基础放坡与开挖.docx

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基础放坡与开挖

基坑放坡与开挖

一、关于放坡的相关问题

放坡的要求：

　　　　土方放坡系数（m）：

（如图所示）是指土壁边坡坡度的底宽b与基高h之比，即m=b/h，或者tanα=K计算　　

1、在建筑中，放坡应该从垫层的上表面开始；　

2、管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下：

（1）挖土深度在lm以内，不考虑放坡；　　

（2）挖土深度在1.0lm～2.00m，按l：

0.5放坡；　　（3）挖土深度在2.0lm～4.00m，按l：

0.7放坡；　　（4）挖土深度在4.01m～5.00m，按1：

1放坡；　　（5）挖土深度大于5m，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡

3、土质与开挖放坡的影响，根据GB50202-2002土方开挖要求，临时边坡值（高宽比）根据土质来确定①沙土（不含细沙和粉沙）为1:

1.25~1:

1.5。

②一般性粘土：

硬性1:

0.75~1:

1，硬塑性1:

1~1.25，软性1:

1.5。

③碎石类：

充填坚硬及硬塑粘性土1:

0.5~1:

1，充填沙土1：

1~1:

1.5，以上允许开挖深度软土不大于4m，硬性土不大于8m，超过允许开挖深度的根据场地情况，可采取坡度放缓或进行支护。

基坑开挖放坡还应根据现场具体情况和土质而定。

一般1.5m以内深的基坑为浅基坑，不计算放坡，可根据土质情况进行相应措施；超过此深度计算挖土放坡量，但可根据现场情况和土质情况验算坡顶承载力计算放坡坡度，从而节省土方工程费用。

4、边坡稳定的验算问题；

1．圆弧滑动面条分法

条分法常用于基坑边坡土方整体滑动的稳定验算。

（1）基本原理瑞典圆弧滑动面条分法，是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。

该法由于忽略土条之间的相互作用力的影响，因此是条分法中最简单的一种方法。

边坡破坏时，土坡滑动面的形状取决于土质，对于粘土，多为圆柱面或碗形；对于砂土，则近似平面。

阻止滑动的抗滑力矩与促使滑动的滑动力矩之比，即为边坡稳定安全系数K，可得：

式中：

——滑动圆弧的长度；

——滑动面上的平均抗剪强度；

R——以滑动圆心O为圆心的滑动圆弧的半径；

W——滑动土体的重量；

d——W作用线对滑动圆心O的距离；

A——滑动面积。

如K>1.0表示边坡稳定；K=1.0边坡处于极限平衡状态；K<1.0则边坡不稳定。

按上述原理进行计算，首先要确定最危险滑动圆弧的形状，即首先要找出最危险滑动圆弧的滑动圆心O，然后找坡角圆即可画出最危险滑动圆弧。

欲找出K值最小的最危险滑动圆弧，可根据不同的土质采用不同的方法：

a.内摩擦角

的高塑性粘土

这种土的最危险滑动圆弧为坡脚圆，可按下述步骤求其最危险滑动圆弧的滑动圆心。

（a）由此表，根据坡角

查出坡度角

和坡顶角

。

（b）在坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角，两线的交点O，即最危险滑动圆弧的滑动圆心。

b．内摩擦角

的土

这类土的最危险滑动圆弧的滑动圆心的确定，如下图所示，按下述步骤进行：

（a）按上述步骤求出O点；

（b）由A点垂直向下量一高度，该高度等于边坡的高度H，得C点，由C点水平向右量一距离，使其等于4.5倍H而得D点，连接DO；

（c）在DO延长线上找若干点，作为滑动圆心，画出坡脚圆，试算K值，找出K值较小的E点；

（d）于E点画DO延长线的垂线，再于此垂线上找若干点作为滑动圆心，试算K值，直至找出K值最小的O′点，则O′点即最危险滑动圆弧的滑动圆心。

用上述方法计算，需要经过多次试算才能达到目的。

目前，已可用电子计算机迅速地找出滑动圆心。

（2）圆弧滑动面条分法计算方法

当边坡由成层土组成时，则土的重力密度γ和抗剪强度τ都不同，需分别进行计算。

按条分法计算时，先找出滑动圆心O画出滑动圆弧，然后将滑动圆弧分成若干条，每条的宽度

，R为滑动半径。

任一分条的自重Wi，可分解为平行圆弧方向的切力Ti，和垂直圆弧的法向力Ni。

同时，在滑动圆弧面上还存在土的内聚力c。

Ti即滑动力，Ti与滑动半径R的乘积，即滑动力矩。

内聚力c和摩阻力

（

为土的内摩擦角）即抗滑力，c和

与滑动半径R的乘积cR和

R即抗滑力矩。

因此，边坡稳定安全系数可按下式计算：

式中

——分条的内聚力；

——分条的圆弧长度；

——分条土的内摩擦角；

——分条土的重力密度；

——分条宽度；

——分条高度（可取平均值）；

——分条的坡角。

如果土质相同，分条宽度又相同时，则：

条分法

如果有地下水，则需考虑孔隙水压力u的影响，则按下式计算边坡稳定安全系数：

一般土质与放坡要求

岩土类别

状态及风化程度

允许坡高

允许坡度

粉质粘土

坚硬

硬塑

可塑

5

5

4

1：

0.33基坑顶面无载重

1：

0.50基坑顶面有静载

1：

0.75基坑顶面有动载

1：

1.00~1：

1.25基坑顶面无载重

1：

1.25~1：

1.50基坑顶面无载重

粘土

坚硬

硬塑

可塑

5

5

4

1：

0.33~1：

0.75

1：

1.00~1：

1.25

1：

1.25~1：

1.50

杂填土

中密、密实的建筑垃圾土

5

1：

0.75~1：

1.00

二、施工开挖难点问题与解决方法

1、基坑开挖时的排水问题

汇水井：

先在基坑基础以外挖一个汇水井在四周挖排水沟，使坑内的水沿排

水沟集于汇水井，用抽水机把汇水井中的水抽出坑外排出。

井点法：

遇到翻砂现象应用井点法而降低水位，是指在基坑周围打入带有过滤头的井点管，在地面与集水总管连接起来，通到抽水系统，用真空泵造成的真空度，将地下水吸入水箱，用水牢抽出，使地下水暂时降低。

适用条件：

渗透系数为0.5~1.5m/d土壤中，尤其在2~50m/d土壤中效果最好

井点降水设备管路部分：

包括过滤管，井点管，集水总管等。

2、开挖的方式与注意点

人工开挖、机械开挖、人机配合开挖，指的注意的是在基坑的开挖时一定要注意边坡的安全，切不可大意！

在基坑的开挖时严禁超挖。

在雨季施工时放坡的地方要加以检查。

3、工艺流程：

基坑开挖程序：

测量放线→确定开挖顺序和坡度→排降水→修坡→整平→验槽→分段、分层均匀开挖

→人工清底→基坑验收

4、测量放样

首先利用控制测量网通过全站仪器=或GPS仪器定出墩、台基础的中心位置以及轮廓尺寸，并打上木桩作为标志，桩标必须位于基坑开挖范围以外的可靠地点。

应特别注意在曲线桥梁上墩台的纵向中心与线路中心、两端不等跨时墩的横向中心与梁端缝中心因为施工图预留结构偏心而不重合。

最后，按十字线侧设基坑开挖边线，定出边线在十字线上及交角出的桩点，以确定基坑开挖范围。

5、引截地表水

基坑开挖之前，应先做好地面排水系统，在级坑顶外缘四周应向外设置排水坡或设置防水梁，在适当距离出设置截水沟，应采取防止水沟渗水的措施，避免影响坑壁稳定。

图无支护基坑明挖施工工艺及质量控制流程图、

6、基坑开挖

基坑底平面开挖尺寸的确定：

在旱季无地下水条件下，采用坑壁垂直方法施工时，可按基础地面尺寸，直接利用垂直坑壁作起初混凝土灌筑的外模，需进行基坑排水或安装基础模板时，应按基础底面四周各加宽50-100cm进行工艺设计，具体应结合摸板安装和排水沟、集水坑的设置方式、基底放样布桩和基坑土质情况等因素计算确定。

基坑坑壁开挖形式的选择：

常见的无支护坑壁形式有垂直坑壁、斜坡和阶梯形坑壁、变坡度坑壁的三种

1对于天然湿度接近最佳含水量、构造均匀、不致发生坍滑、移动、松散或不均匀下沉的土质，基坑开挖可采取垂直坑壁的形式。

不同土类状态垂直坑壁容许深度表

表无支护开挖垂直坑壁容许深度

土类

容许深度（m）

密实、中密的砂类石土个砾类土（充填物为砾类土）

1．00

硬塑、软塑的低液限粉土、低液限黏土

1．25

硬塑、软塑的高液限黏土、高液限黏质土夹砂砾土

1．50

坚硬的高液限黏土

2．00

2对邻近无重要构筑设施、底下管线及施工场地许可的地区，基坑深度在5m以内，土的湿度正常、土层构造均匀，基坑坑壁坡度可参考表5．3．2-2，采取斜坡开挖或按响应斜坡高、宽比值挖成阶梯坑壁，每梯高度以0．5-1．0m为宜。

阶梯可兼作人工运土的台阶

坑壁土类

坑壁坡度

坡顶无荷载

坡顶有静荷载

坡顶有动荷载

砂类土

1：

1

1：

1．25

1：

1．5

碎石类土

1：

0．75

1：

1

1：

1．25

黏性土、软岩石

1：

0．33

1：

0．5

1：

0．75

极软图、软岩

1：

0．25

1：

0．33

1：

0．67

较软岩

1：

0

1：

0．1

1：

0．25

极硬岩、硬岩

1：

0

1：

0

1：

0．25

3基坑顶有动载时，坑顶缘与动载间应留有1m的护道，如地质、水文条件不良，或动载过大，应进行基坑开挖边坡验算，根据检算结果确定采用增宽护道或其他加固措施。

、

4基坑穿过不同土层时，坑壁边坡可按各层采用不同坡度。

当下层土质为密实黏质土或岩石时，下层可采用垂直坑壁。

在坑壁坡度变化处可视需要设不小于0．5m宽的平台。

在既有建筑物旁边开挖基坑时。

应符合施工图和工艺设计的规定。

7、基坑开挖应根据地质情况采用人力或机械开挖，并在开挖过程中，随时检查开挖尺寸、位置，严密注意地质情况变化，随时修正基坑尺寸和开挖坡度。

8、采用机械开挖时，砌底应留20-30cm土层，改为人工开挖，避免机械施工是扰动基底土层

9、人工开挖机械施工时留置的20-30cm土层，应勤测量、勤检查，以避免基坑深度超挖。

当基坑深度超挖时，应通过变更设计采取降低基础、加厚基础等措施，不的随意回填。

10、采取先施工复合地基后开挖时，如果地基处理可能产生孔隙水压力和侧向挤压应力，则基坑开挖应该在地基处理完至少2周后进行，并在开挖前采取降水先出孔隙压力的措施，基坑一次开挖的深度不宜大于2m。

开挖过程中应对基坑边坡实施位移观测。

11、基坑排水、降水

基坑排水

1开挖基抗渗水，一般采用明沟法排水，沿坑底四周基础范围以外排水沟和集水坑，汇集基坑渗水，然后用水泵排除坑外。

2从地下水位以上50cm开始，每一层开挖，均首先开挖集水沟和集水坑，并使排水沟和集水坑底低与本层基坑开挖底面深度，保证排水通畅

3排水沟、集水坑的大小，主根据渗水量的大小而定。

排水沟深0．5m，底宽应小与0．3m，纵坡为1%-5%，如排水时间较长或土质较差时，沟壁可用木板或荆笆支撑防护。

集水坑一般设在下游位置，一个或数个，最小边长0．6m深度一般应大与0．7m或低与进水笼头的高度，集水坑可以荆笆、编筐或木笼围护，以防止泥沙堵塞吸水笼头。

抽水能力应为渗水量的1．5-2．0倍。

基坑排出的水要以水管或水槽远引。

基坑分层开挖的排水、抽水方式见图5．4．1

井点降水

在砂土层中开挖基坑，地层降水法是在基坑周围设渗水井点管，配置抽水设备，通过不间断的抽水，使基坑范围内的地下水降低至基坑底以下深度。

井点法防水使用于各种不同几何形状的基坑，具有克服流砂、稳定边坡的优势，创造基坑的无水作业条件，有利机械化施工，缩短工期，保证工程质量与安全。

12、基坑清理

基坑开挖后，采用人工清楚坑底松土，铲平凸起部分，修正边坡。

以铲为主，不的补填。

13、基坑检查

1基坑开挖到施工图标示基础底高程后，必须进行基底检验，方可进行基础圬工施工。

基坑检验合格后，应随即施工基础，尽量缩短暴露时间。

2利用测量控制系统，对基底进行放样，测设基础底面中心十字线、轮廓线和基坑底高程。

桩点应设置牢固，并挂线以备检查。

3基底的触探实验包括静力触探和动力触探两种。

根据基底土质条件、工程要求和操作经验，可采用不同的触探类型、探头规格和方法。

4静力触探是利用机械或液压装置将带有一定规格的圆锥形探头的触探杆，按一定速率压入土层，用电阻应变以测量护士基对探头贯入的阻力，与已经荷载试验测得的地基土容许承载力，形容模量和压缩模量的数据拟订触关系式，从而确定触探地基的容许承载力个压缩形变工程特性。

静力触探是一种原位测试技术，适用与流塑壮黏质土、一般黏质土和砂类土及类似地层，对含有砾卵石、密实的砂土层、漂石类和岩石层难以贯入而适用。

5动力触探是利用一定的落锤能量，将与探杆相连的一定规格的锥形触探头打入勘的土层中，根据大入的难以程度（贯入度）得到每贯入一定深度的锤击数，以此判定土的性质一种原为勘探、测试方法。

它适用与砂类土、黏质土、黄土、较松散的突然女工填土和颗粒较小的砾类土。

但对含有快石、漂石的黏质土不适用。

6了鉴定地基土的形变性和承载力，可甚至准备检验的地基上以一定尺寸的平板做荷载试验。

14、基底处理

．1当基底以下地质不符合要求时，应通过变更设计采取处理措施，处理方法随地基土质不同而异。

如遇到地基软硬不均、溶洞、裂隙、泉眼等特殊情况，应采用换土法、土桩法、砂桩法、重锤夯实法、强夯法、旋喷法、塑料排水法、振动水冲法、化学液体加固法等特殊的处理方法。

．2大于10m深度的饱和黏质土二号有机质土基底，可采用粉体喷射搅拌桩，可利用压缩空气。

将水泥、生石灰等固化材料，通过专用深层搅拌机空心钻杆的喷灰口喷出，喷射于地基深出已被螺旋翼强制切削和搅动的天然湿度地基上，使材料与地基土发生一系列物理、化学反映，并在反映过程中吸水、膨胀，使搅拌均匀的灰土硬结，形成具有整体性，水稳性和强度较高的基底。

．3对于粉质土、黄土、砂土、小粒径等基底，也可采用旋喷桩。

利用旋喷钻机把带有特殊喷嘴的灌浆管钻进土层的预定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使浆液或水成为20Mpa左右的高压喷射流，从灌浆管底部侧面的喷嘴喷出，同时钻杆以一定速度徐徐旋转提升，不断以强力冲击切削体，除一部分细小粒随浆液冒出水面外，其余在喷射力有效作用范围内从土体剥落下来的土粒与浆液充分搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律重新排列。

浆液经一定时间凝结后即在土中形成一个柱状固体。

质量控制措施

1基坑开挖、采用水平桩严格控制基底的高程，标桩间的距离≤3m，以防基底超挖。

2在软土地层开挖桩基承台基坑时，应按工程桩上午顺序流水作业，以保证桩身强度到达70%以上时才开挖基底。

挖方要对称进行，高差不应超过0．8m，防软土滑陷而发生桩身位移。

3在地下水位以上挖土，必须有措施、有方案。

地质资料反映有细砂粉土、中粗砂层的工程项目，必须有截水、降水等有效防止流砂的措施。

4操作要点

根据测量放样的基坑开挖边线，采用挖掘机结合人工的方式进行基坑开挖。

基坑开挖时，挖掘机顺着基础长边的方向，向后退着挖/开挖过程中，以注意控制好坑壁坡度，一防止坑壁坍塌，并控制好基坑开挖的深度，先采用机械开挖至基础底标高处，接着再人工精确休整至基础底标高。

注意事项

1基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。

2靠近道路及便道侧，基坑边增加多一道卸荷措施，保证行车的安全距离。

3基坑开挖完成后，可在基坑边坡上设置两个爬梯方便人员进出基坑。

4应及时做好抽水工作，随时注意基坑壁变化防止坍塌事故发生。

成平保护要求

1对定位桩、水准点等注意保护好，挖运土时不的碰撞，并应定期复测，检查其可靠性。

2基坑（槽）、管沟的直立坡，在开挖后应有措施，避免坍塌。

3挖土需要的支护结构，不得任意损坏或拆除。