第一章基坑土方开挖监测.pptx

基坑工程成败与否也在一定程度上有赖于基坑挖土：p土方数量大的基坑，基坑工程工期的长短在很大程度上取决于挖土的速度。p支护结构的强度和变形控制是否满足要求，降水是否达到预期的目的，都靠挖土阶段来进行检验要详细了解施工区域的地形和周围环境；土层种类及其特性；地下设施情况；支护结构的施工质量；土方运输的出口；政府及有关部门关于土方外运的要求和规定（有的大城市规定只有夜间才允许土方外运）；优化选择挖土机械和运输设备确定堆土场地或弃土处确定挖土方案和施工组织对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护基坑土方开挖之前进行调查：挖土方式放坡挖土中心岛式（墩式）挖土盆式挖土土方开挖方案土方开挖方案 基坑土方开挖方案的选择基坑土方开挖方案的选择 基坑土方开挖方案的选择，应根据地质情况、当地气候、施工条件和周围环境等确定合理、便捷、安全经济的诸因素综合考虑确定。基坑开挖施工要点基坑开挖施工要点1.明确各单位工程的合理技术标准，根据有关的理论和方法、规范和规程，对施工过程中的各个工序、特别是对施工过程中的各个工序、特别是关键工序的基坑稳定性、支护结构的安全性以及坑周地关键工序的基坑稳定性、支护结构的安全性以及坑周地层移动和对周围建筑设施的影响程度，进行验算。层移动和对周围建筑设施的影响程度，进行验算。提出符合规定标准要求的基坑开挖和支撑施工设计。2.提出安全而合理的施工程序及施工参数。（1）有支护（锚拉）的基坑要分层开挖，分层数为基坑所设支撑道数加一。每挖一层及时加好道支撑或设好一道锚杆。当采用土钉墙或喷锚网支护方案时，应按设计每挖一层土做一层支护、随挖随支护；（2）有内支撑的基坑，每层土的开挖，对同时开挖的部分，其位置和深度，以保持对称为原则，防止基坑支护结构承受偏载；（3）保证支撑、围檩或拉锚的施工质量，科学组织、精心施工；（4）规定施工场地、土方、材料、设备的堆放场地及数量，限定基坑旁边的超载；（5）确保排水、堵水及降水的措施，严防围护墙体发生水土流失而导致基坑失稳；（6）合理确定地基加固的范围、质量要求及检验方法；（7）选择满足出土数量和时间要求的开挖设备、运输车辆及道路和堆放条件；（8）提出监测设计，落实按监测信息指导施工，制定防止事故的方案。基坑开挖方法及其适用范围基坑开挖方法及其适用范围放坡挖土放坡挖土放坡开挖是最经济最经济的挖土方案。当基坑开挖深度不大（软土地区挖深不超过4m；地下水位低的土质较好地区挖深亦可较大）、周围环境又允许时，经验算能确保土坡的稳定性时，均可采用放坡开挖。开挖深度较大的基坑，当采用放坡挖土时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。放坡开挖要验算边坡稳定验算边坡稳定验算边坡稳定验算边坡稳定1.5m 对土质较差且施工工期较长的基坑，对边坡宜采用钢丝网对土质较差且施工工期较长的基坑，对边坡宜采用钢丝网水泥喷浆或用高分子聚合材料覆盖等措施进行水泥喷浆或用高分子聚合材料覆盖等措施进行护坡护坡。坑顶不宜堆土或存在坑顶不宜堆土或存在堆载堆载（材料或设备），遇有不可避免（材料或设备），遇有不可避免的附加荷载时，在进行边坡稳定性验算时，应计入附加荷的附加荷载时，在进行边坡稳定性验算时，应计入附加荷载的影响。载的影响。在地下水位较高的软土地区，应在降水达到要求后再进行在地下水位较高的软土地区，应在降水达到要求后再进行土方开挖，宜采用分层开挖的方式进行开挖。土方开挖，宜采用分层开挖的方式进行开挖。分层挖土厚分层挖土厚度不宜超过度不宜超过2.5m2.5m。挖土时要注意保护工程桩，防止碰撞或。挖土时要注意保护工程桩，防止碰撞或因挖土过快、高差过大使工程桩受侧压力而倾斜。因挖土过快、高差过大使工程桩受侧压力而倾斜。如有地下水，放坡开挖应采取有效措施降低坑内水位和排如有地下水，放坡开挖应采取有效措施降低坑内水位和排除地表水，除地表水，严防地表水或坑内排出的水倒流回渗入基坑严防地表水或坑内排出的水倒流回渗入基坑。基坑基坑采用机械挖土，坑底应保留采用机械挖土，坑底应保留200300mm200300mm厚基土厚基土，用，用人人工清理整平工清理整平，防止坑底土扰动。待挖至设计标高后，应清，防止坑底土扰动。待挖至设计标高后，应清除浮土，经验槽合格后，及时进行垫层施工。除浮土，经验槽合格后，及时进行垫层施工。中心中心岛（墩）式挖土（墩）式挖土中心岛（墩）式挖土，宜用于大型基坑大型基坑，支护结构的支撑型式为角撑、环梁式或边桁（框）架式角撑、环梁式或边桁（框）架式，中间具有较大空间情况下。此时可利用中间的土墩作为支点搭设栈桥土墩作为支点搭设栈桥。挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土。这样可以加快挖土和运土的速度。中心岛（墩）式挖土，中间土墩的留土高度、边坡留土高度、边坡的坡度、挖土层次要研究确定。的坡度、挖土层次要研究确定。必要时对边坡尚需加固。挖土亦分层开挖，多数是先全面挖去第一层，然后多数是先全面挖去第一层，然后中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。开挖多用中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。开挖多用反铲挖土机，反铲挖土机，如基坑深度大则用向上逐级传递方式进行装车外运。整个的土方开挖顺序，必须与支护结构的设计工况严格一致。要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖严禁超挖的原则。挖土时，除支护结构设计允许外，挖土机和运土车挖土机和运土车辆不得直接在支撑上行走和操作辆不得直接在支撑上行走和操作。挖土时应尽量缩短围护墙无支撑的暴露时间。一般对一、二级基坑，每一工况挖至规定标高后，钢支钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，混凝土支撑的完成撑的安装周期不宜超过一昼夜，混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。时间不宜超过两昼夜。对面积较大的基坑，为减少空间效应的影响，基坑土方宜分层、分块、对称、限时分层、分块、对称、限时进行开挖，土方开挖顺序要为尽可能早的安装支撑创造条件。土方挖至设计标高后，对有钻孔灌筑桩的工程，宜边破桩头边浇筑垫层，尽可能早一些浇筑垫层，边破桩头边浇筑垫层，尽可能早一些浇筑垫层，以便利用垫层（必要时可加厚作配筋垫层）对围护墙起支撑作用，以减少围护墙的变形。挖土机挖土时严禁碰撞工程桩、支撑、立柱和降水的井点管。分层挖土时，层高不宜过大，以免土方分层挖土时，层高不宜过大，以免土方侧压力过大使工程桩变形倾斜，侧压力过大使工程桩变形倾斜，在软土地区尤为重要。同一基坑内当深浅不同时，土方开挖宜先从浅基坑处开始，如条件允许可待浅基坑处底板浇筑后，再挖基坑较深处的土方。（思考为什么？）（思考为什么？）如基坑底部有局部加深的电梯井、水池等，如深度深度较大宜先对其边坡进行加固处理后再进行开挖较大宜先对其边坡进行加固处理后再进行开挖。盆式挖土盆式挖土盆式挖土是先开挖基坑中间部分的土，周围四边留土坡，土坡最后挖除。这种挖土方式的优点是周边的土坡对围护墙有支撑作用，有利于减少围护墙的变形。其缺点是大量的土方不能直接外运，需集中提升集中提升后装车外运后装车外运。中心开挖中心地下结构施工边缘土方开挖及支撑设置边缘地下结构施工 盆式开挖方法1边坡留土；2基础底板；3支护墙；4支撑；5坑底盆式挖土周边留置的土坡，其宽度、高度和坡度大小宽度、高度和坡度大小均应通过稳定验算确定。均应通过稳定验算确定。如留的过小，对围护墙支撑作用不明显，失去盆式挖土的意义。如坡度太陡边坡不稳定，在挖土过程中可能失稳滑动，不但失去对围护墙的支撑作用，影响施工，而且有损于工程桩的质量。盆式挖土需设法提高土方上运的速度，对加速基坑开设法提高土方上运的速度，对加速基坑开挖起很大作用。挖起很大作用。一、基坑开挖的时空效应 基坑开挖过程中，当某一阶段因某种原因需要暂停一段时间时，基坑围护墙体的变形、基坑周边地层的位移和沉降并末停止，而是仍在发展，直到达到稳定或引起基坑因变形过大而破坏为止。这就是基坑开挖过程中的时间效应。土方开挖的注意事项土方开挖的注意事项实践还证明，基坑围护墙体的变形、周边地层的移动还与分层、分块开挖的空间几何尺寸、围护墙无支撑暴露面积以及是否是均衡开挖等有关，分层、分块的空间几何尺寸越大、围护墙体无支撑暴露面积越大，变形也越大；开挖顺序中的对称性越差，变形也越大。这就是基坑开挖过程中的空间效应。时空效应变形地层移动空间时间深基坑工程中考虑时空效应的基坑开挖施工参数开挖施工参数（时间参数、空间参数）和施工顺序施工顺序的确定应满足以下要求：p减少开挖过程中的土体扰动范围，采用分层分块对称、均衡开挖且空间几何尺寸能最大限度地限制围护墙体的变形和坑周土体的位移与沉降。p尽量缩短基坑开挖卸荷后无支撑暴露时间。对一、二级基坑，每一工况下挖至设计标高后，钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，钢筋混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。p可靠而合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，安全、经济地解决基坑工程中稳定与变形的问题。二、先撑后挖，严禁超挖基坑开挖实施的工况与方案设计的工况必须一致，当基坑开挖至支撑设计标高处时，应开槽及时安装或制作支撑，待支撑满足设计要求后，才能继续挖土。严格按照基坑工程方案设计的工况进行开挖，先撑后挖，及时加撑，是控制基坑墙体变形和相应地面位移和沉降的保证。四、防止边坡失稳 改变原来土体的平衡状态，降低了土体的抗剪强度，易造成滑坡。为了防止边坡失稳，土方开挖应在降水达到要求后，采用分层开挖分层开挖的方式施工，分层厚度不宜超过2.5m，开挖深度超过4m时，宜设置多级平台开挖，平台宽度不宜小于1.5m，在坡顶和坑边不宜进行堆载，不可避免时，应在设计时予以考虑；工期较长的基坑，宜对边坡进行护面。边坡失稳挖深过大机械振动坑边堆载过大开挖速度大，卸载快五、防止桩位移和倾斜 对于先打桩后挖土的工程，要考虑由于打桩造成的应力积聚和基坑开挖时应力的快速释放对桩所产生的不利影响。打桩使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏，会产生挤土、孔隙水压力升高等现象，造成土中的应力积聚，如果在打桩后紧接着开挖基坑，应力的陡然释放和土体的一侧卸荷，易使土体（尤其是软土）产生一定的水平位移，造成桩位移或倾斜。为此，在群桩打设后，宜停留一段时间，并用降水设备预降水，待打桩积聚的应力有所释放、孔隙水压力有所降低，被扰动的土体重新固结后，再开挖基坑土方。桩的打设也要注意打桩顺序和打桩速率，控制每天打桩根数，减少应力积聚。挖土要分层、均衡，尽量减少开挖时的土压力差，以保证桩位正确。六、对邻近建（构）筑物及地下设施的保护在基坑开挖施工前应分析计算开挖引起的周围地层的变形大小及影响范围，详细调查邻近被保护对象的工作状况，确定其允许的地基变形参数，采取积极有效的措施，保护地层变形影响范围内的建（构）筑物和设施。安全可靠、经济合理土方开挖阶段的应急措施土方开挖阶段的应急措施围护墙渗水与漏水围护墙侧向位移发展流砂及管涌临近建筑与管线位移土方开挖有时会引起围护墙或临近建筑物、管线等产生一些异常现象。此时需要配合有关人员及时进行处理，以免产生大祸。n n对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况：坑底设沟排水的方法。n n对渗水量较大，但没有泥砂带出，造成施工困难，而对周围对渗水量较大，但没有泥砂带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况影响不大的情况：可采用“引流修补”方法。即在渗漏较严重的部位先在围护墙上水平打入一根钢管，内径2030mm，使其穿透支护墙体进入墙背土体内，由此将水从该管引出，而后将管边围护墙的薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵，待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后，再将钢管出水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时，按上面方法再进行“引流修补”。如果引流出的水为清水，周边环境较简单或出水量不大，则不作修补也可，只需将引入基坑的水设法排出即可。n n对渗、漏水量很大的情况对渗、漏水量很大的情况：应查明原因，采取相应的措施（墙后采用压密注浆方法）。1围护墙渗水与漏水2防止围护墙侧向位移发展（1）重力式支护结构 对水泥土墙等重力式支护结构，其位移一般较大，如开挖后位移量在基坑深度的1/100以内，尚应属正常，如果位移发展渐趋于缓和，则可不必采取措施。如果位移超过1/100或设计估计值，则应予以重视。首先应做好位移的监测，绘制位移一时间曲线，掌握发展趋势。重力式支护结构一般在开挖后12d内位移发展迅速，来势较猛，以后7d内仍会有所发展，但位移增长速率明显下降。如果位移超过估计值不太多，以后又趋于稳定，一般不必采取特殊措施，但应注意尽量减小坑边堆载，严禁动荷载作用于围护墙或坑边尽量减小坑边堆载，严禁动荷载作用于围护墙或坑边区域；加快垫层浇筑与地下室底板施工的速度，以减少基坑敞区域；加快垫层浇筑与地下室底板施工的速度，以减少基坑敞开时间；应将墙背裂缝用水泥砂浆或细石混凝土灌满，防止雨开时间；应将墙背裂缝用水泥砂浆或细石混凝土灌满，防止雨水、地面水进入基坑及浸泡支护墙背土体水、地面水进入基坑及浸泡支护墙背土体。对位移超过估计值较多，而且数天后仍无减缓趋势，或基坑周边环境较复杂的情况，同时还应采取一些附加措施。常用的方法有：水泥土墙背后卸荷，卸土深度一般2m左右，卸土宽度不宜小于3m；加快垫层施工，加厚垫层厚度，尽早发挥垫层的支撑作用；加设支撑，支撑位置宜在基坑深度的1/2处，加设腰梁加以支撑。水泥土墙加临时支撑（a）对撑；（b）竖向斜撑1-水泥土墙；2-围檩；3-对撑；4-吊索；5-支承型钢；6-竖向斜撑；7-铺地型钢；8-板桩；9-混凝土垫层（2）悬臂式支护结构 悬臂式支护结构发生位移主要是其上部向基坑内倾斜，也有一定的深层滑动。防止上部位移过大的应急措施防止上部位移过大的应急措施防止上部位移过大的应急措施防止上部位移过大的应急措施：加设支撑或拉锚，也可采用支护墙背卸土。防止深层滑动防止深层滑动防止深层滑动防止深层滑动：及时浇筑垫层，必要时也可加厚垫层，以形成下部水平支撑。（3）支撑式支护结构 支撑的刚度一般较大，带有支撑的支护结构一般位移较小，其位移主要是插入坑底部分的支护桩墙向内变形。为了满足基础底板施工需要，最下一道支撑离坑底总有一定距离，对一道支撑的支护结构，其支撑离坑底距离更大，支护墙下段的约束较小，因此在基坑开挖后，围护墙下段位移较大，往往由此造成墙背土体的沉陷。对于支撑式支护结构，如发生墙背土体的沉陷，主要应设法控制围护桩（墙）嵌入部分的位移，着重加固着重加固坑底部位坑底部位，具体措施有：p增设坑内降水设备，降低地下水。如条件许可，也可在坑外降水；p进行坑底加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力；p垫层随挖随浇，对基坑挖土合理分段，每段土方开挖到底后及时浇筑垫层；p加厚垫层、采用配筋垫层或设置坑底支撑。对于周围环境保护很重要的工程，如开挖后发生较大变形后，可在坑底加厚垫层，并采用配筋垫层坑底加厚垫层，并采用配筋垫层，使坑底形成可靠的支撑，同时加厚配筋垫层对抑制坑内土体隆起也非常有利。减少了坑内土体隆起，也就控制了支护墙下段位移。必要时还可在坑底设置支撑以减少位移。如果是由于支护墙的刚度不够而产生较大侧向位移，则应加强支护墙体，如在其后加设钢板桩其后加设钢板桩，或对土体进行加固等。3流砂及管涌的处理流砂等十分严重则会引起基坑周围的建筑、管线的流砂等十分严重则会引起基坑周围的建筑、管线的倾斜、沉降倾斜、沉降。对轻微的流砂现象，对轻微的流砂现象，在基坑开挖后可采用加快垫层浇筑或加厚垫层的方法“压注”流砂。对较严重的流砂对较严重的流砂应增加坑内降水措施，使地下水位降至坑底以下0.51m左右。降水是防治流砂的最有效的方法。管涌一般发生在围护墙附近，如果设计支护结构的嵌固深度满足要求。则造成管涌的原因一般是由于坑底的下部位的支护排桩中出现断桩，或施打未及标高，或地下连续墙出现较大的孔、洞，或由于排桩净距较大，其后止水帷幕又出现漏桩、断桩或孔洞，造成管涌通道所致。如果管涌十分严重管涌十分严重也可在支护墙前再打设一排钢板桩，在钢板桩与支护墙间进行注浆，钢板桩底应与支护墙底标高相同，顶面与坑底标高相同。4临近建筑与管线位移的控制 基坑开挖后，坑内大量土方挖去，土体平衡发生很大变化，对坑外建筑或地下管线往往也会引起较大的沉降或位移，有时还会造成建筑的倾斜，并由此引起房屋裂缝，管线断裂、泄漏。基坑开挖时必须加强观察，当位移或沉降值达到报警值后，应立即采取措施。对基坑周围管线保护的应急措施一般有两种方法：（1）打设封闭桩或开挖隔离沟（2）管线架空（1）打设封闭桩或开挖隔离沟打设封闭桩或开挖隔离沟前提：前提：地下管线离开基坑较远，但开挖后引起的位移或沉降又较大的情况，方式：方式：在管线靠基坑一侧设置封闭桩，为减小打桩挤土，封闭桩宜选用钢板桩、槽钢等，施打时应控制打桩速率，封闭板桩离管线应保持一致距离，以免影响管线。在管线边开挖隔离沟也对控制位移有一定作用，隔离沟应与管线有一定距离，其深度宜与管线埋深接近或略深，在靠管线一侧还应做出一定坡度。（2）管线架空管线架空对地下管线离基坑较近的情况，设置隔离桩或隔离沟既不易行也无明显效果，可采用管线架空管线架空的方法。管线架空后与围护墙后的土体基本分离，土体的位移与沉降对它影响很小。管线架空前应先将管线周围的土挖空，在其上设置支承架，支承架的搁置点应可靠牢固，能防止过大位移与沉降，并应便于调整其搁置位置。然后将管线悬挂于支承架上，如管线发生较大位移或沉降，可对支承架进行调整复位，以保证管线的安全。基坑工程检测基坑工程监测原因 基坑工程设计中，结构内力计算以及结构和土体变 形的预估与工程实际情况存在较大差异，基坑工程 设计在相当程度上依靠经验。基坑开挖施工过程中，基坑内外土体应力状态的改 变导致支护结构和土体的变形，基坑的稳定性遭到 破坏，周围环境受到不利影响。因此，基坑施工过程中，在理论分析的指导下，对基坑支护结构、基坑周围的土体进行相邻的建（构）筑物进行全面、系统的监测十分必要，能及早发现隐患，及时调整设计和施工方案，确保基坑工程施工的顺利进行。基坑工程监测的目的和内容基坑工程监测的目的和内容监监测测目目的的确保支护结构的稳定与安全，确保基坑周围建筑物、构筑物、道路及地下管线的安全与使用。指导基坑工程的施工。验证基坑设计方法，完善基坑设计理论。现场监测内容现场监测内容围护结构监测周围环境监测包括围护桩墙、支撑、围檩和圈梁、立柱、地下水位等项目包括道路、地下管线、临近建筑物、地下水位等项目基坑现场监测主要项目