位保持不变 39 地墙外侧47米长三轴搅拌桩槽壁加固 东侧1000厚 其它三侧800厚地连墙 地墙内侧19米长三轴搅拌桩槽壁加固 3层 2层 1层 1500厚底板 200厚垫层 第三道支撑梁 第二道支撑梁 第一道支撑梁及栈桥 上海新龙广场基坑降水实例 40 本工程 3层对工程影响较大 该土层厚度较大 约8m 水量丰富 且受大气降水补给 不易疏干 因此对于基坑上部潜水 采用疏干管井降水 并根据地层的详细开挖工况合理的设置降水井的井结构 本工程疏干井降水具有一定的特殊性 基坑开挖过程中第四层土方位于 3层粘质粉土层底部 下部为垂直向渗透性较差的 层淤泥质粘土层 在基坑开挖至底部降水过程中 3粉土层中的地下水不能很好的发生渗流进入疏干降水井中 由于降水井本身的井损问题 将在 层上部的 3层粉土层中形成 上层滞水 的现象 不能达到疏干较好的目的 在挖机挖土作业时会造成土体液化 影响工程施工 因此 在这种情况发生比较严重的时候 可根据实际情况针对局部区域搭设轻型井点辅助降水 以达到疏干降水的目的 上海新龙广场基坑降水实例 41 本工程采用大口径井点 在基坑内共布置疏干管38口 井的平面布置避开支撑 尽量避开加固区 滤水管分段布置在渗透系数较高的土层内 本工程目前正进行承压水抽水试验 试验报告尚未形成 承压井的布置我司将根据甲方委托的专业降水单位出具的抽水试验报告确定 按照4 5m水头计算开挖至14 4m基底以下时需要对第 层承压水进行降