無支護(hù)開挖基坑技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用全

無支護(hù)開挖基坑技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用1無支護(hù)開挖基坑的概念此處的基坑指土木工程活動(dòng)中，為進(jìn)行建筑物或構(gòu)筑物的地下部分施工由地面向下開挖出來的空間。是廣義的基坑，其包含建筑工程造價(jià)管理的狹義的“基坑”與“基槽”。無支護(hù)基坑是有別于“有基坑支護(hù)”提出來的；“有基坑支護(hù)”指為確保地下主體結(jié)構(gòu)施工和基坑周邊的環(huán)境（建筑物、構(gòu)筑物、作業(yè)人員和其他財(cái)產(chǎn)等），對(duì)基坑采取的臨時(shí)性支撐擋護(hù)、加固、保護(hù)與地下水控制的措施。無支護(hù)基坑指工程施工時(shí)無相應(yīng)的支護(hù)活動(dòng)或措施。2無支護(hù)開挖基坑的適用條件建筑施工活動(dòng)必須遵循“以人為本”的原則，一切施工必須在確保安全的前提下進(jìn)行，安全責(zé)任重于泰山。無支護(hù)開挖基坑在土木工程中的使用條件如下：2.1基礎(chǔ)的埋置深度（基礎(chǔ)底面到地面頂部的距離）不大，施工期較短（基坑從開挖至完成回填持續(xù)時(shí)間短），基坑開挖時(shí)不影響臨近建筑物或構(gòu)筑物的安全；2.2地下水位低于基底（基坑開挖至墊層或基礎(chǔ)與天然土石接觸部分無地下水），或者滲透量小，不影響坑壁的穩(wěn)定。2.3現(xiàn)場具備直接開挖條件，無建、構(gòu)筑物或地下綜合管線影響，土體穩(wěn)定，施工功效快、持續(xù)時(shí)間短，作業(yè)經(jīng)濟(jì)。2.4其他視現(xiàn)場實(shí)際，滿足無支護(hù)開挖條件。3無支護(hù)開挖基坑的基本參數(shù)確定方法3.1地下結(jié)構(gòu)的縱橫向尺寸（a/b）地下結(jié)構(gòu)的縱橫向（習(xí)慣上把尺寸長的一邊稱為縱、短方向的一邊稱為橫）尺寸根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖可以獲悉。結(jié)構(gòu)尺寸邊緣一般指墊層砼或底板混凝土邊緣，砌體結(jié)構(gòu)指大放角的邊緣。3.2基坑工作面寬度c工作面寬度值指實(shí)施地下結(jié)構(gòu)，為確保作業(yè)安全和生產(chǎn)效率所需要的必要的空間。工作面寬度施工遵循的先后順序是：設(shè)計(jì)有要求的按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行；設(shè)計(jì)沒有要求的按批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)或施工方案執(zhí)行；施工組織設(shè)計(jì)或方案沒有的再按工程定額或計(jì)價(jià)規(guī)范相關(guān)要求執(zhí)行。各參建者千萬別小瞧這工作面寬度，其直接關(guān)系到建設(shè)工程費(fèi)用的多少，與基坑土石方開挖、回填、外運(yùn)工程量息息相關(guān)，工程施工中一定要認(rèn)真對(duì)待?！静呗浴楷F(xiàn)行土木工程建設(shè)中，相關(guān)技術(shù)規(guī)范的有些數(shù)據(jù)多來源于實(shí)驗(yàn)室或室內(nèi)理想化的研究：比如基礎(chǔ)混凝土設(shè)計(jì)圖中100mm的操作面、混凝土基礎(chǔ)需要支模板，每邊各增加工作面寬度300mm。試想一下，這些數(shù)據(jù)工程實(shí)踐中能否順利實(shí)施？因此，就工作面寬度c還是應(yīng)該本著理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則確定。好的切實(shí)可行的案例分享如某工程中“混凝土結(jié)構(gòu)支?？臻g1m操作面”；《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50268-2008）中不同管徑的溝槽作業(yè)面寬度就很能滿足現(xiàn)場施工需求。因此，建議過程施工中就相應(yīng)的作業(yè)面寬度不合理處提請(qǐng)修改；沒有明確的在方案中明確；可千萬別淪落到混凝土基礎(chǔ)支模每邊只計(jì)算增加300mm操作面的田地！現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中就不同類型的基坑工作面規(guī)定寬度請(qǐng)各位自行查閱。3.3基坑開挖深度H（m）H=地表標(biāo)高（m）-基底標(biāo)高（m）地表標(biāo)高指基坑開挖時(shí)的地面實(shí)際高程。房屋建筑工程一般為平場后地面標(biāo)高；道路工程一般為路基標(biāo)高，高填方路堤一般為原狀地表高程。基底標(biāo)高一般指地下結(jié)構(gòu)的墊層底部或基礎(chǔ)底板直接與天然地基（土石）接觸處的高程。3.4基坑坡度系數(shù)K坡度系數(shù)K指基坑放坡開挖時(shí)坡率中注明的1：K（K=B/H）。其中坡率1：K=高寬比,即豎向高度每上升1m，水平方向需要加寬的值K(m)。如某邊坡坡率1:0.75，坡度系數(shù)K=0.75,即豎向上高度每增加1m，水平方向需要加寬0.75m。基坑放坡開挖時(shí)每側(cè)由基底邊緣起算的加寬寬度B=K*H（H為基坑開挖的深度）。4無支護(hù)開挖基坑的坑壁工程實(shí)體型式4.1垂直坑壁（坡度系數(shù)K=0,亦稱直槽開挖）適用條件：基土天然濕度接近最佳含水量、構(gòu)造均勻、開挖時(shí)不會(huì)發(fā)生坍塌、滑移、散落或不均勻下沉?xí)r，開挖深度H≤1～2m時(shí)，可采取垂直坑壁（即90度直立開挖）?！驹u(píng)析】《市政工程工程量計(jì)算規(guī)范》就放坡的起點(diǎn)深度作出明確規(guī)定：一二類土1.20m/三類土1.50m/四類土/2m;工程實(shí)例中尚應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及施工方案要求。4.2斜坡坑壁按設(shè)計(jì)要求實(shí)施的坡面呈直線的單一坡度坑壁（此乃土木工程中，無支護(hù)開挖基坑最常見的型式）?！窘ㄗh】過程施工中基坑邊坡的坡率K一般根據(jù)不同的土石類型、基坑開挖深度、施工持續(xù)時(shí)間長短、坡頂有無荷載等情況綜合確定。本著動(dòng)態(tài)及“信息法”施工的原則，基坑坡率選擇除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)遵循地勘報(bào)告的建議值并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際確定。土質(zhì)基坑：當(dāng)場地?zé)o不良地質(zhì)現(xiàn)象，地下水位坡腳低于坡腳，放坡對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生影響，基坑宜采用放坡處理?，F(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》就土質(zhì)邊坡允許值規(guī)定巖石基坑：巖石基坑的放坡坡度根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)按工程類比的原則，參照本地區(qū)已有穩(wěn)定邊坡的坡度值加以確定。《重慶市建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》就整體穩(wěn)定性不受外傾結(jié)構(gòu)面控制的基坑側(cè)壁邊坡，放坡坡率規(guī)定4.3階梯型坑壁指過程施工中按相應(yīng)的斜坡高寬比值，開挖成形如臺(tái)階狀的梯形坑壁。如室外地下通道上下臺(tái)階、體育運(yùn)動(dòng)場的階梯型看臺(tái)、道路工程中填方路基處置中的陡坡地表處置開挖的臺(tái)階等。4.4變坡度坑壁坑壁豎向開挖時(shí)就不同的土層采取不同的坡度，不同土層交接處坑壁形成的折線?！驹u(píng)析】此乃土木工程中最容易忽略的環(huán)節(jié)。施工設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)的意圖指基坑側(cè)壁按不同的土質(zhì)分別放坡。施工中，土石有無變坡及變坡的分界點(diǎn)在開挖前是無法準(zhǔn)確界定的。通用的且合理的作法是：⑴按現(xiàn)狀的可以看見的基土坡率放坡開挖上口線，⑵向下開挖時(shí)遇到土石成分改變（中間地貌）再重新調(diào)整坡率，按設(shè)計(jì)的下口寬度并結(jié)合調(diào)整后的坡率重新計(jì)算開挖寬度后繼續(xù)向下開挖。中間地貌處根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際留設(shè)相應(yīng)的平臺(tái)（臺(tái)階寬度不應(yīng)小于0.5m）。⑶土石變坡前已按原設(shè)計(jì)坡率實(shí)施的基坑土石方應(yīng)按時(shí)收方計(jì)取。5無支護(hù)開挖基坑的測(cè)量方法5.1軸線定位測(cè)量采用全站儀或RTK放樣基坑的“十字線”，根據(jù)十字線縱橫向量取相應(yīng)的尺寸可以得到基坑上口的開挖線或底口線。過程施工時(shí)，投測(cè)十字線縱橫向點(diǎn)位是關(guān)鍵：土質(zhì)基坑投測(cè)在開挖線以外附近區(qū)域且穩(wěn)定易保存的地方；石方基坑隨開挖過程可以投測(cè)在穩(wěn)定的坑壁上，采取釘鋼釘?shù)霓k法或坑壁上刻軸線標(biāo)記“◆”方式進(jìn)行。5.2高程測(cè)量技巧采用水準(zhǔn)儀或RTK方式進(jìn)行。水準(zhǔn)儀測(cè)量高程計(jì)算方法：（后視點(diǎn)高程+后視點(diǎn)讀數(shù)）-前視讀數(shù)=測(cè)點(diǎn)高程。設(shè)計(jì)基底高程-測(cè)點(diǎn)高程=基坑實(shí)際挖填深度（“-”號(hào)為挖方，“+”號(hào)為填方）。全站儀或RTK高程測(cè)量方法：測(cè)站絕對(duì)高程+儀高（測(cè)站頂面距離儀器中心高度）-鏡高（覘牌高度）+VD（儀器里面顯示的相對(duì)高差，以正負(fù)號(hào)表示，仰視為正數(shù)，俯視為負(fù)數(shù)）=測(cè)點(diǎn)高程。設(shè)計(jì)基底高程-測(cè)點(diǎn)高程=基坑實(shí)際挖填深度（“-”號(hào)為挖方，“+”號(hào)為填方）。6無支護(hù)開挖基坑的施工方案及施工程序6.1施工方案⑴機(jī)械開挖現(xiàn)行土木工程中基坑大多采用機(jī)械開挖：土方及松散的石渣采用反鏟挖掘機(jī)直接開挖；完整及堅(jiān)實(shí)的石方采用機(jī)械非爆破方式開挖（大功率鉤機(jī)松動(dòng)、炮機(jī)鑿打等），縱向分段、豎向分層施工?；最A(yù)留200～300mm采用人工檢底施工，坡面采用人工配合機(jī)械整形。⑵人工開挖受施工環(huán)境及條件限制，如遇到地下綜合管線影響且走向不明，機(jī)械開挖時(shí)會(huì)對(duì)既有構(gòu)筑物產(chǎn)生影響等，即便是施工功效低，也必須采取人工施工。人工施工時(shí)，基坑土方采取直接開挖；遇到石方時(shí)視現(xiàn)場實(shí)際可以采取機(jī)械切割、小型風(fēng)鎬鑿打等方式進(jìn)行，確保施工安全。6.2施工程序施工準(zhǔn)備→基坑上層土石方開挖→基坑上層邊坡修整→基坑逐層土石方開挖→基坑逐層邊坡修整→基坑檢底→基坑地基承載力檢測(cè)→基坑驗(yàn)收。7無支護(hù)開挖基坑的質(zhì)量、安全控制總結(jié)7.1施工前應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)現(xiàn)場地形條件做好地表排水工作，上部基坑地表順流水方向必須按要求做好截水溝，防止外來地表水沖刷邊坡。7.2基坑施工如地下結(jié)構(gòu)工序多，作業(yè)時(shí)間相對(duì)較長（如水池底板設(shè)計(jì)的防水層需滿足墊層干燥條件或其他因素），作業(yè)面寬度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置積水坑，積水坑設(shè)置在基坑邊緣，B*H*L不低于500*500*500mm3。7.3基坑開挖應(yīng)遵循“先深后淺”的原則，相鄰的基坑基底標(biāo)高不一致且相差較大時(shí)，要先開挖設(shè)計(jì)基底標(biāo)高底的基坑。7.4基坑開挖作業(yè)時(shí)，應(yīng)確保連續(xù)進(jìn)行，忌全面開完。過程施工中采取縱向分段、豎向分層開挖；如遇及雨水天氣，坡面應(yīng)采取覆蓋等措施，減少雨水對(duì)坡面的沖刷。7.5基坑開挖時(shí)，開挖出的土方應(yīng)按要求堆放，距離基坑邊緣的距離確保不小于1m,堆土高度不得超過1.5m。7.6基坑過程施工時(shí)，還應(yīng)按相關(guān)要求加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；觀察基坑邊緣頂部有無裂縫及變形；基坑側(cè)壁有無松散脫落現(xiàn)象；清除基坑側(cè)壁的孤石、落石，確保施工安全。7.7基坑施工時(shí)，及時(shí)復(fù)測(cè)中心線及高程，確保軸線位置、斷面尺寸、坡度準(zhǔn)確，做到基底不超挖，不受雨水浸泡。7.8就基坑施工，還應(yīng)嚴(yán)格按建辦質(zhì)【2018】31號(hào)文《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于實(shí)施<危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定>有關(guān)問題的通知》相關(guān)要求進(jìn)行危大判定編制專項(xiàng)施工方案或組織專家論證，并嚴(yán)格按方案組織實(shí)施，確保施工安全。（1）超危大工程開挖深度超過5m（含5m）的基坑（槽）土方開挖、支護(hù)及降水工程。（2）危大工程開挖深度超過3m（含3m）的基坑（槽）土方開挖、支護(hù)及降水工程；開挖深度未超過3m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建、構(gòu)筑物安全的基坑（槽）土方開挖、支護(hù)及降水工程。8無支護(hù)開挖基坑的計(jì)算方法及材料要求8.1基坑、基槽、一般土方的劃分方法：底寬≤7m且底長＞3倍底寬為基槽；底長≤3倍底寬且底面積≤150m2為基坑；超出上述范圍為一般土方。8.2基坑工程量計(jì)算規(guī)則土石成分、挖土深度根據(jù)工程