地铁基坑开挖施工技术培训（PPT66）

基坑开挖挖施工技技术培训训地下水根根据其埋埋藏条件件和赋存存形式可可分为包包气带水水、潜水水、承压压水、空空隙水、、裂隙水水、岩溶溶水。潜潜水和承承压水是是基坑开开挖施工工中降水水的主要要对象和和危害源源，饱和和软土的的空隙水水也是基基坑开挖挖降水对对象之一一。降水井根根据使用用目的分分成两类类，一类类是疏干干井，其其设置目目的是疏疏干基坑坑内水体体，将基基坑水位位控制在在坑底以以下0.5~1.0米，方便便挖掘机机和工人人在坑内内施工作作业，有有利于坑坑内土体体的边坡坡稳定，，防止坑坑内土体体滑坡，，另一类类是减压压井，其其设置目目的是降降低承压压含水层层的承压压水水头头，防止止基坑底底部发生生突涌，，确保施施工时基基坑底板板的稳定定性，同同时尽量量减少由由于降水水引起的的地表沉沉降。疏干井井井底一般般设置在在基坑开开挖面以以下5米，减压压井井底底一般深深入目标标含水层层3-5米。3.1、基坑降降水、排排水第三节基基坑降降水、排排水与土土方开挖挖基坑开挖挖过程中中常见的的不良水水文地质质现象及及危害主主要表现现为流砂砂、管涌涌和突涌涌。减压井布布置原则则：根据据水文资资料、地地下水渗渗流理论论计算承承压井理理论影响响半径，，根据影影响半径径布置减减压井位位，使井井位影响响范围涵涵盖整个个目标降降水基坑坑。观测井布布置原则则：观测测降水基基坑周边边水位变变化，在在此基础础上，观观测井宜宜设置在在围护墙墙结构缺缺陷处。。相关概念念：含水层：：能透过过和给出出相当水水量的地地层。隔水层：：不能透透过和给给出水量量，或透透水和给给水均微微不足道道的地层层。透水层：：能透水水但给出出水量微微弱的地地层。潜水：位位于最上上层具有有自由水水面的含含水层中中的水。。没有或或仅有局局部隔水水顶板，，故不承承压。它它受大气气降水补补给并与与地表水水联系密密切。承压水：：指充满满于上下下2个隔水层层之间的的含水层层中的水水。疏干井：：用于降降低潜水水水位的的降水井井管。减压井：：用于降降低承压压含水层层水头的的降水井井管。第三节基基坑降降水、排排水与土土方开挖挖3.1基坑降水水、排水水第三层承承压水，，该层不不透水，，为隔水水层，埋埋藏较深深，为隔隔水层，，该层含含水称为为承压水水。第一层微微承压水水，主要要以粘土土层或淤淤泥质粘粘土为隔隔水顶底底板，但但该层分分布不完完整，基基本上可可以通过过潜水进进行互换换补给，，可以概概化为潜潜水层，，同时该该层也较较小的补补给了第第二层承承压水，，也称为为透水层层。第二层微微承压水水，该层层通过上上层较小小的补给给，基本本上具备备隔断与与之相邻邻的上下下含水层层，该层层层称为为隔水层层，中间间的水系系所在层层称为承承压水。。潜水（该该层本身身含水，，并通过过大气降降水补给给，并通通过直接接补给补补给下层层微承压压水。天津地区区施工所所考虑水水系示意意图，只只供参考考，具体体根据施施工本身身特点进进行降水水施工。。第三节基基坑降降水、排排水与土土方开挖挖3.1基坑降水水、排水水流砂：指土的松松散颗粒粒被地下下水饱和和后，由由于水头头差的存存在，动动水压力力使松散散颗粒产产生悬浮浮流动。。管涌：地地基土在在具有一一定渗流流速度的的水流作作用下，，其细小小颗粒被被冲走，，土中的的空隙逐逐渐增大大，慢慢慢形成一一种能穿穿越地基基的细管管状渗流流通道，，从而掏掏空地基基或坝体体，使之之变形失失稳。突涌：当基坑坑下有承压含含水层存在时时，开挖基坑坑减少了含水水层上覆不透透水层的厚度度，当它减小小到一定程度度时，与承压压水的水头压压力不能平衡衡时能顶裂或或冲毁基坑底底板造成突涌涌。3.1.1、降水井施工工第三节基坑坑降水、排水水与土方开挖挖3.1基坑降水、排排水某工程井管以以及钻机钻进进图片某工程下放井井管图片止水为了防止上部部土层中的水水沿砾料进入入抽水井内，，在降压井填填砾顶部填5.00m厚的优质粘土土球止水，由由于优质粘土土球为特制粘粘土球，有一一定的自重，，会迅速下沉沉至底部，另另外粘土球在在沉底后会发发散膨胀，从从而保证充填填密实，从而而保证了止水水效果。其上上再用粘土填填实，一直填填到地面。用用粘土回填止止水时，粘土土的块度不大大于100mm，以防止孔内内架空回填不不到位。第三节基坑坑降水、排水水与土方开挖挖3.1基坑降水、排排水优化降水方案案分仓隔断墙设设置示意图降水设备顶部部降水设备底部部降水设备侧面面降水设备示意意图3.1.3、生产性降水水试验1、试验目的、、目标（1）通过抽水试验验，测定疏干干井和减压井井实际涌水量量，并合理配配置水泵型号号。（2）通过抽水试验验，监测基坑坑内外水位的的实际变化。。（3）根据抽水试验验，并依据不不同挖土的工工况条件，细细化承压水抽抽水运行步骤骤，制定挖土土工况与承压压水抽水运行行方案。（4）通过群井抽抽水试验，检检验基坑周围围排水系统排排水能力。（5）通过减压井井回水试验，，确定基坑减减压降水最长长断电时间。。（6）通过基坑抽抽水试验，定定性检验地连连墙是否存在在渗漏。（7）通过基坑抽抽水试验，定定性检验各地地层之间是否否存在越流补补给关系。2、试验原理简简述步骤（1）启动基坑内内所有疏干井井，持续抽水水至单井出水水量相对稳定定，继续抽水水3~5天。同步观测测记录单井出出水量、坑内内减压井水位位变化、坑外外观测井水位位变化。此步抽水试验验目的旨在通通过降水检验验基坑开挖面面以上地连墙墙是否存在渗渗漏，同时进进一步验证第第一微承压含含水层和第二二微承压含水水层之间的水水力联系。第三节基坑坑降水、排水水与土方开挖挖3.1基坑降水、排排水步骤（2）启动基坑内内单口减压井井，持续抽水水至单井出水水量相对稳定定后继续抽水水1天。同步观测测坑内观测井井和坑外观测测井。试验目的：①①检验减压井井单井出水量量和影响半径径；②检验地地连墙在抽水水井目标抽水水层位置是否否存在渗漏；；③检墙抽水水井目标抽水水层是否与其其他含水层存存在跃层补给给④确定基坑坑启动减压井井后最长断电电时间。步骤（3）同时启动坑坑内所有疏干干井和减压井井，按照基坑坑开挖至坑底底所需最大单单井出水量进进行水泵配置置。试验目的：①①检验基坑开开挖降水按最最大负荷运行行所需的最大大用电负荷；；②检验基坑坑按照最大出出水能力进行行降水，周边边排水设施是是否满足要求求。3.1.4、降水运行管管理1）、封井原则则①减压井停止止降水水位恢恢复试验，若若三天内水位位上不到底板板下面1.0m，减压井内抽抽干压浆封井井。若三天内内水位恢复到到底板底平面面，减压井预预留，与设计计研究封井措措施和时间。。②减压井封闭闭前应请设计计单位验算基基础及结构抗抗浮力，降水水结束前将向向设计、监理理及建设方递递交封井报告告和申请。③降水整体结结束由总包单单位开具停止止降水的通知知书。第三节基坑坑降水、排水水与土方开挖挖3.1基坑降水、排排水2）、封井范围围基坑降水井有有两种类型：：即减压井和和疏干井。疏干井可随开开挖进度和深深度将井管割割除或拔除，，在挖至坑底底后，停止抽抽水，待一段段时间后疏干干井水位没有有回复或恢复复相对较慢，，此类井可以以在施做垫层层时一并灌注注混凝土或粘粘土实施封井井。如果部分分疏干井在停停止抽水后水水位恢复相对对较快，可将将此部分疏干干井预留，待待大底板施工工完成后参照照减压井方法法封井。疏干干井原则上是是在基坑开挖挖至坑底后便便实施时封井井，也可以按按照1000m2预留一口疏干干井作为结构构上的卸压孔孔使用，预留留疏干井应根根据现场实际际情况，最后后一口疏干井井封井一般在在底板浇筑完完成，强度达达到85%即可实施封井井，疏干井封封井无需进行行抗浮验算。。3.1.5、基坑排水注注意事项（1）集水明排可可采用排水沟沟和集水井排排水。（2）排水沟、集集水井截面根根据排水量确确定，抽水设设备可根据排排水量大小及及基坑深度确确定第三节基坑坑降水、排水水与土方开挖挖3.1基坑降水、排排水3.2、基坑土方开开挖3.2.1、基坑开挖前前的准备工作作（1）深基坑开挖挖前应完成条条件验收工作作，并报市安安监总队备案案，缴纳深基基坑风险保证证金、文明施施工措施费。。（2）完成基坑施施工方案的评评审、论证工工作。（3）开挖前应对对存在质量缺缺陷的围护结结构进行补强强处理。（4）探查基坑内内是否存在地地质探孔，对对存在的地质质探孔进行补补强处理。（5）基坑开挖前前应根据支护护结构特点并并结合周边环环境、工程地地质、水文地地质条件等进进行风险因素素分析，制定定相应的应急急预案及应对对措施，并按按应急预案落落实材料、机机械、设备等等物资并进行行应急演练和和加强巡视与与监测。3.2.2、基坑开挖的的一般规定与与注意事项（1）按照“分层层、分段、分分块、对称、、平衡、限时时”，“先撑撑后挖”的方方法确定开挖挖顺序。（2）施工道路布布置、材料堆堆放、挖土顺顺序、挖土方方法等应减少少对周边环境境、支护结构构、工程桩的的不利影响。。（3）基坑开挖应应采用全面分分层开挖或台台阶式分层开开挖的方式，，分层厚度不不应大于4米，开挖过程程中的临时边边坡坡度不宜宜大于1:1.5。（4）每层开挖前前，应进行探探挖。对关键键工序的工作作时间进行严严格控制，以以保证土体卸卸载后无支护护暴露时间不不大于12小时。（5）机械挖土时时，坑底以上上200mm至300mm范围内的土方方应采用人工工修底的方式式挖除，放坡坡开挖的基坑坑边坡应采用用人工修坡方方式挖除，严严禁超挖。（6）临近基坑边边的局部深坑坑宜在大面积积垫层完成后后开挖。（7）机械挖土应应避免对工程程桩产生不利利影响，挖土土机械不得直直接在工程桩桩顶部行走，，挖土机械严严禁碰撞工程程桩、围护墙墙、支撑、立立柱和立柱桩桩、降水井管管、监测设施施等，其周边边200mm至300mm范围内的土方方应采用人工工挖除剔凿。。（8）工程桩应随随土方开挖分分层凿除设计计标高以上部部分；工程桩桩顶处理宜在在垫层浇筑完完毕后进行。。（9）当基坑较大大且深浅不同同时，应先进进行浅区部分分的开挖，待待浅区部分达达到稳定安全全部位后再进进行深区部分分开挖。当两两个基坑相邻邻时，应先进进行深坑的挖挖槽作业，待待其达到稳定定安全部位后后，再进行浅浅基坑的施工工。当基坑两两侧土压力差差较大时，应应对土压力较较大的一侧进进行卸载。（10）基坑周边禁禁止长时间存存放渣土以及及其他载重大大的物资设备备。3.2.3、基坑开挖方方式（1）岛式土方开开挖。（2）盆式土方开开挖。（3）狭长型基坑坑纵向分层分分段开挖狭长型基坑可可采用纵向分分层分段开挖挖方式斜面应应设置多级边边坡，分段长长度宜为3米至8米，分层厚度度宜为3米至4米。纵向斜面面边坡总坡度度不应大于1:3.0，各级边坡坡坡度不应大于于1:1.5，各级边坡平平台宽度不应应小于3.0米；多级边坡坡超过二级应应设置加宽平平台，加宽平平台宽度不应应小于9.0米，加宽平台台之间的土方方边坡不应超超过二级，纵纵向斜面边坡坡长时间暴露露时宜采取护护坡措施。每每层每段开挖挖和支撑形成成的时间应符符合设计要求求。纵向斜面分层层分段开挖至至坑底时，应应按照设计要要求和基础底底板施工缝设设置要求及时时进行垫层和和基础底板浇浇筑，基础底底板分段浇筑筑的长度不宜宜大于25米，基坑暴露露长度不宜大大于50米。狭长形基坑一一般采用放坡坡开挖，可采采用一端向另另一端开挖的的方法，也可可采用从中间间向两端开挖挖的方法。第一道支撑采采用钢筋混凝凝土支撑时，，钢筋混凝土土支撑底以上上的土方可采采用不分段连连续开挖的方方法，其余土土方可采用纵纵向斜面分层层分段开挖的的方法。若基坑较深，，底部土方可可采用小挖掘掘机配合吊车车或天车的方方式出土。3.2.4、支护结构施施工1）混凝土支撑撑施工要求2）混凝土支撑撑施工实例混凝土垫层施施工图片3）混凝土支撑撑底层主筋施施工混凝土支撑主主筋采用直螺螺纹套筒连接接4）混凝土支撑撑部分箍筋及及侧面主筋施施工箍筋及侧向主主筋施工5）混凝土支撑撑剩余箍筋施施工箍筋施工图片片6）混凝土支支撑模板施施工混凝土模板板采用竹胶胶板，模板板楞木采用用4道10*10cm的方木7）混凝土支支撑模板对对拉螺栓采采用直径为为16mm的对拉螺栓栓，支撑共共采用上下下两道对拉拉螺栓，步步距为50cm。注意：在在模板施工工完成后提提前预埋隔隔离管。对拉螺栓及及十字扣件件图片8）斜向支撑撑布置在两两道支撑之之间，采用用两道支撑撑顶底交叉叉支护，步步距为1m。斜撑支护施施工图片（1）钢支撑安安装前宜在在地面进行行预拼装。。并在拼装装前检查活活络头、支支撑配件完完好。（2）钢围檩与与围护墙体体之间的空空隙应采用用混凝土、、砂浆或钢钢垫板填充充密实。（3）采用无围围檩的钢支支撑系统时时，钢支撑撑与围护墙墙体的连接接应可靠牢牢固。（4）支撑安装装完毕后，，及时检查查各节点的的连接状况况，符合要要求后方可可施加预应应力。（5）预加轴力力应均匀、、对称、分分级施加。。预加轴力力一般为设设计轴力的的30%~80%，施工时按按照设计要要求进行。。（6）预加轴力力施加过程程中应检查查支撑连接接节点，必必要时对支支撑节点用用箍筋进行行加固，预预应力施加加完毕后应应在额定压压力稳定后后予以锁定定。（7）主撑端部部的八字撑撑应在主撑撑预应力施施加完毕后后安装。（8）钢支撑使使用过程中中应进行轴轴力监测，，因为温差差、自身变变形等原因因，钢支撑撑会有一部部分应力损损失，必要要时应复加加预加轴力力；为减小小热胀冷缩缩对支撑轴轴力的影响响，在支撑撑上苫盖密密布网，降降低白天支支撑的温度度。（9）对于一级级基坑应按按下列要求求复加支撑撑预压力：：在第一次加加预压力后后12h内观测预加加轴力损失失及墙体水水平位移，，并复加预预加轴力至至设计值。。钢支撑施工工要求某工程地连连墙围护结结构图片支撑为减小小温差应力力变化而进进行密目网网苫盖某工程33m宽基坑横向向联系梁及及抱箍图片片冠梁上第一一道支撑采采用挂铁支支吊，挂铁铁由20mm厚钢板加工工、制作而而成，成型型后与钢支支撑的活动动端、固定定端的支撑撑面板焊接接，双面焊焊缝长度不不小于10cm。挂铁制作时时先按交底底图纸尺寸寸进行下料料，同时根根据钢支撑撑的活动端端、固定端端的面板尺尺寸及冠梁梁顶面与中中心高度确确定挂铁焊焊接位置。。焊接时焊焊缝应饱满满平滑，表表面不得有有气孔、夹夹渣、弧坑坑裂纹、焊焊瘤等缺陷陷，焊缝高高度不小于于10mm。冠梁挂铁与与支撑位置置图片某工程钢支支撑牛腿实实景图斜撑支座合合的制作过过程图片钢斜撑实景景图吊车吊装钢支撑采用用两点吊装装，吊点一一般在离端端部0.2L～0.25左右，吊装装时注意平平衡、稳定定，不得过过快，以免免碰撞已架架设的钢支支撑造成钢钢支撑掉落落发生安全全事故。根根据现场施施工条件，，采用50t履带吊吊装装，吊装方方法分别见见图所示。。钢管支撑安安装方法示示意图⑥、楔紧锁锁定预加轴力完完成后，活活动端后部部滑移长槽槽与钢管端端面之间的的空隙采用用钢楔块垫垫塞紧密，，然后拆除除千斤顶。。钢楔锁定图图片3.2.6、常见问题题应急处置置1、地下连续续墙墙面及及接缝发生生渗漏处理理措施土方开挖后后基壁出现现渗水或漏漏水，如渗渗水量较小小，不影响响施工也不不影响周边边环境的情情况，可采采用坑底设设沟排水的的方法。对对渗水量较较大，但没没有泥沙带带出，造成成施工困难难，对周围围影响不大大的情况，，可采用引引流、修补补方法。具具体情况如如下：A.地下连续墙墙缝（洞））渗流处理理基坑开挖过过程中，如如地下连续续墙缝（洞洞）出现渗渗流现象，，不具有明明显水压力力，可以注注聚氨脂进进行封堵，，或对地下下连续墙面面进行剔凿凿清理，然然后用堵漏漏灵或快硬硬水泥封堵堵。B.地下连续墙墙缝（洞））轻微管涌涌处理基坑开挖过过程中，如如地下连续续墙缝（洞洞）出现轻轻微管涌，，具有较明明显的水压压力，可以以用以下图图示方法处处理：处理步骤（1）剔凿清理理漏水点（（满足设置置导流管和和粘连封堵堵材料即可可）。（2）插设导流流管。（3）涂抹封堵堵材料（堵堵漏灵、快快硬水泥））。（4）封堵导流流管。（5）在地下连连续墙外侧侧注浆处理理或在地下下连续墙内内侧漏水点点下方水平平注浆处理理。C.地下连续墙墙缝（洞））严重管涌涌处理基坑开挖过过程中，如如地下连续续墙缝（洞洞）出现严严重管涌，，具有明显显水压力。。这种情况况，用第二二种方法封封堵有难度度。处理步骤:（1）如地下连连续墙面有有较明显突突出不平现现象，简单单进行剔凿凿处理。（2）把预先加加工好的封封堵钢板贴贴置于地下下连续墙面面上，漏水水点与导流流钢管正对对，水流通通畅。（3）打入膨胀胀螺栓，使使封堵钢板板固定牢固固。地下连续墙墙缝（洞））严重管涌涌处理示意意图地下连续墙墙缝（洞））严重管涌涌处理现场场图开挖面阴角角部位管涌涌处理2、支护结构构变形处理理基坑开挖后后，支护结结构发生一一定的位移移是正常的的，但如果果位移过大大，或位移移发展过快快，则往往往会造成较较严重的后后果。如发发生这种情情况属于橙橙色预警情情况，应与与业主共同同邀请专家家，对险情情应对措施施展开研究究讨论。根根据经验一一般措施有有：第一，加快快垫层施工工、加厚垫垫层厚度，，采取“随随挖随浇””的方法，，是最经济济的措施之之一，它对对于制止位位移发展也也有一定作作用。为尽尽早发挥垫垫层的“水水平支撑””作用，应应适当提高高混凝土的的强度等级级，掺入早早强剂。垫垫层配筋应应置于垫层层上表面，，数量酌情情而定。第第二，进行行坑底加固固，如采用用注浆、高高压喷射注注浆等。第三，基坑坑随挖随浇浇，对基坑坑挖土合理理分段，每每段土方开开挖到底后后及时浇筑筑垫层4、基坑支撑撑失稳应急急措施如发生这种种情况属于于红色预警警情况，应应与业主共共同邀请专专家，对险险情应对措措施展开研研究讨论。。根据经验验一般措施施有：A疏散险情现现场及周边边建筑物内内的人员。。B通知相关管管线单位进进行管线监监护和处置置。C会同交警部部门对周边边道路进行行交通疏解解。D如果基坑未未坍塌，在在失稳的钢钢支撑旁加加设钢支撑撑，并施加加预应力，，同时对周周围支撑复复查，查找找支撑失稳稳原因，防防止失稳现现象扩散。。E如果基坑已已坍塌，立立即对基坑坑坍塌处回回填土方，，并清理基基坑周边的的超载，如如果围护结结构背后发发生土体流流失，要立立即填充砂砂或砼，同同时对周围围支撑复查查，防止失失稳现象扩扩散。3.2.7、减少周边边沉降的控控制方法（1）加强围护护结构的施施工质量（（2）优化降水水设计（3）遵循时空空效应，坚坚持先撑后后挖的原则则（4）加强周边边环境的监监测施工监测一、监测的的目的及内内容1、监测目的的：（1）、通过将将监测数据据与预测值值作比较，，判断上一一步施工工工艺和施工工参数是否否符合或达达到预期要要求，同时时实现对下下一步的施施工工艺和和施工进度度控制，从从而切实实实现信息化化施工；（2）、通过监监测及时发发现围护施施工过程中中的环境变变形发展趋趋势，及时时反馈信息息，达到有有效控制施施工对建(构)筑物、道路路、管线影影响的目的的；（3）、通过监监测及时调调整支护系系统的受力力均衡问题题，使得整整个基坑开开挖过程能能始终处于于安全、可可控的范畴畴内；（4）、通过监监测及早发发现基坑周周边地下水水位变化问问题，并进进行及时、、有效的降降排准备工工作，防止止施工中发发生大面积积涌砂、流流泥现象；；（5）、将现场场监测结果果反馈设计计单位，使使设计能根根据现场工工况发展，，进一步优优化方案，，达到优质质安全、经经济合理、、施工快捷捷的目的；；（6）、通过跟跟踪监测，，使施工科科学有序，，保障基坑坑始终处于于安全运行行的状态。。2、监测内容容在进行基坑坑开挖及支支护施工过过程中，每每个分步开开挖的空间间几何尺寸寸和开挖部部分的无支支撑暴露时时间，都与与围护结构构、土体位位移等存在在较强的相相关性。这这就是基坑坑开挖中经经常运用的的时空效应应规律，做好监测测工作可以以可靠而合合理地利用用土体自身身在基坑开开挖过程中中控制土体体位移的潜潜力，从而而达到保护护环境、最最大限度保保护相关方方面利益。。按照设计要要求及工程程特点确定定主要的监监测项目如如下：基坑监控量量测项目表表二、监测频频率1、监测频率率的确定基坑监测频频率的确定定应满足能能系统反应应监测对象象所测项目目的重要变变化过程而而不遗漏其其变化时刻刻的要求。。监测频率率应综合考考虑基坑及及地下工程程的不同施施工阶段及及周边环境境、自然条条件变化和和当地经验验而确定。。2、现现场场仪仪器器监监测测频频率率现场场仪仪器器监监测测的的监监测测频频率率（1）监监测测数数据据达达到到报报警警值值。。（2）监监测测数数据据变变化化较较大大或或者者速速率率加加快快。。（3