第二講土方、基坑支護工程施工工藝及控制要點一、土方工程1、土方施工主要內容土方工程是建筑工程施工的主要子分部工程之一，它包括土方開挖、回填、運輸等施工過程，以及排水、降水、護坡等輔助工作。根據土按開挖和回填的幾何特征，土方開挖分為場地平整、挖基槽、挖基坑、挖土方等。厚度在300mm以內的挖填及找平稱為場地平整。挖土寬度在3m以內，且長度等于或大于寬度3倍者稱為挖基槽.挖土底面積在20tf以內，且底長為底寬3倍以內者稱為挖基坑。山坡挖土或地槽寬度大于3m,坑底面積大于20tf或場地平整挖填厚度超過300mm者稱為挖土方.2、土的分類建筑施工中，按土石的堅硬程度、開挖的難易將土石分為八類。3、特殊性土的特性4、土方開挖的施工準備工作5、土方開挖放坡不加支撐的容許深度當土質為天然濕度、構造均勻，水文地質條件良好（即不會發生坍塌、移動、松散或不均勻下沉），且無地下水時，開挖基坑可不必放坡，采取直立開挖不加支護，但挖方深度應按表1的規定，基坑寬應稍大于基礎寬.如超過表2的規定的深度，但不大于5m時，應根據土質和施工具體情況進行放坡，以保證不塌方,其最大容許坡度按表3采用.放坡后基坑上口寬度由基礎底面寬度及邊坡坡度來決定，坑底寬度每邊應比基礎寬出30?50cm，以便于施工操作。6、深基坑開挖6.1開挖方案選擇基坑工程設計方案的第一步是選擇開挖方案，不同的開挖方法適用于不同的場合，不同的的開挖方法對圍護結構和支撐體系也提出不同的要求.基坑開挖方法首先可分為放坡開挖和有圍護開挖兩類，在有圍護開挖中又可分為無支撐開挖和有支撐開挖兩類，有支撐開挖方法按照開挖在平面和立面上的不同安排又可以分為中心島開挖、溝壕式開挖、逆作法（或半逆作法）開挖等不同的方法。（1）放坡開挖放坡開挖的直接費用最少，而且為主體工程創造了比較寬敞的施工作業空間，因而工作面寬，工期也比較短，如果條件允許，放坡開挖應該是首選的方案。決定采用放坡開挖的因素主要是周圍場地和開挖深度的限制。比如：放坡需要占用比較大的場地，在城市建設區往往沒有這個條件；由于坡體不可避免地會產生一定的位移，如果在場地附近有建筑物或市政管線不能承受較大的變形，亦常常限制了放坡開挖方法的采用。開挖深度也是一個制約條件,但開挖深度是相對于土質而言的，如土質比較好，坡度可以比較陡，占用場地也比較小，深度限制就不那么明顯；在軟土地區，由于土質軟弱,放坡開挖深度就不能太深，對于軟土中的放坡開挖，有的認為只要坡度足夠平坦就能保持放坡基坑的穩定，其實，這是一種誤解，放坡開挖的基坑穩定性不僅是指坡面的穩定，也包括坑的穩定，坡度足夠平坦只能保持坡面穩定，但無法避免深層的滑動。若開挖深度過大，不管坡面多平坦，仍然可能發生整體失穩。采用放坡開挖方案時，如整體穩定性得到保證，但因受場地限制，只能取用較陡的坡度;如坡面的穩定性不能得到保證時，則可采用土釘墻的方案。土釘墻從受力機理上講不同于無支撐的自立式擋土墻，而是屬于坡面加固處理的一種方法，通過加強土體共同受力的方式來保持坡面的穩定性，屬于自承支護體系。如果坑底土質比較差，整體穩定性不足，則土釘墻的方案就不能采用。（2）無支撐開挖當不能采用放坡開挖方案時，必須選用圍護結構以支承坑外的土體。在可能的條件下,應盡可能采用無支撐開挖的方案，因為這種方案能提供比較開闊的坑內施工條件，便于挖土、運土以及地下室的施工，同時，也比較經濟。實現無支撐開挖有以下幾種方法：（3）有支撐的開挖在不具備采用土層錨桿條件的場地，深基坑只能采取有支撐開挖的方案，但是深基坑的平面尺寸一般都比較大，給支撐的設置帶來了困難。由于支撐和挖土的工序互相制約，形成許多各具特色的支護開挖方案.1）分層開挖分層支護法：這是最基本的方法，按照結構受力分析和便于施工的原則確定每道支撐的位置，在深度方向分層挖土與支撐設置交替施工。設計時要按照上述工況進行分別驗算，施工時要嚴格按照設計規定的程序實施，才能保證圍護結構的穩定性和控制變形。在平面上按設定的挖土與設置支撐流程由一側向另一側推進，也可以由中部向兩側推進。對于軟土地區環境要求特別嚴格的基坑工程，為了盡可能減少圍護結構的變形，將每一層開挖和支撐所需的時間壓縮在規定的很短時間內，例如對鋼支撐規定開挖后必須在24h內支撐完畢，對混凝土支撐放寬到48h。2）中心島法：對于平面面積很大的基坑，采用分層開挖、分層支護的方法，在技術和經濟上都不太合理。由于支撐的長度很長，為了增大支撐剛度，需要加大支撐截面和側向支撐，使支撐的造價很高，而且每一層平面的挖土量也很大，前后延續的時間比較長，這就需要在平面上加以劃分。中心島法是平面劃分的一種考慮，它結合將厚底板分設后澆帶的劃分，將平面分成兩個部分，中心部分先施工，此時先施工的面積比較小，而且具有放坡的余地，可以在坑內按照放坡辦法施工，在中心部分澆注底板以及地下室的部分結構（如核心筒、剪力墻或柱）以后，再分層開挖四周的留土，分層將支撐連接到已建成的底板或地下室的構件上去.當基礎平面長寬比較接近且設計采用環形邊撐或角撐時,由于基坑中間留有大面積無支撐空間，則宜采用預留中心土墩的方法，即先挖周邊支撐下的土方，最后挖中心土墩的土方。此時，不僅土方開挖方便，且有利于多臺挖土機接駁運土，見圖2-8。組合型的開挖方案在方案設計時，可以根據工程的具體情況將上述幾種方法加以組合，以發揮各自的優點，形成最經濟合理的方案?？梢栽诹⒚嫔辖M合，如圖2—5所示，也可以在平面上組合。7、回填土方工程7。1、回填土料的要求7.1.1一般要求1）填土應分層進行，并盡量采用同類土填筑。如采用不同土填筑時，應將透水性較大的土層置于透水性較小的土層之下，不得將各種土混雜在一起使用，以免填方內形成水囊。2）當填土位于傾斜的山坡上時，應將斜坡挖成階梯狀，以防填土橫向位移。3）填土必須具有一定的密實度，以避免建筑物的不均勻沉陷。4）土的最優含水量和最大干密度應符合設計或規范要5）《民用建筑工程室內環境污染控制規范》GB50325—2001強制性條文4.2.7規定：當一類民用建筑工程場地土壤中氡濃度大于或等于50000Bq/m3，或土壤表面氡析出率大于或等于0.3Bq/m2。s時，應進行工程場地土壤中的鐳-226、釷-232、鉀-40比活度測定。當測定結果表明內照指數（IRa）大于1.0或外照指數（IY）大于1.3時，工程場地土壤不得作為工程回填土使用.7。1。2無限制使用的土料1）碎石類土、砂土和爆破石渣，可用作表層以下填土土料。2）含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填土土料。3）采用碎石類土或爆破石渣作填料時，其最大粒徑不得超過每層鋪填厚度2/3（當采用振動碾時，不得超過每層鋪填厚度的3/4）。7.1.3有限制使用的土料1）碎塊草皮和有機質含量大于8%的土，僅用于設計無壓實要求的填方。2）淤泥和淤泥質土一般不能作填料應用于有壓實要求的填方，但在軟土或沼澤地區，經過降水或挖出晾曬等方法,可用于填方中的次要部位.7.1。4不得采用的土料1）含有大量的“米粒，，狀土，不宜作填土用.2）含有大量有機物的土，石膏或水溶性硫酸鹽含量大于5%的土，凍結或液化狀態的泥巖、黏土或粉狀砂質黏土等，一般不能作填土之用.7。2、填方每層鋪土厚度和壓實遍數填方每層鋪土厚度和壓實遍數見表2—31。細節：填土的壓實系數（密實度）要求填土的壓實系數（密實度）要求見表2-32。7.3、填土施工要點7。3。1填土含水量的控制填土土料的含水量的大小，直接影響夯實（碾壓）質量，在夯實（碾壓）前應做試驗，以得到符合密實要求條件下的最佳含水量和最少夯實（碾壓）遍數。土料含水量一般以手握成團、落地開花為宜。各種土的最佳含水量見表2-35。7.3.2填方的施工要點二、基坑支護1、常用的基坑支護形式在基坑（槽）或管溝工程等開挖施工中，如挖方較深、土質較差或有地下水滲流等，現場不宜進行放坡開挖，施工有可能對臨近建（構）筑物、地下管線、永久性道路等產生危害時，應對基說槽）、管溝進行支護后再進行開挖。目前常用的基坑支護形式有：1.1淺基坑的支撐形式和方法（1）間斷式水平支撐1）間斷式水平支撐的適用范圍：干土或天然濕度的粘土類土，且挖土深度在2m以內。2）間斷式水平支撐的支撐方法：兩側擋土板水平放置，用撐木力木楔頂緊，挖一層土,支頂一層。3）間斷式水平支撐的支撐簡圖（圖3—56）。（2）斷續式水平支撐1）挖掘濕度小的黏性土，且挖土深度小于3m時。2）擋土板水平放置，相互留出間隙，然后兩側同時對稱立上豎方木，再用工具式橫撐上下頂緊.3）斷續式水平支撐的支撐簡圖見圖3-57。（3）連續式水平支撐1）連續式水平支撐的適用范圍：挖掘較潮濕的或散粒的土，且挖土深度小于5m時。2）連續式水平支撐的支撐方法：擋土板水平放置。相互靠緊，不留間隔，然后兩側同時對稱立上豎方木，上下各頂一根撐木，端頭加木楔頂緊。3）連續式水平支撐的支撐簡圖見圖3—58。4）連續式垂直支撐1）連續式垂直支撐的適用范圍：挖掘松散的或濕度很高的土（挖土深度不限）。2）連續式垂直支撐的支撐方法:擋土板垂直放置。然后每側上下各水平放置方木一根，用撐木頂緊，再用木楔頂緊。3）連續式水平支撐的支撐簡圖見圖3—59。5）錨拉支撐1）錨拉支撐的適用范圍：開挖較大的基坑或使用較大型的機械挖土,且不能安裝橫撐時.2）錨拉支撐的支撐方法：擋土板水平頂在柱樁的內側，柱樁一端打人土中，另一端用拉桿與遠處錨樁拉緊,擋土板內側回填土。3）錨拉支撐的支撐簡圖見圖3—60.1.2深基礎邊坡的土壁支撐形式和支撐方法（1）鋼構架支護1）鋼構架支護的適用范圍：在軟弱土層中開挖較大，較深的基坑，而不能用一般支護方法時.2）鋼構架支護的支撐方法：在開挖的基坑周圍打板樁，在柱位置打入暫設的鋼柱，在基坑中挖土，每下挖3?4m，裝上一層幅度很寬的構架式橫撐。挖土在鋼構架網格中進行.3）鋼構架支護的支撐見圖3-63。（2）地下連續墻支護1）地下連續墻支護的適用范圍:開挖較大、較深且周圍有建筑物、公路的基坑，作為復合結構的一部分;或用于高層建筑的逆筑法施工，作為結構的地下室外墻。2）地下連續墻支護的支撐方法:在開挖的基槽周圍，先建造地下連續墻，待混凝土達到規定強度后，在連續墻以內用機械或人工挖土，直挖至要求的深度。當跨度、深度不大，連續墻剛度能滿足要求時，可不設內部支撐。用于高層建筑地下室逆筑法施工，每下挖一層，把下一層梁板柱澆筑完成，以此作為連續墻的水平框架支撐。如此循環作業，直到地下室的底層全部挖完土，澆筑完成。也可加設內支撐或多道錨桿進行固定地連墻.3）地下連續墻支護的支撐見圖3—64。3）地下連續墻錨桿支護的支撐見圖3—65.（4）擋土護坡樁支撐1）擋土護坡樁支撐的適用范圍：開挖較大、較深。6m）的基坑，鄰近有建筑物，不允許支撐結構有較大的變形時。2）擋土護坡樁支撐的支撐方法：在開挖基坑的周圍用鉆機鉆孔，現場灌注鋼筋混凝土樁，待達到規定強度后。在中間用機械或人工挖土，隨挖土隨進行內撐、錨桿施工。在樁中間，土方挖成向外拱形，使其起土拱作用。如鄰近有建筑物，不能設置錨拉桿,則采取加密樁距或加大樁徑采用懸臂樁的方法進行處理.3）擋土護坡樁支撐的支撐見圖3-66。4）擋土護坡樁與錨桿結合支撐見圖3—67。5）板樁中央橫頂支撐的支撐見圖3—68。6）板樁中央斜頂支撐的支撐見圖3-69。7）分層板樁支撐的支撐見圖3—70。2、基坑工程施工的一般規定2.1施工準備基坑（槽）、管溝開挖前應做好下述工作：1）基坑（槽）、管溝開挖前，應根據支護結構形式、挖深、地質條件、施工方法、周圍環境、工期、氣候和地面載荷等資料制定施工方案、環境保護措施、監測方案，經審批后方可施工。2）土方工程施工前，應對降水、排水措施進行設計，系統應經檢查和試運轉，一切正常時方可開始施工.2.2施工要點1）土方開挖的順序、方法必須與設計工況相一致,并遵循開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖〃的原則。2）基坑（槽）、管溝的挖土應分層進行。在施工過程中，基坑（槽）、管溝邊堆置土方不應超過設計荷載，挖方時不應碰撞或損傷支護結構、降水設施。3）基坑（槽）、管溝土方施工中應對支護結構、周圍環境進行觀察和監測，如出現異常情況應及時處理，待恢復正常后方可繼續施工。4）基坑（槽）、管溝開挖至設計標高后，應對基坑進行保護，經驗槽合格后，方可進行墊層施工。對特大型基坑,宜分區分塊挖至設計標高，分區分塊及時澆筑墊層,必要時可加強墊層。5）支撐結構的安裝與拆除順序，應同基坑支護結構的設計工況相一致。6）支撐安裝應符合下列規定：在基坑豎向平面內，土方施工應嚴格遵守分層開挖、先支撐后開挖的原則。土方分層分區開挖時，支撐可隨開挖進度分區安裝，但一個區段內的支撐應形成整體。支撐安裝應采用開槽架設。當支撐頂面需運行挖土機械時，支撐頂面的安裝標高宜低于坑內土面20?30cm，鋼支撐與基坑土之間的空隙應用粗砂回填，并在挖土機及土方車輛的通道處架設道板。7）現澆鋼筋混凝土支撐必須在混凝土強度達到設計強度80%以上，才能開挖支撐以下的土方.采用爆破法拆除支撐結構前，必須對周圍環境和主體結構采取有效的安全防護措施。8）利用主體結構換撐時，應符合下列要求：主體結構的樓板或底板混凝土強度達到設計強度的80%以上。在主體結構與圍護墻之間設置可靠的換撐傳力構造。在主體結構樓蓋局部缺少部位，應在適當部位設置臨時支撐系統。支撐截面應按換撐傳力要求，由計算確定.當主體結構的底板和樓板分塊施工或設置后澆帶時，應在分塊或后澆帶的適當部位設置可靠的傳力構件。9）立體穿過主體結構底板以及支撐結構穿越主體結構地下室外墻的部位，必須采用可靠的止水構造措施。10）鋼支撐預加應力的施工應符合下列要求：千斤頂必須有計量裝置。施加預應力的機具設備及儀表應由專人使用和管理，并定期維護校驗，正常情況下每半年校驗一次，使用中發現有異?，F象應重新校驗。支撐安裝完畢后，應及時檢查各節點的連接狀況，經確認符合要求后方可施加預壓力，預壓力的施加宜在支撐的兩端同步對稱進行。預壓力應分級施加，重復進行；一般情況下，預壓力控制值不宜小于支撐設計軸力的5