防止基坑土方坍塌的安全技術(shù)措施

1、防止基坑土方坍塌的技術(shù)措施近年來(lái)，我市高層建筑愈來(lái)愈多。大多數(shù)高層建筑的基礎(chǔ)埋置深度較大，以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)利用地下室，建造地下車庫(kù)、商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)和人防設(shè)施等，從而，建筑基坑的開挖和支護(hù)便成了一個(gè)突出的問題?；又ёo(hù)不僅要保證基坑內(nèi)能正常安全作業(yè)，而且要防止基底及坑外土體移動(dòng)，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運(yùn)行。近年來(lái)，基坑支護(hù)工程的技術(shù)水平得到了迅速提高，積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，但也有不少教訓(xùn)。當(dāng)前迫切需要解決的問題是：如何以比較低的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，在比較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)安全的基坑開挖；加快支護(hù)技術(shù)的開發(fā)，為更深的多層地下室施工提供新的技術(shù)和安全保證?，F(xiàn)將基坑開挖，支護(hù)施工經(jīng)驗(yàn)介紹安全監(jiān)察站

2、，供參考：一、防止基坑土方坍塌的安全措施：1、 基坑開挖應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)情況而定，當(dāng)基坑深度在5M以內(nèi)且現(xiàn)場(chǎng)條件、工程所處環(huán)境、地理?xiàng)l件、允許放坡的情況下，當(dāng)采用人工開挖時(shí)需滿足表1-1的放坡要求。當(dāng)采用機(jī)械開挖時(shí)需滿足表1-2的放坡要求。 表1-1土壤類別溝邊積土?xí)r隨挖隨運(yùn)時(shí)砂土1：1.001：0.75粉土1：0.671：0.50粉質(zhì)粘土1：0.501：0.33粘土1：0.331：0.25含礫土、卵石土1：0.671：0.50泥碳巖、白惡土1：0.331：0.25老黃土1：0.251：0.10表1-2土壤類別邊坡坡度（高：寬）坡頂無(wú)荷載坡頂有靜載坡頂有動(dòng)載中密的砂土1:1.001:1.251:1.5

3、0硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黃土1:0.101:0.251:0.33軟土（經(jīng)井點(diǎn)降水后）1:1.00中密的碎石類土（充砂土）1:0.751:1.001:1.25中密的碎石類土（填充物為粘性土）1:0.51:0.671:0.752、 當(dāng)基坑深度超過5M且現(xiàn)場(chǎng)條件、工程所處環(huán)境、地理?xiàng)l件放坡達(dá)不到安全要求時(shí)，可采用放坡與支護(hù)聯(lián)合使用，如:在坑底用砂袋堆砌護(hù)坡?；虿捎脵n土板支護(hù)。二、 在基坑開挖過程中的降水措施：1、 施工過程中若地下水位較高，當(dāng)開挖基坑或溝槽至地下水位以下時(shí)，由于土的含水層被切斷，地下水將不斷滲入坑內(nèi)，雨

4、季施工時(shí)，地面水也會(huì)流入坑內(nèi)。這樣，不僅此使施工條件惡化，而且土被水浸泡后會(huì)導(dǎo)致地基承載能力的下降和邊坡的坍塌。為了保證質(zhì)量和施工安全，做好施工排水工作，保持開挖土體的干燥是十分重要的。2、 施工過程防止或排除地面水（包括雨水、施工用水，生活污水等）一般采取在基坑，周圍設(shè)置排水溝，截水溝或筑土堤等辦法，盡量利用原排水系統(tǒng)使臨時(shí)性排水設(shè)施與永久性排水設(shè)施相結(jié)合。而降低基坑中的地下水常采取集水坑法和井點(diǎn)法。M，坑保持低于基坑底1-2M。4、 井點(diǎn)降水法降低基坑內(nèi)地下水是在基坑開挖之前，在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管井利用抽水設(shè)備抽水，使地下水位降落至基坑底以下，并在基坑開挖過程中仍不斷抽水。井點(diǎn)類

5、型有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)和深井井點(diǎn)。各類井點(diǎn)的適用范圍井點(diǎn)類別土層滲透系數(shù)降低水位深度（M）單層輕型井點(diǎn)0.1-503-6多層輕型井點(diǎn)0.1-506-12(由井點(diǎn)層數(shù)定)噴射井點(diǎn)0.1-28-20電滲井點(diǎn)0.1根據(jù)選用的井點(diǎn)確定管井井點(diǎn)20-2003-5深井井點(diǎn)10-2501541 輕型管路系統(tǒng)包括：濾井、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管等。42 基坑的寬度小于6M；降水深度不超過5M時(shí)，采用單排井點(diǎn)，并布置在地下水上游一側(cè)兩端延伸長(zhǎng)度不小于基坑寬度，如基坑寬度大于6M或土質(zhì)排水不良時(shí)，宜采用雙排線狀井點(diǎn)，基坑面積較大時(shí)采用環(huán)形井點(diǎn)，井點(diǎn)管距坑壁一般不小于1M以防局部漏氣?？拷恿魈幓?/p>

6、總管四角部分應(yīng)適當(dāng)加密。43 井點(diǎn)管埋設(shè)深度HA（不包括濾管可按下式計(jì)算）HA H1+h1+ILH1井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底面的距離（M） h1基坑底面至降低后的地下水位距離，一般取0.5-1.0M.I 水力坡度，單排井點(diǎn)取1/4，雙排及環(huán)形井點(diǎn)取1/10。L井點(diǎn)管至基坑中的水平距離。輕型井點(diǎn)降水深度一般不超過6M，如算出HA大于6M應(yīng)降低總管的埋設(shè)標(biāo)高以適應(yīng)降水深度的要求。44 輕型井點(diǎn)涌水量按水井理論計(jì)算，當(dāng)基坑長(zhǎng)度與寬度之比大于5或基坑寬度大于2倍抽水影響半徑時(shí)，現(xiàn)有公式不能直接使用要將基坑劃分若干塊，使符合計(jì)算條件。水井根據(jù)井底是否達(dá)到不適水層及是否承受水壓力分為四種類型： a無(wú)壓完整井

7、b無(wú)壓非完整井 c承壓完整井 d承壓非完整井井點(diǎn)系統(tǒng)總涌水量: 無(wú)壓完整井: Q=1.366(2H-S)S/(lgR-lgx0) 無(wú)壓非完整井:Q=1.366(2H0-S)S/(lgR-lgx0) 承壓完整井: Q=2.73KMS/(lgR-lgx0) 承壓非完整井: 2.73H0S/(lgR-lgx0)其中 x0= F/ R=1.95S HKH、M含水層厚度，F(xiàn)環(huán)形井點(diǎn)所包圍面積，S水位降低值，R抽水影響半徑，x0假想半徑，K滲透系數(shù)。抽水影響深度H0S/（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單根井點(diǎn)最大出水量

8、q=65dL 3 Kd-濾管直徑L-濾管長(zhǎng)度K-滲透系數(shù) 井點(diǎn)管根數(shù) n=1.1 Q/q 1.1備用系數(shù)考慮井點(diǎn)管堵塞等因素井點(diǎn)管間距D= L/n L 總管長(zhǎng)度n 井點(diǎn)管根數(shù)井距必須大于5d45 關(guān)于井點(diǎn)降水施工中應(yīng)注意的問題當(dāng)形成三個(gè)以上降水井點(diǎn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抽水試驗(yàn)工作，以此獲得真實(shí)的水文地質(zhì)參數(shù)及單井涌水量。抽水試驗(yàn)過程應(yīng)進(jìn)行含砂量觀測(cè)，若井水含砂量較大，應(yīng)調(diào)整井點(diǎn)反濾層結(jié)構(gòu)并對(duì)以后施工井點(diǎn)進(jìn)行包網(wǎng)處理，井點(diǎn)使用時(shí)，基坑周圍井點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱、同時(shí)抽水，使水位差控制在要求限度內(nèi)。4.5.4降水運(yùn)行期間做好水位觀測(cè)工作，以便隨時(shí)獲得水位降低信息。做好進(jìn)場(chǎng)維護(hù)工作，這是保證邊坡穩(wěn)定及周邊建筑物安全的前提

9、。 靠近建筑物的深井，應(yīng)使建筑物下的水位與附近水位之差保持不大于1m，以免造成建筑物的不均勻沉降而出現(xiàn)裂縫。為此，要加強(qiáng)水位觀測(cè)，當(dāng)水位差過大時(shí)，應(yīng)立即采取措施補(bǔ)救。井點(diǎn)供電系統(tǒng)應(yīng)采用雙線路，防止中途停電或發(fā)生其他故障，影響排水。必要時(shí)設(shè)置能滿足施工要求的備用發(fā)電機(jī)組，以防止突然停電，造成水淹基坑。4 6哈爾濱市道里、道外沿江地區(qū)地下水位較高一般考慮井點(diǎn)降水。南崗地區(qū)地下水位較底注意作好地表水的維護(hù)工作（馬家溝河兩岸局部地區(qū)應(yīng)考慮降水）。 三、 防止基坑坍塌和毗臨建筑物地基穩(wěn)定支護(hù)措施：1、 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括擋墻支護(hù)和支撐（土錨）支護(hù)兩部分。常用支護(hù)結(jié)構(gòu)按計(jì)算體系不同有兩種形式即重力式和非重

10、力式：重力式包括：深層攪拌水泥土樁擋墻、旋噴樁帷幕。非重力式包括：鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁擋墻、H型鋼支柱木檔板支護(hù)墻和地下連續(xù)墻。3、 土壓力的計(jì)算方法： 基坑支護(hù)問題中第一步首先要確定土壓力的性質(zhì)大小方向和作用點(diǎn).對(duì)于土壓力計(jì)算現(xiàn)多采用古典的朗肯理論即。主動(dòng)土壓力計(jì)算公式： a=rZKa （無(wú)粘性土 ） a=rZKa-2c Ka （粘性土） Ka-主動(dòng)土壓力系數(shù)：tan2(45°-/2)R 墻后填土的重度KN/m3地下水位以下用有效重度C 填土粘聚力Kpa 填土的內(nèi)磨擦角（度）Z-所計(jì)算點(diǎn)離填土面的深度m被動(dòng)土壓力計(jì)算公式：p=rzKp （無(wú)粘性土） p=rZKp+2c

11、 Kp （粘性土）Kp被動(dòng)土壓力系數(shù)：tan2=(45°+/2) 如基坑邊有均布荷載將均布荷載換算成當(dāng)量重h=q/r,如有地下水側(cè)壓力為水壓力與土壓力的總和水壓力rwh,3、 非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)包括：鋼板樁：其優(yōu)點(diǎn)鋼板樁在軟土地基地區(qū)鋼板樁打設(shè)方便，有一定擋水能力，施工迅速，且打設(shè)后可立即開挖，其缺點(diǎn)鋼板樁柔性較大，打設(shè)噪音對(duì)相鄰?fù)馏w擾動(dòng)力較大、鋼筋混凝土板樁：其優(yōu)點(diǎn)鋼筋混凝土板樁施工方便，截面企口有一定擋水作用，其缺點(diǎn)打設(shè)時(shí)存在對(duì)地基的振動(dòng)且噪音較大、鉆孔灌注樁擋墻其優(yōu)點(diǎn)剛度較大，抗彎能力強(qiáng)，其缺點(diǎn)為以后地下工程施工造成障礙，且樁間隙間擋水效果較差、H型鋼支柱或鋼筋混凝土樁支柱木擋板

12、支護(hù)墻其優(yōu)點(diǎn)為用后可拔出重復(fù)使用使用較為經(jīng)濟(jì)，但一次投資較大、地下連續(xù)墻其優(yōu)點(diǎn)為剛度大，抗彎能力強(qiáng)，擋水效果好。 哈爾濱市深基坑支護(hù)最常用的是樁錨支護(hù)體系，即用灌注樁作為擋土樁，樁間距一般按經(jīng)驗(yàn)選取后進(jìn)行配筋及驗(yàn)算。用土層錨桿提供水平拉力，其計(jì)算體系采用等值梁法。 板樁前Kp=KKp=Ktg(45°+/2) 板樁后Kp=KKp =Ktg(45°+/2)被動(dòng)土壓力修正系數(shù)：土的內(nèi)摩擦角40°35°30°25°20°15°10°K2.32.01.81.71.61.41.2 K0.350.400.470.550

13、.640.751.00 計(jì)算樁墻上土壓力強(qiáng)度等于零的點(diǎn)離挖土面的距離y,在y處樁前的被動(dòng)土壓力等于樁后的主動(dòng)土壓力rKpy=rka(H+y) 則y=Pb/r(Kp-Ka)計(jì)算最小入土深度t0=y+xx= 6p0/r(Kp-Ka) x通過對(duì)D點(diǎn)取矩求得實(shí)際埋深應(yīng)位于X之下t=k2 t0 paHp0y B Dx C 用等值梁法求Mmax Pa、Po用Mmax對(duì)樁進(jìn)行配筋將Pa加大35%-40%作為錨桿設(shè)計(jì)拉力4、 重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是深層攪拌水泥土樁擋墻和旋噴樁帷幕墻，其中，深層攪拌水泥樁擋墻擋水效果好，剛度，抗彎能力較小，適用于不是很深的基坑。而旋噴樁帷幕墻作用與深層攪拌水泥土樁擋墻類似，但工藝

14、有所不同。可按重力式擋土墻的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算。 4.1滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 Kb =（Wu+Ep）/EA1.3Kb抗滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)；W墻體自重（KN/M）；wEAhAhpEPbbA重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)劃計(jì)算簡(jiǎn)圖u基底墻體與土的摩擦系數(shù)；Ep被動(dòng)土壓力合力（KN/M）；EA主動(dòng)土壓力鋼板樁（KN/M）。4.2傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算：Kp=(Wb+Ephp)/EahAKp抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)；B、hp、hA分別為W、Ep、Ea對(duì)墻趾A點(diǎn)的力臂（M）；其它符號(hào)同前。4.3墻身應(yīng)力驗(yàn)算 =W/2bqu/2Kq=（EA-W1u）/2b(tg+c)/K式中、所驗(yàn)算截面處的法向應(yīng)力、剪應(yīng)力（N/MM2）；W1驗(yàn)算截面以上部

15、分的墻重（N）；qu、c水泥土的抗壓強(qiáng)度（N/MM2）、內(nèi)摩擦角（°）、內(nèi)聚力（N/MM2）。5、 支護(hù)施工過程中應(yīng)注意的問題：5.1鉆孔機(jī)就位后，必須平穩(wěn)，確保施工中樁孔的垂直度。為準(zhǔn)確控制鉆孔深度，應(yīng)在樁機(jī)機(jī)架上作出控制，深度的標(biāo)尺，以便在施工中的做好深度記錄。5.2樁位處的松散土回落孔中；5.3鉆孔完成后，應(yīng)立即檢查成孔質(zhì)量，成孔質(zhì)量必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；5.4施鉆完的孔內(nèi)應(yīng)在12小時(shí)內(nèi)灌注完混凝土；5.5鋼筋籠慢慢放入孔內(nèi)，不得碰撞樁孔四周土壤，到四周混凝土保護(hù)層相同；5.6樁混凝土灌注充盈系數(shù)為1.1；5.7灌注混凝土?xí)r應(yīng)遵守下列有關(guān)規(guī)定：a） 在灌注混凝土前，應(yīng)對(duì)孔徑，孔深，

16、成孔垂直度等進(jìn)行實(shí)測(cè)，不合格者應(yīng)及時(shí)處理；b） 混凝土中摻入早強(qiáng)減水劑，坍落度選用810CM。6、實(shí)例： 哈爾濱地區(qū)地質(zhì)情況較好，南崗地區(qū)粘土居多且地下水位較低?？刹捎梅牌屡c支護(hù)聯(lián)合使用支擋型式如在坑底加設(shè)砂袋，或用腳手支護(hù)；道里、道外地區(qū)屬沿江地區(qū)地下水位較高。首先考慮降水方案，且支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備一定的擋水能力。如用鉆孔灌注樁與深層攪拌水泥土擋墻聯(lián)合使用，前者剛度好后者擋水效果好，或使用地下連續(xù)墻壁使之成為地下結(jié)構(gòu)一部分，支護(hù)效果好。 某工程位于道里區(qū)買賣街與石頭道街交匯處。沿買賣街方向長(zhǎng)32.54沿石頭道街方向長(zhǎng)28.94M基坑深度-6.9M。采用樁徑600MM，樁長(zhǎng)12M樁間距800MM樁

17、上設(shè)通長(zhǎng)連梁。設(shè)兩處井點(diǎn)降水為防止井點(diǎn)堵塞將井點(diǎn)范圍2M*2M范圍內(nèi)樁取消。以上支護(hù)方案經(jīng)嚴(yán)密計(jì)算周密布置，在工程實(shí)際施工過程中效果良好，經(jīng)一年多使用證實(shí)了該方案是可行的。四、 在深基坑內(nèi)作業(yè)人員的安全措施：1、 深基坑上、下應(yīng)先挖好階梯或支撐靠梯，或開斜坡道，并采取防滑措施，禁止踩踏支撐上下?；铀闹茉O(shè)安全欄桿。2、 基坑開挖時(shí)兩人操作間距應(yīng)大于2.5M，多臺(tái)機(jī)械開挖，挖土機(jī)間距應(yīng)大于10M。在挖土機(jī)工作范圍內(nèi)，不許進(jìn)行其他作業(yè)。挖土應(yīng)由上而下逐層進(jìn)行，嚴(yán)禁先挖坡腳或逆坡挖土。3、 人工吊運(yùn)土方時(shí)，應(yīng)檢查起吊工具，繩索是否牢靠。吊斗下面不得站人，卸土堆應(yīng)離開坑邊一定距離，以防造成坑壁坍方。4、 重物距土坡安全距離：汽車不小于3M；馬車不小于2M；起重機(jī)不小于4M，土方堆放不小于1M，堆土高度不超過1.5M材料堆放應(yīng)不小于1m。5、 挖土工人之間的操作距離應(yīng)在