建筑基坑开挖及设计实用教案

1、 适用于一般工业及民用建筑物、构筑物的基坑（槽）和管沟等。 1 施工准备 1.1 主要机具：尖、平头铁锹、手锤、手推车、梯子、铁镐、撬棍(qio n)、钢尺、坡度尺、小线或20号铅丝等。 1.2 作业条件： 第1页/共45页第一页，共46页。 1.2.1 土方开挖前，应摸清地下管线等障碍物，并应根据施工方案的要求(yoqi)，将施工区域内的地上、地下障碍物清除和处理完毕。 1.2.2 建筑物或构筑物的位置或场地的定位控制线（桩），标准水平桩及基槽的灰线尺寸，必须经过检验合格，并办完预检手续。第2页/共45页第二页，共46页。 1.2.3 场地表面要清理平整，做好排水坡度，在施工区域内，要挖临时

2、性排水沟。 1.2.4 夜间施工时，应合理安排工序(gngx)，防止错挖或超挖。施工场地应根据需要安装照明设施，在危险地段应设置明显标志。第3页/共45页第三页，共46页。 1.2.5 开挖低于地下水位的基坑（槽）、管沟时，应根据当地工程地质资料，采取措施降低( jingd)地下水位，一般要降至低于开挖底面的50cm，然后再开挖。 2 施工流程 确定开挖的顺序和坡度沿灰线切出槽边轮廓线分层开挖修整槽边清底第4页/共45页第四页，共46页。 机械开挖： 适用于工业和民用建筑物、构筑物的大型基坑（槽）、管沟以及大面积平整场地等机械挖土。 1 施工准备(zhnbi) 1.1 主要机具： 1.1.1

3、挖土机械有：挖土机、推土机、铲运机、自卸汽车等。 第5页/共45页第五页，共46页。 1.1.2 一般机具有：铁锹（尖、平头两种）、手推车、小白线或20号铅丝和钢卷尺以及(yj)坡度尺等。 1.2 作业条件： 1.2.1 土方开挖前，应根据施工方案的要求，将施工区域内的地下、地上障碍物清除和处理完毕。 1.2.2 建筑物或构筑物的位置或场地的第6页/共45页第六页，共46页。 定位控制线（桩）、标准水平桩及开槽的灰线尺寸，必须经过检验合格；并办 完预检手续。 2.2.3 夜间施工时，应有(yn yu)足够的照明设施；在危险地段应设置明显标志，并要合理安排开挖顺序，防止错挖或超挖。 2.2.4

4、开挖有地下水位的基坑槽、管沟时，应根据当地工程地质资料，采取第7页/共45页第七页，共46页。 措施降低地下水位。一般要降至开挖面以下0.5m，然后才能开挖。 1.2.5 施工机械进入现场所经过的道路、桥梁和卸车设施等，应事先经过检查，必要时要进行加固或加宽等准备工作。 1.2.6 选择土方(tfng)机械，应根据施工区域的地形与作业条件、土的类别与厚度、第8页/共45页第八页，共46页。 总工程量和工期综合考虑，以能发挥施工(sh gng)机械的效率来确定，编好施工(sh gng)方案。 1.2.7 施工(sh gng)区域运行路线的布置，应根据作业区域工程的大小、机械性能、运距和地形起伏等

5、情况加以确定。 1.2.8 在机械施工(sh gng)无法作业的部位和修整边坡坡度、清理槽底等，均应配备人工进行。第9页/共45页第九页，共46页。 2 施工(sh gng)流程确定开挖的顺序和坡度分段分层平均下挖修边和清底第10页/共45页第十页，共46页。第2章 基坑(j kn)设计 设计准备 基坑工程设计前应取得的资料：施工现场的工程地质和水文资料；邻近建筑物和地下设施的类型、分布和其结构情况；用地红线范围(fnwi)、建筑总平面图、基础和地下工程平面图和剖面图、桩位图；相邻地下工程施工情况。第11页/共45页第十一页，共46页。 设计内容 基坑工程设计应包括支护体系选型、围护结构的强度

6、、变形计算、坑内外土体稳定性计算、渗流稳定性计算、降水要求(yoqi)、挖土要求(yoqi)、监测内容等。 设计荷载 基坑工程设计应考虑的荷载有：土压力，水压力；地面荷载；施工荷载；第12页/共45页第十二页，共46页。邻近建筑物的荷载；其他不利于基坑稳定的荷载；围护结构作为主体结构一部分时，尚应考虑(kol)人防和地震荷载。第13页/共45页第十三页，共46页。 极限状态 基坑工程的极限状态分为两类：一类是承载力极限状态 ，一类正常使用极限状态 。 基坑工程的类型 基坑工程按边坡情况(qngkung)分为放坡和支护结构两种类型的基坑。有支护的基坑，围护结构分为桩墙式和重力式，基坑锚撑第14页

7、/共45页第十四页，共46页。分为内撑式和拉锚式。基坑工程施工施工准备 基坑工程施工前应取得(qd)的资料：基坑设计施工图；技术、质量、安全及施工监测要求；施工组织设计。第15页/共45页第十五页，共46页。 基坑开挖 （1）基坑开挖前应编制开挖方案和地下水控制施工方案。 （2）基坑开挖方案内容: （3）基坑开挖前，技术( jsh)人员应熟悉围护结构撑锚系统的设计图纸，并对施工作业人员进行技术( jsh)交底。第16页/共45页第十六页，共46页。 （4）基坑开挖应遵循(zn xn)时空效应原理 。 （5）基坑土方开挖过程中，应通过降、排水措施，保持地下水位在基坑底以下0.51m 。 （6）采

8、用机械进行基坑挖土时，要做好挖土机械、车辆的通道布置、挖土的顺序及周围堆土位置安排。 第17页/共45页第十七页，共46页。 （7）冬季(dngj)、雨季、汛期施工 （8）基坑边缘堆置土方和建筑材料 （9）基坑土方开挖过程中，应根据监测规范对基坑工程进行监测，实行信息化施工。 （10）基坑开挖完成后，应及时做好清底验槽，减少暴露时间，防止暴晒和雨水浸刷破坏地基土的原状结构。第18页/共45页第十八页，共46页。 （11）基坑施工前，要根据基坑土方开挖中可能存在的隐患、异常情况和引发(yn f)的事故预先制定应及处置和抢救预案。第19页/共45页第十九页，共46页。 基坑监测 开挖深度大于等于5

9、米或开挖深度小于5米但现场(xinchng)地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。 基坑工程施工前，应由建设方委托具备相应资质的第三方对基坑工程实施现场(xinchng)监测。第20页/共45页第二十页，共46页。 监测方案的重点内容 ： 监测单位应严格实施监测方案 。 基坑工程的现场监测应采用仪器监测与巡视检查相结合的方法 。 监测项目、监测点布置、监测方法及精度要求(yoqi)以及监测频率等应符合规范要求(yoqi)。 规范（GB504972009）中第7.0.4条规第21页/共45页第二十一页，共46页。 定，出现12种情况，应提高监测( jin

10、 c)频率。 坑工程监测( jin c)必须确定监测( jin c)报警值。 第22页/共45页第二十二页，共46页。南京国贸中心南京国贸中心(zhngxn)大楼基坑支护大楼基坑支护案例(n l)第23页/共45页第二十三页，共46页。 工程概况：工程概况： 南京国贸中心南京国贸中心(zhngxn)(zhngxn)大楼位于繁华的市中心大楼位于繁华的市中心(zhngxn)(zhngxn)， 距旧建筑物距旧建筑物5 56m6m，距城市主干道，距城市主干道5m5m， 道路侧边有道路侧边有600600排水管道与供电电缆管线。排水管道与供电电缆管线。 建筑面积约建筑面积约7.47.4万万m2m2， 上部

11、结构采用框架剪力墙结构体系。上部结构采用框架剪力墙结构体系。 第24页/共45页第二十四页，共46页。 地上地上 28 28层，地下层，地下3 3层，层， 总高度总高度100m100m， 基坑呈基坑呈46m46m83m83m长方形平面长方形平面(pngmin)(pngmin)， 主楼挖深为主楼挖深为10.5m10.5m，裙楼挖深为，裙楼挖深为9.5m9.5m。 工程桩采用工程桩采用450450450450预制方桩，桩长预制方桩，桩长35m35m， 单桩竖向承载力标准值单桩竖向承载力标准值 2000kN 2000kN，共，共673673根，根， 基础采用整体筏基，底板厚度为基础采用整体筏基，底板

12、厚度为1.61.62.1m2.1m。第25页/共45页第二十五页，共46页。支护方案：支护方案： 1. 1. 支护结构支护结构(jigu)(jigu)选用钻孔灌注桩排桩：选用钻孔灌注桩排桩： 桩径桩径800800， 桩长桩长19.519.521m21m， 桩距桩距1000mm1000mm， 混凝土强度等级混凝土强度等级C25 C25 、 第26页/共45页第二十六页，共46页。2. 2. 基坑内采用基坑内采用2 2道钢管水平支撑：道钢管水平支撑： 标高在标高在3.0m3.0m与与7.0m7.0m处，处， 钢管为钢管为60960910mm10mm焊接焊接(hnji)(hnji)钢管，钢管， 水平

13、间距水平间距6 67m7m，中间密，两端疏。，中间密，两端疏。 钢管水平支撑的立柱钢管水平支撑的立柱: : 采用采用450450预制方桩压入基坑底，预制方桩压入基坑底， 桩顶焊接桩顶焊接(hnji) (hnji) 325325钢管立柱，钢管立柱， 钢管与水平支撑焊接钢管与水平支撑焊接(hnji)(hnji)联结。联结。第27页/共45页第二十七页，共46页。 3. 3. 止水帷幕采用双排水泥土止水帷幕采用双排水泥土(nt)(nt)搅拌桩搅拌桩 桩长桩长15m15m， 宽度宽度1200mm1200mm， 搭接搭接200mm200mm，作封闭状。，作封闭状。 支护桩顶设支护桩顶设500500800

14、800混凝土闭合圈梁。混凝土闭合圈梁。第28页/共45页第二十八页，共46页。第29页/共45页第二十九页，共46页。第30页/共45页第三十页，共46页。施工问题及应急措施：施工问题及应急措施： 1. 1.出现流砂出现流砂 原因：原因： 由于搅拌桩止水由于搅拌桩止水(zh shu)(zh shu)帷幕搭接不良，个别处有空洞，在动水压力作用帷幕搭接不良，个别处有空洞，在动水压力作用下，水土流向基坑，下，水土流向基坑，1 1昼夜涌入基坑泥砂量达数百立方米，支护桩背后形成掏空区，使昼夜涌入基坑泥砂量达数百立方米，支护桩背后形成掏空区，使临近的电缆沟断裂，两棵大树下陷临近的电缆沟断裂，两棵大树下陷2

15、 23m3m，临近商店的墙柱塌陷，房屋开裂倾斜，被迫，临近商店的墙柱塌陷，房屋开裂倾斜，被迫停业拆除，同时使工地停业拆除，同时使工地3 3层办公楼倾斜开裂，须加固处理。层办公楼倾斜开裂，须加固处理。第31页/共45页第三十一页，共46页。处理处理(chl)(chl)措施：措施：（1 1）逐段用棉胎塞入空洞堵塞泥砂流失，并）逐段用棉胎塞入空洞堵塞泥砂流失，并 立即使用快硬早强水泥浇注钢筋混凝土立即使用快硬早强水泥浇注钢筋混凝土 挡墙堵漏。挡墙堵漏。（2 2）在搅拌桩外侧用快硬水泥压浆堵漏。）在搅拌桩外侧用快硬水泥压浆堵漏。（3 3）基坑内侧用轻型井点降水，以减少动水）基坑内侧用轻型井点降水，以减

16、少动水 压力。压力。（4 4）在基坑内向灌注桩之间斜插压浆管进行）在基坑内向灌注桩之间斜插压浆管进行 注浆加固。注浆加固。第32页/共45页第三十二页，共46页。（5 5）南面）南面6 6层框架房屋发现裂缝后，在基坑层框架房屋发现裂缝后，在基坑 与该楼之间加设与该楼之间加设1 1排连续搭接排连续搭接(d ji)(d ji)的深层水的深层水 泥土泥土 搅拌桩，阻止地层侧向移动。搅拌桩，阻止地层侧向移动。（6 6）拆除周围危房，对其它倾斜开裂的房屋）拆除周围危房，对其它倾斜开裂的房屋 采用钢丝网喷涂高强水泥砂浆采用钢丝网喷涂高强水泥砂浆 （厚（厚100mm100mm）进行加固处理。）进行加固处理。

17、第33页/共45页第三十三页，共46页。 2. 2. 坑底严重隆起坑底严重隆起 原因：原因： 由于挖土速度过快，基坑底软土隆起严重，造成立柱由于挖土速度过快，基坑底软土隆起严重，造成立柱(l zh)(l zh)隆起上抬，因各立柱隆起上抬，因各立柱(l (l zh)zh)隆起上抬量不一，使立柱隆起上抬量不一，使立柱(l zh)(l zh)产生倾斜，有的立柱产生倾斜，有的立柱(l zh)(l zh)在单侧土压力作用下在单侧土压力作用下也发生倾斜，个别立柱也发生倾斜，个别立柱(l zh)(l zh)则因挖土机操作不当，被铲斗撞斜，使钢管立柱则因挖土机操作不当，被铲斗撞斜，使钢管立柱(l zh)(l

18、zh)与下段预制桩之间焊接拉开，并造成水平钢管支撑的弯扭。与下段预制桩之间焊接拉开，并造成水平钢管支撑的弯扭。第34页/共45页第三十四页，共46页。 同时由于支护结构注浆的压力增加了土的侧压力，使支撑的轴压大为增加，轴压力最大达到同时由于支护结构注浆的压力增加了土的侧压力，使支撑的轴压大为增加，轴压力最大达到2100kN2100kN，致使水平支撑横向焊缝突然，致使水平支撑横向焊缝突然(trn)(trn)崩裂。崩裂。第35页/共45页第三十五页，共46页。处理措施处理措施(cush)(cush)： 在已断裂的支撑附近快速加设在已断裂的支撑附近快速加设1 12 2道道 水平横向钢管支撑用以更换已

19、断裂的水平横向钢管支撑用以更换已断裂的 支撑，同时在安装更换支撑时预加压支撑，同时在安装更换支撑时预加压 力力500500700kN700kN，对倾斜过大的灌注桩，对倾斜过大的灌注桩 扶正纠偏。扶正纠偏。第36页/共45页第三十六页，共46页。3. 3. 工程桩大量倾斜工程桩大量倾斜原因：原因： 由于挖土采用自西向东分段推进式逐层开由于挖土采用自西向东分段推进式逐层开挖，工程桩受到土方高差形成挖，工程桩受到土方高差形成(xngchng)(xngchng)的侧向压力作的侧向压力作用，轴软土区工程桩大量倾斜，倾斜用，轴软土区工程桩大量倾斜，倾斜量为量为3 38 8。为防止部分区域桩因倾斜降。为防止

20、部分区域桩因倾斜降低承载能力，造成日后沉降差异过大低承载能力，造成日后沉降差异过大第37页/共45页第三十七页，共46页。处理措施：处理措施：（1 1）在工程桩倾斜区段采取深度为）在工程桩倾斜区段采取深度为10m10m的压的压 密注浆对土密注浆对土 层加固，以增加桩的侧向层加固，以增加桩的侧向 阻力。阻力。（2 2）根据对倾斜桩大应变动测结果与原设）根据对倾斜桩大应变动测结果与原设 计单桩竖向承载力标准值之间的差值计单桩竖向承载力标准值之间的差值 ，在适当位置采取补桩措施，方法是，在适当位置采取补桩措施，方法是 先在地下室混凝土底板上预埋先在地下室混凝土底板上预埋609609钢钢 管，留洞口若

21、干个，日后根据沉降观管，留洞口若干个，日后根据沉降观 测资料，在沉降大的地段补打测资料，在沉降大的地段补打600600嵌嵌 岩钻孔灌注桩，以调整岩钻孔灌注桩，以调整(tiozhng)(tiozhng)沉降差异。沉降差异。第38页/共45页第三十八页，共46页。（3 3）对稍后开挖的东段区改变挖土方式：）对稍后开挖的东段区改变挖土方式： 机械挖土时采取四周对称机械挖土时采取四周对称(duchn)(duchn)开挖，局部地开挖，局部地 段改为人工开挖，并采取阶梯式开挖，段改为人工开挖，并采取阶梯式开挖， 以减少土方高度的差异。以减少土方高度的差异。第39页/共45页第三十九页，共46页。4.4.基

22、坑转角处止水帷幕开裂基坑转角处止水帷幕开裂原因：原因： 由于东段临近房屋的附加压力以及白天开挖的土大量堆积由于东段临近房屋的附加压力以及白天开挖的土大量堆积(duj)(duj)在基坑支护桩上方（在基坑支护桩上方（根据南京市容委规定白天禁止运土），地面超载致使土压力及桩侧移大为增加，造成转角处根据南京市容委规定白天禁止运土），地面超载致使土压力及桩侧移大为增加，造成转角处止水帷幕开裂，大量的水土流失，桩背掏空形成空洞，使该处支护结构处于危急状态。止水帷幕开裂，大量的水土流失，桩背掏空形成空洞，使该处支护结构处于危急状态。第40页/共45页第四十页，共46页。处理措施：处理措施： 针对此情况在该处加密横向水平支撑，并于针对此情况在该处加密横向水平支撑，并于9m9m处增加第三道斜角处增加第三道斜角(xi jio)(xi jio)钢管支撑钢管支撑。第41页/共45页第四十一页，共46页。5.5.水平支撑压杆稳定系数水平支撑压杆稳定系数(xsh)(xsh)值降低值降低