防止基坑土方坍塌的安全技术措施

1、防止基坑土方坍塌的安全技术 措施防止基坑土方坍塌的技术措施近年来，我市高层建筑愈来愈多。大多数高层建筑的 基础埋置深度较大，以满足抗震设计的要求，同时利用地 下室，建造地下车库、商场、仓库和人防设施等，从而， 建筑基坑的开挖和支护便成了一个突出的问题。基坑支护不仅要保证基坑内能正常安全作业，而且要 防止基底及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、 管线的正常运行。近年来，基坑支护工程的技术水平得到 了迅速提高，积累了比较丰富的经验，但也有不少教训。 当前迫切需要解决的问题是：如何以比较低的经济代价， 在比较短时间内实现安全的基坑开挖；加快支护技术的开 发，为更深的多层地下室施工提供新的技术和

2、安全保证。 现将基坑开挖，支护施工经验介绍安全监察站，供参考： 一、防止基坑土方坍塌的安全措施：1、基坑开挖应视现场情况而定，当基坑深度在5M以内且现场条件、工程所处环境、地理条件、允许放坡的情 况下，当采用人工开挖时需满足表1-1的放坡要求。当 采用机械开挖时需满足表1-2的放坡要求。表1-1土壤类别沟边积土时随挖随运时砂土1 : 1.001 : 0.75粉土1 : 0.671 : 0.50粉质粘土1 : 0.501 : 0.33粘土1 : 0.331 : 0.25含砾土、卵石土1 : 0.671 : 0.50泥碳岩、白恶土1 : 0.331 : 0.25老黄土1 : 0.251 : 0.1

3、0表1-2土壤类别边坡坡度（高：宽）坡顶无荷 载坡顶有静 载坡顶有动 载中密的砂土1:1.001:1.251:1.50硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00硬塑的粉质粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黄土1:0.101:0.251:0.33软土（经井点降水后）1:1.00中密的碎石美土（充砂土）1:0.751:1.001:1.25中密的碎石美土（填充物为粘性土）1:0.51:0.671:0.752、当基坑深度超过5M且现场条件、工程所处环境、地理条件放坡达不到安全要求时，可采用放坡与支护联合使用，如:在坑底用砂袋堆砌护坡。或采用档土板支护。二、在基坑开挖过程中的降水措施:

4、1、施工过程中若地下水位较高，当开挖基坑或沟槽至 地下水位以下时，由于土的含水层被切断，地下水将不断 渗入坑内，雨季施工时，地面水也会流入坑内。这样，不 仅此使施工条件恶化，而且土被水浸泡后会导致地基承载 能力的下降和边坡的坍塌。为了保证质量和施工安全，做 好施工排水工作，保持开挖土体的干燥是十分重要的。2、 施工过程防止或排除地面水（包括雨水、施工用水, 或筑土堤等办法，尽量利用原排水系统使临时性排水设施 与永久性排水设施相结合。而降低基坑中的地下水常采取 集水坑法和井点法。生活污水等）一般采取在基坑，周设置排水沟，截水沟生活污水等）一般采取在基坑，周设置排水沟，截水沟3、集水坑降水法是一种

5、常用的简易的降水方法，适用于较小，降水深不大的基坑槽开挖。对软土或含有细砂、 粉砂或淤泥层时，不宜采用这种方法，易产生流砂现象。集水坑降水法是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央挖 有一定坡度的排水沟，坑底每隔20-40M设一个集水坑, 集水坑宽度一般为0.6-0.8M，坑保持低于基坑底1-2M。4、井点降水法降低基坑内地下水是在基坑开挖之前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管井利用抽水设备抽水, 使地下水位降落至基坑底以下，并在基坑开挖过程中仍不 断抽水。井点类型有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、 管井井点和深井井点。各类井点的适用范围井点类别土层渗透系数降低水位深度（M）单层轻型井点0.1-50

6、3-6多层轻型井点0.1-506-12（由井点层数定）喷射井点0.1-28-20电渗井点154.1轻型管路系统包括：滤井、井点管、弯联管及总管 等。4.2基坑的宽度小于6M ;降水深度不超过5M时，采用 单排井点，并布置在地下水上游一侧两端延伸长度不小于 基坑宽度，如基坑宽度大于6M或土质排水不良时，宜采用双排线状井点，基坑面积较大时采用环形井点，井点管 距坑壁一般不小于1M以防局部漏气。靠近河流处或总管角部分应适当加密。4.3井点管埋设深度HA （不包括滤管可按下式计算） 成 2Hi+hi+IL乩一井点管埋设面至基坑底面的距离（M）h1 -基坑底面至降低后的地下水位距离,一般取0.5-1.0

7、M.I-水力坡度，单排井点取1/4，双排及环形井点取1/10。 L-井点管至基坑中的水平距氤轻型井点降水深度一 般不超过6M ,如算出HA大于6M应降低总管的埋设标 高以适应降水深度的要求。4.4轻型井点涌水量按水井理论计算，当基坑长度与宽 度之比大于5或基坑宽度大于2倍抽水影响半径时，现有 公式不能直接使用要将基坑划分若干块，使符合计算条件。水井根据井底是否达到不适水层及是否承受水压力分为 种类型:a无压完整井b无压非完整井c承压完整井d承压非完整井 井点系统总涌水量:无压完整井:Q=1.366(2H-S)S/(lgR-lgx0)无压非完整井：Q=1.366(2H0-S)S/(lgR-lgx

8、0)承压完整井：Q=2.73KMS/(lgR-lgx0) 承压非完整井：2.73H0S/(lgR-lgx0)R=1.95S/HK其中 x0=/F/nR=1.95S/HKH、M含水层厚度,F环形井点所包围面积,S水位降低值,R抽水影响半径, *0假想半径, K一渗透系数。抽水影响深度H0S 7( S +L )0.20.30.50.8Ho1.3(S +L)1.5( S +L)1.3( S +L)1.85( S +L)HoH 取 Ho=H单根井点最大出水量q=65ndL 3./K- d-滤管直径L-滤管长度K-渗透系数 井点管根数n=1.1 Q/q 1.1备用系数考虑井点管堵塞等因素井点管间距D=

9、L/n L总管长度n井点管根数井距必须大于5Rd 4.5关于井点降水施工中应注意的问题4.5.1当形成三个以上降水井点时，应进行抽水试验工作， 以此获得真实的水文地质参数及单井涌水量。4.5.2抽水试验过程应进行含砂量观测，若井水含砂量较 大，应调整井点反滤层结构并对以后施工井点进行包网处理， 4.5.3井点使用时，基坑周围井点应对称、同时抽水，使水 位差控制在要求限度内。4.5.4降水运行期间做好水位观测工作，以便随时获得水位 降低信息。4.5.5做好进场维护工作，这是保证边坡稳定及周边建筑物 安全的前提。4.5.6靠近建筑物的深井，应使建筑物下的水位与附近水位 之差保持不大于1m，以免造成

10、建筑物的不均匀沉降而出现 裂缝。为此，要加强水位观测，当水位差过大时，应立即 采取措施补救。4.5.7井点供电系统应采用双线路，防止中途停电或发生其 他故障，影响排水。必要时设置能满足施工要求的备用发 电机组，以防止突然停电，造成水淹基坑。4.6哈尔滨市道里、道外沿江地区地下水位较高一般考虑井点降水。南岗地区地下水位较底注意作好 地表水的维护工作（马家沟河两岸局部地区应考虑降 水）。三、防止基坑坍塌和毗临建筑物地基稳定支护措施:1、深基坑支护结构包括挡墙支护和支撑（土锚）支护 两部分。常用支护结构按计算体系不同有两种形式即重力 式和非重力式：重力式包括：深层搅拌水泥土桩挡墙、 旋喷桩帷幕。非重

11、力式包括：钢板桩、钢筋混凝土板桩、 钻孔灌注桩挡墙、H型钢支柱木档板支护墙和地下连续墙。3、土压力的计算方法：基坑支护问题中第一步首先要确定土压力的性质大小 方向和作用点.对于土压力计算现多采用古典的朗肯理论 即。主动土压力计算公式：6a=rZKa（无粘性土 ）6a=rZKa-2c Ka（粘性土）Ka-主动土压力系数：tan2（45-q/2）R 墙后填土的重度KN/m3地下水位以下用有效重度C 填土粘聚力Kpa填土的内磨擦角（度）Z-所计算点离填土面的深度m被动土压力计算公式：6p=rzKp（无粘性土）6p=rzKp（无粘性土）6p=rZKp+2C/Kp（粘性土）Kp被动土压力系数：tan2=

12、(45+q/2)如基坑边有均布荷载将均布荷载换算成当量重h=q/r,如有地下水侧压力为水压力与土压力的总和水压 力53、 非重力式支护结构包括：钢板桩：其优点钢板桩在 软土地基地区钢板桩打设方便，有一定挡水能力，施工迅 速，且打设后可立即开挖，其缺点钢板桩柔性较大，打设 噪音对相邻土体扰动力较大、钢筋混凝土板桩：其优点钢 筋混凝土板桩施工方便，截面企口有一定挡水作用，其缺 点打设时存在对地基的振动且噪音较大、钻孔灌注桩挡墙 其优点刚度较大，抗弯能力强，其缺点为以后地下工程施 工造成障碍，且桩间隙间挡水效果较差、H型钢支柱或钢 筋混凝土桩支柱木挡板支护墙其优点为用后可拔出重复使 用使用较为经济，

13、但一次投资较大、地下连续墙其优点为 刚度大，抗弯能力强，挡水效果好。哈尔滨市深基坑支护最常用的是桩锚支护体系，即用 灌注桩作为挡土桩，桩间距一般按经验选取后进行配筋及 验算。用土层锚杆提供水平拉力，其计算体系采用等值梁法。3.1.1 板桩前 Kp=KKp=Ktg(45+9/2)板桩后 Kp 1 =K 1 Kp =K 1 tg(45+9/2)被动土压力修正系数土的内摩擦角40353025201510K2.32.01.81.71.61.41.2K 0.350.400.470.550.640.751.003.1.2计算桩墙上土压力强度等于零的点离挖土面的距离y, 在y处桩前的被动土压力等于桩后的主动

14、土压力 rKpy=rka(H+y)则 y=Pb/r(Kp-Ka)3.1.3计算最小入土深度t0=y+xx=、/ 6p0/r(Kp-Ka)x通过对D点取矩求得实际埋深应位于X之下t=k2 t0HHC D31.4用等值梁法求Mmax PPo3.1.5用M Y对桩进行配筋 max3.1.6将Pa加大35%-40%作为锚杆设计拉力4、重力式支护结构主要是深层搅拌水泥土桩挡墙和旋喷桩帷幕墙，其中，深层搅拌水泥桩挡墙挡水效果 好，刚度，抗弯能力较小，适用于不是很深的基坑。而旋喷桩帷幕墙作用与深层搅拌水泥土桩挡墙类似, 但工艺有所不同。可按重力式挡土墙的设计方法进行计算。4.1滑动稳定性验算K = (wu+

15、ep)/ea1,3K抗滑动稳定安全系数；W墙体自重(kn/m):重力式支护结构计划计算简重力式支护结构计划计算简u基底墙体与土的摩擦系数Ep被动土压力合力（KN/M ）;EA主动土压力钢板桩（KN/M）。4.2倾覆稳定性验算：Kp=（Wb+Ephp）/EahA匕一抗倾覆稳定性安全系数；B、hp、1分别为W、Ep、Ea对墙趾A点的力臂（M ）;其它符号同前。4.3墙身应力验算a=W/2bqu/2Kqt= （ EA-W1u ） /2b v （tgq+c）/K式中OT所验算截面处的法向应力、剪应力（N/MM2 ）:W1验算截面以上部分的墙重（N ）;qS c一水泥土的抗压强度（N/MM2 X内摩擦角

16、（、内聚力（N/MM2 ）。5、支护施工过程中应注意的问题: 5.1钻孔机就位后，必须平稳，确保施工中桩孔的垂直度。 为准确控制钻孔深度，应在桩机机架上作出控制，深度的 标尺，以便在施工中的做好深度记录。5.2桩位处的松散土回落孔中；5.3钻孔完成后，应立即检查成孔质量，成孔质量必须符合 质量标准；5.4施钻完的孔内应在12小时内灌注完混凝土； 5.5钢筋笼慢慢放入孔内，不得碰撞桩孔四周土壤，到四周 混凝土保护层相同；5.6桩混凝土灌注充盈系数为1.1 ；5.7灌注混凝土时应遵守下列有关规定:a）在灌注混凝土前，应对孔径，孔深，成孔垂直度 等进行实测，不合格者应及时处理；b） 混凝土中掺入早强

17、减水剂，坍落度选用8-10CM。6、实例:哈尔滨地区地质情况较好，南岗地区粘土居多且地下水位较低。可采用放坡与支护联合使用支挡型式如在坑底加设砂袋，或用脚手支护；道里、道外地区属沿江地区地 下水位较高。首先考虑降水方案，且支护结构应具备一定 的挡水能力。如用钻孔灌注桩与深层搅拌水泥土挡墙联合 使用，前者刚度好后者挡水效果好，或使用地下连续墙壁 使之成为地下结构一部分，支护效果好。某工程位于道里区买卖街与石头道街交汇处。沿买 卖街方向长32.54沿石头道街方向长28.94M基坑深度 -6.9M。采用桩径600MM，桩长12M桩间距800MM桩 上设通长连梁。设两处井点降水为防止井点堵塞将井点范围

18、2M*2M范围内桩取消。以上支护方案经严密计算周密布置，在工程实际施工过程中效果良好，经一年多使用证实了该方案是可行的。、在深基坑内作业人员的安全措施:1、深基坑上、下应先挖好阶梯或支撑靠梯或开斜坡道,并采取防滑措施，禁止踩踏支撑上下。基坑四周设安全栏杆。2、2、基坑开挖时两人操作间距应大于2.5M，多台机械开挖，挖土机间距应大于10M。在挖土机工作范围内，不许进行其他作业。挖土应由上而下逐层进行，严禁先挖 坡脚或逆坡挖土。3、3、人工吊运土方时，应检查起吊工具，绳索是否牢靠。吊斗下面不得站人，卸土堆应离开坑边一定距离，以防造成坑壁坍方。4、 重物距土坡安全距离：汽车不小于3M ；马车不小于2M ；起重机不小于4M，土方堆放不小于1M，堆土高度不超过1.5M材料堆放应不