第三章---基础工程施工-1讲述

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渗透系数愈大，岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石 层渗透系数>10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～ 0.01米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜。 据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。
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一般轻型井点降低水位的深度，一层井点为3~6m， 当地下水位较高，而基坑较深时，用轻型井点降水，则需要 两层甚至多层井点进行降水。这样，设备数量多，基坑挖土 量大。如果改用“喷射井点”进行降水，其降水深度可达 8~20m。所以，进行深层降水宜用喷射井点的方法。
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反 铲 挖 土 机
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抓 斗
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拉铲挖土机
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拉铲挖土机
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在制定基坑开挖施工组织设计前，应认真研究工程场 地的工程地质和水文地质条件、气象资料、场地内和邻近地 区地下管线图和有关资料以及邻近建筑物、构筑物的结构、 基础情况等。
钢筋混凝土桩常采用钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、沉 管灌注桩及预制桩。
悬臂式支护结构依靠足够的入土深度和支护墙体的抗 弯能力来维护整体稳定和结构的安全，它对开挖深度很敏感， 容易产生较大的变形，而对周围环境产生不利影响，因而适 用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。
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悬 臂 式 支 护 结 构
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基坑挡土、支撑、开挖组合分类: （1）板桩式挡土结构（悬臂）+分层全开挖（只适用于浅 基坑） （2）板桩式挡土结构+内支撑、土锚、拉锚+分层全开挖 （3）板桩式挡土结构+支撑（水平撑、换撑、斜撑）+岛 区式开挖 （4）板桩式挡土结构+内支撑+壕沟式开挖 （5）板桩式挡土结构（连续墙）+逆作法开挖 （6）重力式挡土结构（自立式）+分层全开挖
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轻型井点降低地下水位，是沿基坑周围以一定的间距 埋入井管（下端为滤管），在地面上用水平铺设的集水总管 将各井管连接起来，再于一定位置设置真空泵和离心泵，开 动真空泵和离心泵后，地下水在真空吸力作用下，经滤管进 入井管，然后经集水总管排出，这样就降低了地下水位。
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（4）重视支护结构的施工质量，包括支护桩（墙）、挡水 帷幕、支撑以及坑底加固处理等； （5）重视坑内及地面的排水措施，以确保开挖后土体不受 雨水冲涮，并减少雨水渗入；在开挖期间若发现基坑外围土 体出现裂缝，应及时用水泥砂浆灌堵，以防雨水渗入，导致 土体强度降低； （6）当支护体系采用钢筋混凝土或水泥土时，基坑土方开 挖应注意其养护龄期，以保证其达到设计强度； （7）挖出的土方以及钢筋、水泥等建筑材料和大型施工机 械不宜堆放在坑边，应尽量减少坑边的地面堆载；
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悬 臂 式 支 护 结 构
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钻孔灌注桩： 灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人
力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、 灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分 为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注 桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。
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（1）做好施工管理工作，在施工前制定好施工组织计划， 并在施工期间根据工程进展及时作必要调整； （2）对基坑开挖的环境效应做出事先评估，开挖前对周围 环境做深入的了解，并与相关单位协调好关系，确定施工期 间的重点保护对象，制定周密的监测计划，实行信息化施工； （3）当采用挤土和半挤土桩时应重视其挤土效应对环境的 影响；
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3、施工现场平面布置 4、降、排水措施及冬期、雨期、汛期施工措施的拟定
当地下水位较高且土体的渗透系数较大时应进行井点降 水。 5、合理施工监测计划的拟定
施工监测计划是基坑开挖施工组织计划的重要组成部 分，从工程实践来看，凡是在基坑过程中进行详细监测的工 程，其失事率远小于未进行监测的基坑工程。
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深基坑开挖工程的施工组织设计的内容一般包括如下几 个方面： 1、开挖机械的选择
除很小的基坑外，一般基坑开挖均优先采用机械开挖方 案。
挖土机械选择应考虑到地基土的性质、工程量的大小、 挖土机和运输设备的行驶条件等。
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2、开挖程序的确定 较浅基坑可以一次开挖到底，较深大一点的基坑则一般
带真空的深井泵是近年来在上海等地区应用较多的一种 深层降水设备。 组成：
每一个深井泵由井管和滤管组成，单独配备一台电动机 和一台真空泵，开动后达到一定的真空度，则可达到深层降 水的目的，在渗透系数较小的淤泥质粘土中也能够降水。
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深井泵由于井管比较长，挖土至一定深度后，自由端比 较长，井管应与附近的支护结构支撑或立柱等连接，予以固 定。在挖土过程中，要注意保护深井泵，避免挖土机撞击。 在软土中，每台泵的降水服务范围约为200㎡。
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6、合理应急措施的拟定 为预防在基坑开挖过程中出现意外，应事先对工程进
展情况预估，并制定可行的应急措施，做到防患于未然。 7、基坑土方开挖施工应重视的几个问题
深基坑工程有着与其他工程不同的特点，它是一项系统 工程，而基坑土方开挖施工是这一系统中的一个重要环节， 它对工程的成败起着相当大的作用，因此，在施工中必须非 常重视以下几个方面：
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（8）当采用机械开挖时，严禁野蛮施工和超挖，挖土机的 挖斗严禁碰撞支撑，注意组织好挖土机械及运输车辆的工作 场地和行走路线，尽量减少它们对支护结构的影响； （9）基坑开挖前应了解工程的薄弱环节，严格按施工组织 规定的挖土程序、挖土速度进行挖土，并备好应急措施，做 到防患于未然； （10）注意各部门的密切协作，尤其是要注意保护好检测 单位设置的测点，为监测单位提供方便。
采用分层开挖方案，每次开挖深度可结合支撑位置来确定， 挖土进度应根据预估位移速率及气候情况来确定，并在实际 开挖后进行调整。
为保持基坑底土体的原装结构，应根据土体情况和挖 土机械类型，在坑底以上保留5~30cm土层由人工挖除。 进行两层或多层开挖时，挖土机和运土汽车需下至基坑内施 工，故在适当部位需留设坡道，以便运土汽车上下，坡道两 侧有时需加固处理。
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第二节 深基坑挡土的支护结构
一、支护结构的选型 从基坑支护机理来讲，基坑支护方法的发展最早有放
坡开挖，然后有悬臂支护、支撑支护、组合型支护等。最早 用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及 通过地基处理方法采用水泥挡墙、土钉墙等。
钢筋混凝土桩设置方法有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、 沉管灌注桩和预制桩等。
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（7）刚性重力式（自立式）挡土结构和柔性板桩式的挡土 结构组合，各种内支撑和土锚、拉锚组合。
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板 桩 式 挡 土 结 构
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重力式挡土结构
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悬臂式支护结构常采用钢筋混凝土排桩墙、木板桩、钢 板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙等形式。
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什么是注浆？ 注浆(grouting method) 是用适当的方法将某些能
固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中，通过置换、充填、 挤压等方式以改善其物理力学性质的方法。 目的： 1.防渗 2.堵水 3.固结 4.防止滑坡 5.降低地表下沉 6.提 高地基承载力 7.回填 8.加固
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管井井点就是沿开挖的基坑，每隔一定距离（20~50m） 设置一个管井，每个管井单独用一台水泵（潜水泵、离心泵） 进行抽水，降低地下水位。
用这种方法可以降低地下水位5~10m，适用于渗透 系数较大、地下水量多的土层中。
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当降水深度更大，在管井内用一般的水泵满足不了要 去时，可改用特制的深井泵，此方法即“深井泵降水法”。 适用于土的渗透系数K=10~80m/d、降水深度大于 15m的情况。
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为了减少井点降水对四邻的影响和危害，主要采取以 下几项措施： ①采用密封形式的挡土墙或采取其他的密封措施； ②适当调整井点管的埋置深度； ③采用井点降水与回灌相结合的技术； ④采用注浆固土技术防止水土流失。
喷射井点有喷水井点和喷气井点两种，工作原理相同， 只是工作流体不同，前者以压力水作为工作流体，后者以压 缩空气作为工作流体。
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喷射井点的定义？ 喷射井点，是用来降低地下水位的一种抽水方式。
喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水 泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水 （喷水井点）或压缩空气（喷气井点）形成水气射流，将地 下水经井点外管与内管之间的缝隙抽出排走。
第一节 降低地下水与基坑开挖
一、降低地下水 开挖深基坑时，土的含水层常被切断，地下水就会不断
地渗流入基坑内。为了保证施工的正常进行，防止边坡塌方 和地基承载力下降，深基坑开挖与支护工程采取降水、止水、 排水以及防管涌等技术措施是十分重要的。
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什么是管涌？ 在渗透水流作用下，土中细颗粒在粗颗粒所形成的孔隙
在渗透系数小于0.1m/d的粉质粘土中降水施工的情 况下可以采用本施工工艺标准。
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电渗井点降水、止水 应用电压比降使带负电的土粒向阳极移动（即电泳作
用），带正电荷的孔隙水则向阴极方向集中产生电渗现象。 在电渗与真空的双重作用下，强制粘土中的水在井点管附近 积集，由井点管快速排出，使井点管连续抽水，地下水位逐 渐降低。而电极间的土层，则形成电帷幕，由于电场作用， 从而阻止地下水从四面流入坑内。
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二、基坑土方开挖 高层建筑的基坑，由于有地下室，一般深度较大，开挖
时，除用推土机进行场地平整和开挖表层外，多利用反铲挖 土机和抓斗、拉铲挖土机进行开挖，根据开挖深度，可分一 层、二层或多层进行开挖，要与支护结构计算的工况相吻合。
常见的开挖方式有分层全开挖、分层分区开挖、中心岛 法开挖、土壕沟式开挖。
通道中移动，流失，土的孔隙不断扩大，渗流量也随之加大， 最终导致土体内形成贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象。
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常见的排水方法：重力排水法和强制排水法。 集水井降水，是在开挖基坑时沿坑底周围开挖排水沟， 再于坑底设集水井，使基坑内的水经排水沟流向集水井，然 后用水泵抽出坑外。但是，在深基坑中，容易引起流沙、管 涌和边坡失稳。
降水方法的选择：视土的渗透系数、降水深度、设备 条件及经济比较等而定。
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渗透系数？ 渗透系数又称水力传导系数。在各向同性介质中，它
定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架 的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的 渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为 动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。在各向 异性介质中，渗透系数以张量形式表示。
逆止阀（又名止回阀）是指依靠介质本身流动而自动 开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门，又称逆止阀、单向 阀、逆流阀、和背压阀。
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电渗井点排水是利用井点管（轻型或喷射井点管）本 身作阴极，沿基坑外围布置，以钢管（φ50-75mm）或 钢筋（φ25mm以上）作阳极，垂直埋设在井点内侧，阴 阳极分别用电线连接成通路，并对阳极施加强直流电电流。 适用范围：
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特点： 本方法设备较简单，排水深度大，可达到8-20m，比多层 轻型井点降水设备少，基坑土方开挖量少，施工快，费用低。 适用范围： 适合于基坑开挖较深、降水度大于6m、土渗透系数0.120.0m/d的填土、粉土、黏性土、砂土中使用。
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工作水要干净，不得含泥沙和其他杂物，尤其在工作初 期更应该注意工作水的干净，因为此时抽出的地下水可能比 较浑浊。如果不经过很好的沉淀即用作工作水，会使喷嘴、 混合室等部位很快的磨损。如果扬水装置已磨损，在使用前 应及时更换。为防止产生工作水反灌现象，在滤管下端最好 增设逆止球阀。