明挖法基坑开挖技术

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1、 3-2-13 明挖法基坑开挖技术1 前言1.1 明挖法基坑开挖概述明挖法基坑开挖分为基坑放坡开挖及在基坑周边施作围护结构后垂直开挖两大类。放坡开挖的基坑视地质情况确定合理的边坡坡率，一般还需要对边坡采取如钢筋网、锚杆（管）、喷射混凝土、加劲肋等加固措施来保证基坑的安全、稳定。该法施工简单，造价低。设置围护结构的基坑开挖是预先在基坑周边设置竖向的围护结构，在围护结构的保护下进行基坑开挖，开挖时，视基坑深度一般需要设置数道内支撑以达到控制围护结构的变形和稳定的目的。目前，根据地质情况，一般采用的围护结构有钻（挖）孔排桩、连续墙、SMW桩、咬合桩等。1.2 适用范围在施工场地较宽阔，周边结构物对施

2、工限制少的条件下，适于采用基坑放坡开挖。城市施工场地狭小，周边结构物对施工限制大，则要采用设置围护结构后进行基坑开挖。2 明挖法基坑开挖施工工艺放坡开挖的基坑采用在端头设运输坡道，视基坑尺寸和边坡支护情况分层、分段、分块开挖和支护，施工简单，在此不做赘述。城市地铁基坑开挖为了控制变形一般都设有围护结构，土方开挖及内支撑是基坑的主要施工工序，对工程工期、质量、安全具有重大影响。土方开挖根据工程结构基坑规模、几何尺寸、围护及内支撑体系的布置、地基加固和施工条件等要求，严格按照“时空效应”规律，采用分段、分层、分块、对称、平衡、限时支撑的原则进行施工，并确定各工序的时限，保证基坑和周边建筑物安全。

3、分段、分层分段：对于地铁基坑，每一开挖小段的分段长度大约为6.0m。分层：土方开挖分层厚度与内支撑竖向间距一致。 对称、平衡、限时对称、平衡：基坑土方每小段开挖由中心向两侧对称开挖，两侧的开挖高度一致，起到两侧基坑开挖平衡，保证围护结构均匀受力和方便及时架设支撑。限时：基坑每开挖层段开挖时间一般不超过10小时，随即在6小时以内安装支撑（斜撑段总时间控制在20小时内），并及时施加支撑预应力。2.1 工艺流程2.1.1 基坑开挖竖向顺序开挖遵循“分段分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则，每段从上到下分层开挖，开挖步序如下： 开挖至第一道钢支撑下一定位置，一般采用50cm，架设第一道内支撑； 依次开

4、挖至第二层，架设第二道支撑，如此反复； 开挖至基坑底，人工检底30cm，及时处理基底。2.1.2 基坑开挖纵向顺序纵向开挖顺序与基坑完成时间要求、基坑开挖现场条件有关，一般分为：从两端向中间两个工作面对向开挖，或从中间向两端两个工作面反向开挖，或从一端向另一端一个工作面独头开挖。2.2 前期准备基坑开挖前须完成下列准备工作。 按设计技术标准、地质资料以及周围建筑物和地下管线资料等，做好基坑施工组织设计和施工操作规程，制定出开挖步序，并严格遵照执行。 对基坑周边30m范围内的建筑物进行调查，并对基坑、周围建筑物、地面及地下管线等编制详细的监控和保护方案，预先做好监测点的布设、初始数据的测试和检测

5、仪器的调试工作。 对开挖中可能遇到的渗水、边坡稳定、涌泥流砂等现象，提出应急措施预案并提前进行相关的物资储备。 按设计要求备足支撑，并为出土、运输和弃土创造条件，确保连续开挖。 配备足够的开挖及运输机械设备，做好机械的检测、维修保养等工作，确保机械正常作业。 地基加固达到强度要求，在基坑开挖前1530天左右提前预降水，并准备好地面排水及基坑内抽排水系统。 采用爆破作业时，事先编制爆破施工组织方案，报城市主管部门及公安部门批准。2.3 土方开挖2.3.1 中间段土方开挖 开挖方法挖土时采用盆式开挖，每段开挖时先挖中间土，最后挖两侧土，每挖出一根支撑位置，及时安装支撑，待支撑安装好后，再开挖下一段

6、土体。第一层开挖：根据场地情况，合理布置开挖及运输设备，按照施工顺序进行开挖，每挖完一小段立即安装该段支撑，直至第一层土挖完。第二、三层土开挖：在基坑外布置挖掘机挖土装车，并安排挖掘机下入基坑配合翻挖土，挖深不低于该层支撑的底面。待支撑安装结束后，再施工下一段落。第四以下层土开挖：当挖掘机在基坑顶部不能进行挖装作业时，采用基坑内挖掘机翻挖土方，在基坑顶部布置吊车带抓斗或可伸缩式挖掘机进行装土。中间段土方开挖工况如图2-1。挖掘机置于坡顶工作状况采用抓斗工作状况图2-1 中间段开挖工况图 土方开挖要点做好坑内排水，按照规定步序开挖，避免超挖，按规定随挖随撑，减少基坑暴露时间。坑顶堆载符合规定及计

7、算要求，适当隔离振动荷载。在设计坑底标高以上2030cm的土方采用人工开挖；开挖时，集中劳动力和配套设备，开挖一片，铺设一片垫层，及时封闭坑底。对局部超挖处按规定填实。2.3.2 端头井开挖 采用岛式开挖法施工时，端头井土方开挖按先角边再中间的原则进行。先挖标准段区，支撑完毕后以小挖掘机沿墙边挖至端头井内角，将土方转移到区装土，开挖完区后作斜撑和角撑，支撑完毕后再开挖区，支撑第二、三根支撑。如此类推，直至完成区开挖支撑后进行下一层施工。 采用盆式开挖法施工时，即先撑好标准段内的2根对撑，然后依次对称分层开挖斜支撑区域的土体，并按照分层及时施工斜撑。端头土方开挖施工顺序见图2-2。端头井岛式土方

8、开挖支撑顺序图端头井盆式土方开挖支撑顺序图图2-2 端头开挖顺序图2.4 石方开挖中风化、微风化石方开挖采用浅眼松动微差控制爆破。爆破前，必须进行爆破方案设计。根据基坑周边环境对爆破震动的要求，结合类似工程实际经验，采取“多打孔、少装药、短进尺、弱震动”的浅眼松动微差控制爆破的方法。在靠近坑壁部位进行预留控制，同时沿基坑轮廓线布设减震孔，以取得良好的爆破效果，减少爆破对和围护结构的伤害。由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波，同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪音，影响建筑物、工业设施及生命财产的安全，必须采取严格的防范措施加以保护，确保爆破安全。2.5基坑排水 地面排水基坑顶部沿围护结构设

9、排水沟，用于承接基坑抽排水及地面雨水，经过沉淀池后，排入下水道。在围护结构边缘修筑挡水缘，防止地表水倒灌入基坑内。从基坑内抽出的水，由于含有一定量的泥砂，采用在基坑两侧设置沉淀池。沉淀池一般由三个小池组成，小池尺寸可采用2.0m（宽）1.5m（长）2.0m（深），三个小池分别为进水池、沉淀池、出水池。及时清理沉淀池沉碴，防止将泥砂带入下水道，造成堵塞。 基坑内排水基坑开挖期间一般采用了降水措施，但必然会存在一定的地下水和地表降水，开挖时需要设置坑内排水沟，汇入集水井后抽出。排水设置如图2-3所示。图2-3 基坑排水示意图2.6 基坑监测基坑开挖至回填完成期间，需要对基坑及周边影响带进行监测。结

10、合基坑地质情况、施工方法、围护结构类型及基坑周边环境状况，一般采用监测项目有：围护结构水平位移、围护顶部水平和垂直位移、内支撑轴力、基坑四周地表沉降、坑底隆起、地下水位、周围建筑物沉降倾斜、地下管线安全等。3 劳动力组织根据施工进度、设备配备及工艺要求合理配置，地铁车站参见表3-1。表3-1 劳动力配备表序号工种数量(人)序号工种数量(人)1施工及技术负责人2人7挖机司机12人2电焊工8人8测 工2人3电 工2人9起重工4人4机械维修工3人10普 工9人5汽车司机20人6吊车司机6人合 计68人4 机具设备配置根据进度要求、施工条件合理配备，地铁车站参见表4-1。5 质量控制要点 基坑开挖严格

11、按批准的施工组织设计进行，确保开挖质量和结构物安全。基坑开挖中，采用纵向分段、分层开挖，分段长度视周围环境、地质、水文地质以及结构受力情况综合考虑确定；分层标高，为设计考虑横撑架设而规定的标高。 土方开挖前，进行必要的排水和降水，地下水位降至开挖面下0.5米。开挖在围护结构达到设计强度后方可开挖。表4-1 施工机械配备表序号机具名称型号规格单位数量用 途1履带起重机DH400配1.5方抓斗台2基坑挖土2反铲挖掘机EX300(加长臂)台2坑内挖土3伸缩臂挖掘机Sh220(臂长20m)台2坑内挖土4反铲挖掘机Sh100台4坑内挖土5反铲挖掘机Sh60台2坑内挖土6自卸载重车15t台20土方运输7潜

12、水泵扬程30m台10坑内排水8水准仪S2台1测量9路基箱4m1.5m块20挖土 土方采用阶梯流水式开挖，做到随挖随撑。分段开挖的纵向放坡坡度符合要求。土方分层、分段留土护壁，限时开挖，并按照规定放坡。开挖时严格控制标高，超挖按规定回填。 根据时空效应，保证在规定时间内完成土方开挖、支撑、垫层的施工。基坑开挖至设计标高后，必须及时安装支撑，并按设计要求施加支撑预应力值。 开挖作业时，开挖设备严禁与钢支撑相碰。 当基底上层与设计不符或扰动、水浸、发现淤泥、土质松软等现象时，应做好记录，并会同有关单位研究处理。 认真做好监控量测工作，并及时进行数据的收集及分析，及时反馈信息，指导开挖支护工作。6 安

13、全注意事项6.1 施工现场安全保证措施 施工现场的布置符合防火、防洪、防触电、防雷击等安全规定的要求，现场的生产、生活用房、仓库、材料堆放场、修配间、停车场等临时设施，应按总平面布置图进行统一布署。 施工场区内的地坪、道路、仓库、加工场、材料场、水泥堆放场、基坑四周均采用砂浆或砼进行场地硬化，危险地点悬挂警示灯或警告牌，有人经过的坑、预留孔洞设防护围栏和明显的色灯警示。在醒目的地方设置固定的大幅安全标语及各种安全操作规程牌。 根据国家颁布的安全规程，结合工程实际，编印通俗易懂的安全防护规程手册。 具体制定各项安全施工规则，经常检查安全施工执行情况，对职工进行安全教育，组织有关人员学习防护手册，

14、并进行安全作业考试，考试合格的职工才准进入施工作业面作业。 重视水文、气象资料，根据气象特点制定防洪预案，若发现有可能危及人身、工程和财产安全的灾害预兆时，立即按防洪预案实施和采取切实可行的防灾害措施，以确保人身、工程和财产的安全。 定期举行安全会议，适时分析安全工作形式，指定有关管理人员，队长和安全员参加，并做好记录，各作业班组在班前班后对该班的安全作业情况进行检查和总结，并及时处理安全作业中存在的问题。 加强安全检查，建立专门安全监督岗，实行安全生产责任制。遇有特别紧急的事故征兆时，停止施工，采取措施确保人员、设备和工程结构安全。 施工现场的生产、生活区按消防法有关规定，设置消防池和配备足够的消防设施，明确消防责任人。 住房、库棚、料场、修理间等消防安全距离应符合消防法有关规定。 氧气瓶不得沾染油脂，乙炔瓶安装防回火安全装置，氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，隔离存放的距离应符合有关安全规定的要求。6.2 施工机械的安全控制措施 车辆驾驶员和各类机械操作员持证上岗，对驾驶员、机械操作员定期进行安全教育。 机械设备在施工现场集中停放。 起重作业严格执行建筑机械使用安全技术规程和建筑安装工人安全技术操作规程中的有关规定和要求。 使用钢丝绳的机械，定期进行保养，发现问题及时更换，用钢丝绳起吊、拖拉重物时，现