第8章-2明挖及盖挖法（72页）

1、明挖及盖挖法施工 2明挖法：从地表向下开挖基坑至设计标高，然后自下而上构筑防水设施和主体结构，最后回填恢复路面的施工方法。一、基本概念 3一、分类明挖法明挖顺作法盖挖顺作法盖挖逆作法盖挖半逆作法盖挖法明挖覆盖施工法明挖基坑放坡开挖基坑围护结构基坑明挖法施工顺序 5放坡基坑：指不采用支撑形式，而采用放坡施工方法进行开挖的基坑工程。（大开挖基坑）适用条件：基坑开挖深度较浅、施工场地空旷、周围建筑物和地下管线离基坑较远。辅助措施：当基坑开挖深度较大时，如果考虑放坡开挖，一般要在坡面上设置土锚或土钉。采用放坡进行基坑开挖，必须保证基坑开挖与主体结构施作过程中的基坑安全与稳定。二、放坡开挖基坑的设计与施

2、工 61、影响边坡稳定性的因素：1）地质因素：岩土性质、岩土结构、地下水状况；2）工程活动的人为因素：坡度或坡高比；基坑边坡坡顶堆放材料、土方等大型机械设备等附加荷载；基坑施工是否跨越雨季；基坑开挖后暴露时间；基坑土方开挖顺序。 注：对于软土基坑，要严格遵守“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则。 “基坑开挖的时空效应理论”-软土基坑施工的重要原则。二、放坡开挖基坑的设计与施工 7基坑开挖一般程序：测量放线 分层开挖 排降水 修坡 整平 留足预留土层等。相邻基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。在已有建筑物侧挖基坑应间隔分段进行，每段不超过2m，相邻段开挖应待已挖好的槽段基础完成并回

3、填夯实后进行。二、放坡开挖基坑的设计与施工基坑土方分台阶和接力式挖土 82、边坡稳定性分析方法：1）极限平衡法（条分法）： 假定边坡沿某个滑动面滑动，通过对滑动体内力做一定的假定，建立极限平衡方程，解方程组求出安全系数，安全系数一般定义为抗滑力与滑动力之比。2）图解法 泰勒图表曲线 适用于基坑边坡坡度为直线，坡顶为一平面，土质均匀。3）工程类比法二、放坡开挖基坑的设计与施工 9二、放坡开挖基坑的设计与施工边坡临界高度稳定安全高度国 家规范名称和出版时间 试 验 方 法 计算方法容许最小安全系数中国建筑地基基础设计规范（GBJ789）除级建筑物外，可用直剪仪试验所得指标乘以变异系数。系数小于0.

4、75时须分析原因并增加试样圆弧滑动法1.2中国港口工程技术规范第五篇地基，1980年固结快剪，取峰值瑞典条分法或简化毕肖普法1.11.3中国碾压式土石坝设计规范（SDJ21884），1985年三轴仪或直剪仪固结快剪试验，取小值或平均值瑞典条分法或简化毕肖普法级1.051.20级1.061.15中国上海市地基基础设计规范（DBJ081189），1989年固结快剪峰值乘以0.7瑞典条分法1.01.2（如取峰值则相应为1.431.71）德国挡土结构物稳定计算斜坡稳定计算（DIN4084）瑞典条分法1.3日本渔港构筑物标准设计法按土分类给定抗剪强度指标值瑞典条分法1.3前苏联水工建筑物地基设计规范（C

5、HN176362），1962年圆弧法1.11.3加拿大 基础工程手册，1985年（岩土力学学会）剪切破坏1.31.5加拿大 边坡工程手册19721977（矿物和能源技术中心）抗剪强度参数峰值1.5美国 工程师设计手册，土坝与堆石坝稳定分析（美国工程兵团总工程师室）1970年三轴固结不排水剪或固结快剪瑞典条分法完工期1.3稳定期1.6国内外规范关于基坑边坡稳定性安全系数的规定 4、基坑边坡失稳的防治措施 边坡修坡：改变边坡外形，主要措施有：坡顶卸土、坡度减小，在边坡上设置台阶。 (1) 坡顶卸土 (2) 坡度减小 (3) 在边坡上设置台阶 边坡护面：控制地表排水经裂缝渗入边坡内部。一般用C15素

6、混凝土，厚度1015cm，为了增强护坡效果，可以在坡面上铺设一层钢筋网，再喷射混凝土护坡。基坑边坡设置混凝土护坡 边坡抗滑加固：当基坑深度大不能继续放缓时，可在坡角或边坡中部的台阶上设置抗滑桩，抗滑桩可以是搅拌桩，或是旋喷桩。 坡面采用土钉支护： 将土钉与坡面铺设的钢筋网连接起来。基坑边坡坡角抗滑加固 钢管土钉构造土钉墙面层结构（1）对于土钉支护，要特别注意调查地下水的情况，如地下水位、周围是否会发生管线渗漏等。（2）土钉墙结构重点抓：坡比是否满足设计要求；土钉的长度是否符合设计要求；土钉与坡面加强筋的连接是否牢固；建立基坑监测日报表和达警戒值的及时报告制度。 15使用条件：当基坑开挖深度比较

7、大，基坑周边有重要构筑物或地下管线时，就需要设置围护结构；一般认为基坑开挖深度超过7m时，就需要考虑设置围护结构。设计内容：围护结构选型、入土深度、支撑系统、挖土方案、换撑措施、降水方案、基坑坑底加固。围护结构设计应遵循“安全、经济、施工简便”的原则。三、有围护结构的基坑的设计与施工 16三、有围护结构的基坑的设计与施工围护结构预制方式桩板式墙钢板桩墙预制混凝土板桩(含预制地下连续墙)钢板桩钢管板桩现浇方式柱列式灌注桩壁式SMW地下连续墙稳定液固化墙搅拌桩(水泥土)墙钢筋混凝土地下墙预应力钢筋混凝土地下墙围护结构分类钢板桩围护结构 钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可多次倒用。在

8、地下水位较高的基坑中采用较多。如沿海城市的上海、天津；北京木樨地过河段。 钢板桩常用断面型式，多为U形或Z形。我国地下铁道施工中多用U形钢板桩，用冲击式打桩机、静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等。钢板桩围护结构 人工挖孔桩围护结构 又称挖孔灌注桩，因其具有应用灵活，无机械噪音和泥浆污染，易调整纠偏和控制精度，对施工场地和机具设备要求不高和造价便宜等优点，而被广泛地用于基坑的围护结构和建筑物基础。挖孔桩最小直径为8001200mm，为了防止挖孔坍塌，保证施工安全，每节开挖深度一般在1.0m 左右，混凝土护壁厚度为1520cm。模板咬合桩MES

9、H PILE 咬合桩MESH PILEDigging hole mesh pile人工挖孔桩钻孔灌注桩围护结构 钻孔灌注桩一般采用机械成孔，多为螺旋钻机和冲击式钻机。正反循环钻机，由于采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地下铁道基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。钻孔灌注桩钻孔灌注桩BORED-HOLE PILE SMW工法 SMW挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥系混合液搅拌形成均匀的挡墙，最后，在其中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。 这种围护结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收。SMW桩地下

10、连续墙 所谓地下连续墙是指在地面上用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，按照事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽，在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，沟槽内采用特制的泥浆护壁，每个幅段的沟槽开挖结束后，在槽段内放置钢筋笼，并浇注水下混凝土，然后将若干个幅段连成一个整体，形成一个连续的地下墙体，即：现浇钢筋混凝土壁式连续墙。 壁式地下连续墙一般分幅施工，各幅墙体之间用锁结管或钢筋、钢板搭接，连接成整体。 吊装钢筋笼 锚杆ANCHOR组合型钢支撑STRUT连续墙DIAPHAGM WALLUnderground diaphragm wall类 型特 点桩板式墙01H钢的间距在1.21.5m2造价低，施工简单，有

11、障碍物时可改变间距3止水性差，地下水位高的地方不适用，坑壁不稳的地方不适用4开挖深度上海达到6m左右，无支撑；而日本用于开挖深度10m以内的基坑（有支撑） 钢板桩墙1成品制作，可反复使用2施工简便，但施工有噪声3刚度小，变形大，与多道支撑结合，在软弱土层中也可采用4新的时候止水性尚好，如有漏水现象，需增加防水措施钢管桩1截面刚度大于钢板桩，在软弱土层中开挖深度可大，在日本开挖深度达30m2需有防水措施相配合预制混凝土板桩1施工简便，但施工有噪声 2需辅以止水措施 3自重大，受起吊设备限制，不适合大深度基坑。国内用在10m以内的基坑，法国用到15m深基坑灌注桩1刚度大，可用在深大基坑2施工对周边

12、地层、环境影响小3需和止水措施配合使用，如搅拌桩、旋喷桩等地下连续墙1刚度大，开挖深度大，可适用于所有地层2强度大，变位小，隔水性好，同时可兼作主体结构的一部分3可临近建筑物、构筑物使用，环境影响小4造价高SMW工法1强度大，止水性好2内插的型钢可拔出反复使用，经济性好 3上海地区用得不多。“上海环球世界”使用时，开挖深度8.65m。具有较好发展前景。稳定液固化墙国内尚未使用，日本应用较广水泥土搅拌桩挡墙1无支撑，墙体止水性好，造价低2墙体变位大各类围护结构的特点 33基坑工程设计主要内容：1、支护结构的选择与布置；2、支护结构静力计算：目的是为了确定结构构件的内力和变形，验算其截面 承载能力

13、。（荷载结构法；弹性杆系有限元法）3、极限状态下基坑支护结构稳定性验算1）基坑边坡总体稳定验算；2）围护墙体抗倾覆稳定验算；3）围护墙底面抗滑移验算。4）基坑围护墙前土体抗隆起稳定验算； 入土深度确定5）抗竖向渗流验算；6）基坑周围地面沉降及其影响范围的估计。四、围护结构的设计理论与计算方法 34四、围护结构的设计理论与计算方法 35基坑工程设计主要内容：4、节点设计（1）方便施工；（2）节点构造与静力计算模型中的假设条件一致；（3）节点构造应起到防止构件局部失稳的作用；（4）尽可能减少节点自身的变形量；（5）与整体稳定相关的节点应设置多道防线，同时要有较好的节点延性。四、围护结构的设计理论与

14、计算方法 36四、围护结构的设计理论与计算方法9am 20 APRILWALER STARTS TO FAILSOIL / JET GROUTFAILUREINCREASED WALLMOVEMENT 17th TO 20th APRIL17th/20th APRILVERY SOFT CLAYOLD ALLUVIUMLTA ExpertsNICOLL HIGHWAYFILLMF2MBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALEORIGINAL GROUND LEVELSOIL SLIDES DOWNWALERS FAILED20th APRIL 2004

15、3.15 to 3.30pmOLD ALLUVIUMVERY SOFT CLAYLTA ExpertsNICOLL HIGHWAYBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALESTRUTS INEFFECTIVENO SUPPORTTO NORTH WALL20th APRIL 2004 3.30pmOLD ALLUVIUMLTA ExpertsNICOLL HIGHWAYORIGINAL GROUND LEVELBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALEVERY SOFT CLAYNICOLL HIGHWAYCOLL

16、APSESOLD ALLUVIUMWALL ROTATESSOIL FLOW20th APRIL 2004 3.30pmLTA ExpertsORIGINAL GROUND LEVELBORED PILES40m30m20m10m0mDEPTH01020mSCALEVERY SOFT CLAY 41基坑工程设计主要内容：5、井点降水：分为基坑外降水和基坑内降水（1）放坡开挖或无隔水帷幕的基坑开挖，通常在基坑外降水；（2）围护墙设置止水帷幕时，通常采用坑内降水。（3）降水深度通常控制在基坑开挖面以下0.51.0m，过深时容易引起渗流所带来的不利影响。（4）降水工程重点抓：管井成井时，周壁填砂是否

17、符合质量要求；(中、粗砂)成井质量如何(抽水时达清水)；降水深度是否满足施工要求；双电源措施是否真正落实。四、围护结构的设计理论与计算方法 42四、围护结构的设计理论与计算方法 43基坑工程设计主要内容：6、土方开挖（1）不适当的开挖方式往往是造成基坑事故的重要原因；（2）每阶段的开挖深度与相应设计工况的计算模型一致，强调先支撑后开挖的原则。每次开挖到一定深度时，应及时架设支撑，一般情况下不宜超过48小时。（3）对于大型基坑，采取在平面上分段、深度上分层的开挖方式。可有效减少事故的发生和对环境的影响。四、围护结构的设计理论与计算方法 44基坑工程设计主要内容：7、监测（1）支护结构主要构件的内

18、力和变形，如支撑轴向力确定，墙顶的水平位移和垂直位移；（2）基坑周围土体的变形、边坡稳定以及地下水位的变化和孔隙水压力的测定等；（3）对周围环境中需要保护的对象进行专门内容的观察和测定。四、围护结构的设计理论与计算方法 45五、基坑事故杭州地铁萧山大道 46基坑设计与施工应注意基坑工程的特点：（1）外力的不确定性；（2）变形的不确定性；（3）土性的不确定性；（4）一些偶然变化所引起的不确定因素。应加强管理，防范一切事故。六、警示盖挖顺做法：施工步骤（附图，见后）盖挖逆做法：施工步骤（附图，见后）中柱施工（附图，见后）两种盖挖法主要区别：顶板、防水、中柱、堆载、节点处理施工安全控制要点：顺做法支

19、撑按明挖、竖井施工同暗挖、开挖条件、站台层施工、做好通风及防火七、盖挖法盖挖顺做法施工步骤图盖挖逆做法施工步骤图 54盖挖逆作法施工-基本概念所谓逆作法，其施工顺序与顺作法相反，在地下结构施工时不架设临时支撑，而以结构本身既作为挡墙又作为支撑，从上向下依次开挖土方和修筑主体结构。其基坑围护结构多采用地下连续墙、钻孔灌注桩或人工挖孔桩。逆作法施工顺序 先在地表面向下做基坑的围护结构和中间桩柱，基坑围护结构一般采用地下连续墙、钻孔桩或挖孔桩。中间桩柱则利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后开挖地表土至主体结构顶板底面标高，利用未开挖的土体作为土模浇注顶板。它还可以作为一道刚性很大的支撑，以

20、防止围护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。55 56七、盖挖逆作法施工优点： （1）由于结构本身用来支撑，所以它具有相当高的刚度，这样使挡墙的变形减少，提高了工程施工的安全性，也减少了对周边环境的影响； （2）由于最先修筑好顶板，这样地下、地上结构施工可以并行，缩短了整个工程的工期；（3）由于开挖和做结构交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。 57七、盖挖逆作法施工缺点： （1）需要设临时立柱和立柱桩，增加了施工费用，且由于支撑为建筑结构本身，自重大，为防止不

21、均匀沉降，要求立柱具有足够的承载力。 （2）为便于出土，需要在顶板处设置临时出土孔，因此需对顶板采取加强措施。 （3）地下结构的土方开挖和结构施工在顶板覆盖下进行，因此大型施工机械难于展开，降低了施工效率。 （4）混凝土的浇注在逆作施工的各个阶段都有先后之分，这不仅给施工带来不便，而且给结构的稳定性以及结构防水带来一些问题。58逆作法的适用条件 大平面地下工程； 大深度的地下工程； 复杂结构的地下工程； 周边状况苛刻，对环境要求较高； 作业空间狭小； 工期要求紧迫。逆作法施工难点 节点的施工，节点的连接形式、节点连接的操作程序是控制工程施工质量的重要因素。 59逆作法的应用现状 逆作法已经有三十多年的应用历史，但是目前在逆作法的应用上，仍然存在着一些需要解决的问题，如楼面下作业效率提高和作业环境的改善，立柱施工的精度确保以及混凝土逆作交接处的质量保证等。 工程实例介绍杭州地铁武林广场（