第二章-大开挖基坑工程

大开挖基坑工程基坑：建造埋置的基础或地下工程时，往往需要进行土方开挖。这个由地面向下开挖的地下空间。定义:大开挖基坑工程是指不采用支撑而采用直立或放坡施工进行开挖的基坑工程；由于其费用低，工期短，是首先要考虑的开挖方式。前提2.1竖直开挖(verticalheightofverticalslope)适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。竖直开挖时坑壁自然稳定的最大临界深度可按下式估算：acKcH4Ka——主动土压力系数；当基坑侧壁顶部地表面与水平面夹角β=0时，当β0时，采用库伦主动土压力系数，为坑壁土的内摩擦角标准值；宜采用1.2~1.5的安全系数；注意：当基坑附近有超载时，应重新验算；当坑壁因吸水或失水等原因，形成裂缝时，公式不成立；对黄土及具有裂隙的胀缩性土，该式不适用。)245(2tgKa无地下水时直立开槽的允许高度土层类别坡高允许值（m）密实、中密的砂土和碎石类石（充填物为砂土）1.00硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘土1.25硬塑、可塑的粘性土和碎石类石（充填物为粘性土）1.50坚硬的粘性土2.002．2放坡开挖1.散坡开挖分类（1）无地下水的一般放坡开挖适用于地下水在开挖深度以下。（2）明沟排水放坡开挖适用于地下水为潜水型、涌水量较小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、管涌、基坑突涌的场地条件。（3）井点降水放坡开挖地下水埋深较浅、基坑开挖较深可能产生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象时，可采用井点降水放坡开挖。特别注意降水对附近建筑设施产生的不良影响。2.放坡开挖坡度确定（1）查表法（2）Taylor法（3）条分法（1）查表法坑壁土类型状态边坡高度6米以内10米以内软质岩石微风化1﹕0.01﹕0.10中等风化1﹕0.101﹕0.20强风化1﹕0.201﹕0.25碎石类土密实1﹕0.201﹕0.25中密1﹕0.251﹕0.30稍密1﹕0.301﹕0.40粘性土坚硬1﹕0.351﹕0.50硬塑1﹕0.451﹕0.55可塑1﹕0.551﹕0.65粉土Sr0.51﹕0.451﹕0.55exit(2).Taylor法边坡的临界高度由下式确定：例题cNHsc例题：1、某挖方工程土的粘聚力=25KPa,重度为=15KN/m3,内摩擦角,如该挖方的坡角，边坡的高度安全系数为1.2时，Taylor法求开挖允许的最大深度？c1550exit(3)．条分法(陈惠发,美，肯塔基州大学，1980)iiTSK滑动力抗滑力iiiiiiiiiiiQWlUQWlCsin)(}tan]cos)[({2.3基坑边坡失稳的防止措施（1）边坡修坡图2-3（2）设置边坡护面图2－4（3）边坡坡脚抗滑加固图2－5(设置抗滑桩，旋喷桩，分层注浆法，深层搅拌桩)。图2-3边坡修坡exit（a）坡顶卸土（b）坡度减小(c)台阶放坡图2-4设置边坡护面exit图2-5基坑边坡坡脚抗滑加固2.4地下水处理1.地下水流的基本性质水力坡度:以I表示，I=（H1-H2）/L，I=1时的渗透速度称为土的渗透系数K，常用m/d、m/s等表示.动水压力:（kN/m3）动水压力F等于或大于土的有效重度时，土颗粒处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒将随着渗流的水一起流动，即所谓“流砂”。IFw2.地下水处理方法两种：降水；止水——防水帷幕。降水的方法有集水井降水和井点降水类。井点降水法有轻型井点、喷射井点和电渗井点、管井井点和深井泵等。当土的渗透系数K＜5m/d时，宜用轻型井点和喷射井点；当K＝5~20m/d时,除上述方法外,还可选用管井井点；当K0.1m/d时，因土的渗透性很差，可在轻型井点管的内圈增设由钢管或钢筋做成的电极，通以直流电，促使地下水加速向井点渗透（这种方法称为电渗井点法）。2.地下水处理方法井点降水方法优先用参考表基坑开挖深度m土类粉质粘土、粉砂细砂、中砂粗砂砾砂≤5单层井点、真空法、电渗法单层普遍井点表面排水6~12多层井点、喷射井点多层井点管井12~20喷射井点、真空法、电渗法喷射井点深井泵20深井泵、喷射井点深井泵电渗井点布置示意图喷射井点工作示意图管井井点就是沿开挖的基坑，每隔20~50m设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水;适用于K=20~200m/d，即地下水量大的土层中;此法可降低地下水位5~10m。在城市中由于深基坑降水，总会引起地面沉陷，影响邻近建筑物和管线。回灌井点方法可以使地表沉陷减少2/3；因此，采用特定的支护结构，既挡土，又止水，形成防水帷幕为较好选择，但造价较高。防水帷幕常用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙。2.5基坑土方开挖一、施工准备工作1．查勘现场，摸清工程实地情况。2．按设计或施工要求标高整平场地。3．做好防洪排洪工作。4．设置测量控制网。5．设置就绪基坑施工用的临时设施。1．对大型基坑土方，宜用机械开挖，基坑深在5m内，宜用反铲挖土机在停机面一次开挖；深5m以上宜分层开挖或开沟道用正铲挖土机下入基坑分层开挖，或设置钢栈桥，下层土方用抓斗挖土机在栈桥上开挖，基坑内配以小型推土机堆集土；对面积很大、很深的设备基础基坑或高层建筑地下室深基坑，可采用多层同时开挖方法，土方用翻斗汽车运出。二、机械和人工开挖2．为防止超挖和保持边坡坡度正确，机械开挖至接近设计坑底标高或边坡边界，应预留50~80cm厚土层，用人工开挖和修坡。3．人工挖土，一般采取分层分段均衡往下开挖，较深的坑(槽)，每挖1m左右应检查边线和边坡，随时纠正偏差。4．对有工艺要求，深入基岩面以下的基坑，应用边线控制爆破方法松爆后再挖，但应控制不得震坏基岩面及边坡。二、机械和人工开挖5．如开挖的基坑(槽)深于邻近建筑基础时，开挖应保持一定的距离和坡度，以免在施工时影响邻近建筑基础的稳定。如不能满足要求，应采取在坡脚设挡墙或支撑进行加固处理。6．挖土时注意检查基坑底是否有古墓，洞穴，暗沟或裂隙、断层(对岩石地基)存在，如发现迹象，应及时汇报，并进行探查处理。7．弃土应及时运出，如需要临时堆土，或留作回填土，堆土坡角至坑边距离应按挖坑深度，边坡坡度和土的类别确定，干燥密实土不小于3m，松软土不小于5m。二、机械和人工开挖8．基坑挖好后，应对坑底进行抄平，修整。如挖坑时有小部分超挖，可用素土、灰土或砾石回填夯实至与地基土基本相同的密实度。9．为防止坑底扰动，基坑挖好后应尽量减少暴露时间，及时进行下一道工序的施工，如不能立即进行下一工序时，应预留15~30cm厚覆盖土层，待基础施工时再挖去。二、机械和人工开挖本讲要点重点掌握竖直开挖、放坡开挖的计算方法；了解边坡失稳的防止措施；