完整版教学课件第12章-基坑土方工程杨明月 长春工程学院基坑工程第12章基坑土方工程围岩导论：基坑土方开挖应在全面掌握现场场地土层条件、基坑支护设计方案、环境保护要求以及工期目标等条件后，进行合理的施工组织设计，应综合考虑土方开挖、基坑降水以及基坑监测等各分项工程的施工流程和相互影响等，周密安排施工工序。土方开挖专项方案制订时应首先明确开挖原则，根据基坑工程的特点选择合理的开挖方式，然后进行土方开挖的竖向分层和平面分块。土方开挖技术设计，应确保工程的施工进度，有效的控制基坑的稳定和变形，保护好施工区域周围的环境。CONTENTS主要内容土方开挖的基本原则12.1不同支护形式的土方开挖方法12.2基坑边界内的土方分层分段开挖方法12.3基坑边界内的土方分层分块开挖方法12.4土方施工机械及其施工方法12.5基坑开挖施工道路与平台12.6基坑土方回填12.712.1 土方开挖的基本原则按照基坑支护设计的不同，基坑土方开挖可分为无内支撑基坑开挖和有内支撑基坑开挖。按照基坑挖土方法的不同，基坑土方开挖可分为明挖法和暗挖法。无内支撑基坑开挖一般采用明挖法；有内支撑基坑开挖一般有明挖法、暗挖法、明挖法与暗挖法相结合等三种方法。基坑内部有临时支撑或水平结构梁代替临时支撑的土方开挖一般采用明挖法；基坑内部水平结构梁板代替临时支撑的土方开挖一般采用暗挖法，盖挖法施工工艺中的土方开挖属于暗挖法的一种形式。12.1 土方开挖的基本原则基坑土方开挖总体要求基坑开挖前应根据工程地质与水文地质资料、结构和支护设计文件、环境保护要求、施工场地条件、基坑平面形状、基坑开挖深度等，遵循“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”和“先撑后挖、限时支撑、严禁超挖”的原则编制土方开挖施工方案。土方开挖施工方案应履行审批手续，并按照有关规定进行专家评审论证。12.1.1总体要求12.1 土方开挖的基本原则基坑开挖应采用分层开挖方式，软土地区分层厚度一般不大于4m，分层坡度不应大于1:1.5；基坑挖土机械及土方运输车辆直接进入坑内进行施工作业时，应采取措施保证坡道稳定。坡道宽度应保证车辆正常行驶，软土地区坡道坡度不应大于1:8。机械挖土应挖至坑底以上20cm30cm，余下土方应釆用人工修底方式挖除，减少坑底土方的扰动。12.1.1总体要求12.1 土方开挖的基本原则（1）放坡开挖方式场地条件允许时，可采用放坡开挖方式。为确保基坑施工安全，一级放坡开挖的基坑，应按照要求验算边坡稳定性，开挖深度一般不超过4.0m；多级放坡开挖的基坑，应同时验算各级边坡的稳定性和多级边坡的整体稳定性，开挖深度一般不超过7.0m。采用一级或多级放坡开挖时，放坡坡度一般不大于1:1.5；采用多级放坡时，放坡平台宽度应严格控制不得小于1.5m。12.1.2无内支撑土方开挖原则12.1 土方开挖的基本原则（2）土钉墙采用土钉支护或土层锚杆支护的基坑，应提供成孔施工的工作面宽度，其开挖应与土钉或土层锚杆施工相协调，开挖和支护施工应交替作业。对于面积较大的基坑，可采取岛式开挖的方式，先挖除距基坑边8m10m的土方，中部岛状土体应满足边坡稳定性要求。基坑边土方开挖应分层分段进行，每层开挖深度在满足土钉或土层锚杆施工工作面要求的前提下，应尽量减少，每层分段长度一般不大于30m。每层每段开挖后应限时进行土钉或土层锚杆施工。12.1.2无内支撑土方开挖原则12.1 土方开挖的基本原则（3）采用水泥土重力式围护墙或板式悬臂支护的基坑，基坑总体开挖方案可根据基坑大小、环境条件，采用分层、分块的开挖方式。对于面积较大的基坑，基坑中部土方应先行开挖，然后再挖基坑周边的土方。（4）釆用钢板桩拉锚支护的基坑，应先开挖基坑边2m3m的土方进行拉锚施工，大面积开挖应在拉锚支护施工完毕且预应力施加符合设计要求后方可进行，大面积基坑开挖应遵循分层、分块开挖方法。12.1.2无内支撑土方开挖原则12.1 土方开挖的基本原则有内支撑的基坑开挖方法和开挖顺序应尽量减少基坑无支撑暴露时间，应先开挖周边环境要求较低一侧的土方，再开挖环境要求较高一侧的土方，应根据基坑平面特点采用分块、对称开挖的方法，限时完成支撑或垫层。开挖面积较大的基坑工程时，可根据周边环境和支撑形式等因素，采用岛式开挖、盆式开挖或分层分块开挖的方式。（1）岛式开挖的基坑，中部岛状土体高度不大于4.0m时，可采用一级边坡；中部岛状土体高度大于4.0m时，可采用二级边坡，但岛状土体高度一般不大于9.0m。（2）盆式开挖的基坑，盆边宽度不应小于8.0m；盆边与盆底高差不大于4.0m时，可采用一级边坡；盆边与盆底高差大于4.0m时，可采用二级边坡，但盆边与盆底高差一般不大于7.0m，一级边坡应验算边坡稳定性，二级边坡应同时验算各级边坡的稳定性和整体边坡的稳定性。12.1.3有内支撑土方开挖原则12.1 土方开挖的基本原则（3）对于长度和宽度较大的基坑可采用分层分块土方开挖方法。分层的原则是每施工一道支撑后再开挖下一层土方，第一层土方的开挖深度一般为地面至第一道支撑底，中间各层土方开挖深度一般为相邻两道支撑的竖向间距，最后一层土方开挖深度应为最下一道支撑底至坑底。分块的原则是根据基坑平面形状、基坑支撑布置等情况，按照基坑变形和周边环境控制要求，将基坑划分为若干个边部分块和中部分块，并确定各分块的开挖顺序，通常情况下应先开挖中部分块再开挖边部分块。12.1.3有内支撑土方开挖原则12.2 不同支护形式的土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法（e）临时内支撑结合板式围护墙（f）梁板结构代替临时支撑结合板式围护墙12.2 不同支护形式的土方开挖方法（1）全深度范围一级放坡基坑的土方开挖方法12.2.1基坑放坡土方开挖全深度范围一级放坡基坑的土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。12.2 不同支护形式的土方开挖方法（2）全深度范围多级放坡基坑的土方开挖方法12.2.1基坑放坡土方开挖全深度范围多级放坡基坑的土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。12.2 不同支护形式的土方开挖方法（1）全深度范围有围护无内支撑的基坑土方开挖方法有围护无内支撑的基坑一般包括釆用土钉支护、复合土钉支护、土层锚杆支护、板式悬臂围护墙、水泥土重力式围护墙、钢板桩拉锚支护的基坑。全深度范围有围护无内支撑的基坑土方开挖方法可应用于明挖法施工工程。12.2.2有围护的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法采用土钉支护、复合土钉支护、土层锚杆支护的基坑土方开挖，应采用分层开挖的方法，并与支护施工交替进行。12.2.2有围护的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法采用板式悬臂围护墙和水泥土重力式围护墙的基坑土方的开挖，应采用分层开挖的方法。12.2.2有围护的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法钢板桩拉锚支护基坑的土方开挖应采用分层开挖的方法。第一层土方应首先开挖至拉锚围標底部200300mm,拉锚支护形成并按设计要求施加预应力后，才可进行下层土方的开挖。12.2.2有围护的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法（2）全深度范围有围护有内支撑的基坑土方开挖方法顺作法施工的有内支撑的基坑；逆作法施工的基坑。12.2.2有围护的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法（1）上段一级放坡下段有围护无内支撑的基坑土方开挖12.2.3放坡与围护相结合的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法（2）上段一级放坡下段有围护有内支撑的基坑土方开挖12.2.3放坡与围护相结合的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法（3）上段多级放坡下段有围护无内支撑的基坑土方开挖12.2.3放坡与围护相结合的基坑土方开挖方法12.2 不同支护形式的土方开挖方法（4）上段多级放坡下段有围护有内支撑的基坑土方开挖12.2.3放坡与围护相结合的基坑土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法（1）不分层不分段土方开挖不分层不分段开挖方法，适用于采用一级放坡开挖的基坑、水泥土重力式围护墙的基坑、板式悬臂围护墙的基坑。12.3.1基坑边界面不分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法（2）分层不分段土方开挖分层不分段开挖方法，适用于放坡基坑的土方开挖、有围护基坑的土方开挖、放坡与围护相结合基坑的土方开挖。12.3.1基坑边界面不分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法（1）不分层分段土方开挖不分层分段开挖方法，一般适用于面积较大的基坑。一级放坡开挖的基坑、水泥土重力式围护墙的基坑、板式悬臂围护墙的基坑。12.3.2基坑边界面分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法（2）分层分段土方开挖分层分段开挖方法，一般适用于面积较大，开挖较深，周边环境复杂，或开挖对周边环境可能造成影响的基坑。适用于放坡基坑的土方开挖、有围护基坑的土方开挖、放坡与围护相结合基坑的土方开挖。土钉支护或土层锚杆支护基坑、有内支撑的狭长形基坑、有内支撑的分块开挖基坑最为典型。12.3.2基坑边界面分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法1）土钉支护或土层锚杆支护分层分段土方开挖基坑边界面分段长度一般控制在20m-30m，以复合土钉支护基坑边界面分层分段开挖为例，基坑典型开挖方法如图。12.3.2基坑边界面分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法2）有内支撑的狭长形基坑分层分段土方开挖对于各道支撑均采用钢支撑的狭长形基坑，可采用斜面分层分段开挖的方法。12.3.2基坑边界面分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法当周边环境复杂，为控制基坑变形，狭长形基坑的第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，其余支撑采用钢支撑的形式，第一道钢筋混凝土支撑底部以上的土方，可采取不分段连续开挖的方法，待钢筋混凝土支撑强度达到设计要求后再开挖下层土方。对于第一道钢筋混凝土支撑底部以下土方，应采取斜面分层分段开挖的方法。12.3.2基坑边界面分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法12.3.2基坑边界面分段土方开挖方法12.3 基坑边界内的土方分层分段开挖方法2）有内支撑的狭长形基坑分层分段土方开挖狭长形基坑在平面上可采取从一端向另一端开挖的方式，也可采取从中间向两端开挖的方式。从中间向两端开挖方式一般适用于长度较长的基坑，或为加快施工速度而增加挖土工作面的基坑。12.3.2基坑边界面分段土方开挖方法12.4 基坑边界内的土方分层分块开挖方法对基坑边界内的土方在平面上进行合理分块，确定各分块开挖的先后顺序，充分利用未开挖部分土体的抵抗能力，有效控制土体位移，以达到减缓基坑变形、保护周边环境的目的。一般可根据现场条件、基坑平面形状、支撑平面布置、支护形式、施工进度等情况，按照对称、平衡、限时的原则，确定土方开挖方法和顺序。基坑对称开挖一般是指根据基坑挖土分块情况，采用对称、间隔开挖的一种方式；基坑限时开挖一般是指根据基坑挖土分块情况，对无支撑暴露时间采取控制的一种方式；基坑平衡开挖是指根据开挖面积和开挖深度等情况，以保持各分块均衡开挖的一种方式。12.4 基坑边界内的土方分层分块开挖方法概念：先开挖基坑周边的土方，挖土过程中在基坑中部形成类似岛状的土体，然后再开挖基坑中部的土方，这种挖土方式通常称为岛式土方开挖。特点：岛式土方开挖可在较短时间内完成基坑周边土方开挖及支撑系统施工，这种开挖方式对基坑变形控制较为有利。而基坑中部大面积无支撑空间的土方开挖较为方便，可在支撑系统养护阶段进行开挖，适用范围：岛式土方开挖适用于支撑系统沿基坑周边布置且中部留有较大空间的基坑。土钉支护、土层锚杆支护的基坑也可采用岛式土方开挖方式。12.4.1岛式土方开挖12.4 基坑边界内的土方分层分块开挖方法12.4.1岛式土方开挖12.4 基坑边界内的土方分层分块开挖方法概念：先开挖基坑中部的土方，挖土过程中在基坑中部形成类似盆状的土体，然后再开挖基坑周边的土方，这种挖土方式通常称为盆式土方开挖。特点：盆式土方开挖由于保留基坑周边的土方，减小了基坑围护暴露的时间，对控制围护墙的变形和减小周边环境的影响较为有利。而基坑中部的土方可在支撑系统养护阶段进行开挖。适用范围：盆式土方开挖适用于基坑中部无支撑或支撑较为密集的大面积基坑。12.4.2盆式土方开挖12.4 基坑边界内的土方分层分块开挖方法12.4.2盆式土方开挖12.4 基坑边界内的土方分层分块开挖方法概念：岛式与盆式相结合的土方开挖方法是基坑竖向各分层土方采用岛式或盆式进行交替开挖的一种组合方法。岛式与盆式相结合的土方开挖方法有先岛后盆、先盆后岛和岛盆交替种形式，12.4.3岛式与盆式相结合土方开挖方法12.5 土方施工机械及其施工方法p常见土方施工机械常见土方施工机械场地平整压实机械场地平整压实机械土方挖掘机械土方挖掘机械土方装运机械土方装运机械土方回填压实机械土方回填压实机械推土机、压路机推土机、压路机正铲、反铲、抓铲挖掘机正铲、反铲、抓铲挖掘机自卸式运输车自卸式运输车推土机、压路机和夯实机推土机、压路机和夯实机12.5 土方施工机械及其施工方法（1）正铲挖掘机铲斗和斗杆向机器前上方运动进行挖掘的单斗挖掘机。工作特点：向前向上强制切土；适用于开挖停机面以上的土体。12.5.1土方挖掘机械12.5 土方施工机械及其施工方法（1）正铲挖掘机挖土和卸土方式：正向挖土，后方卸土正向挖土，侧向卸土12.5.1土方挖掘机械12.5 土方施工机械及其施工方法（2）反铲挖掘机反铲作业主要用于挖掘机停机面以下的土方。工作特点：向前向上强制切土；最大挖铲深度46m的基坑；经济合理的挖土深度35m，加长臂最大可达15m。12.5.1土方挖掘机械12.5 土方施工机械及其施工方法（2）反铲挖掘机反铲挖掘机单机挖土方法坑内单机挖土方法应根据挖掘机的工作半径、开挖深度，选择从基坑的一端挖至另一端。12.5.1土方挖掘机械12.5 土方施工机械及其施工方法（2）反铲挖掘机反铲挖掘机单机挖土方法定点单机挖土方法应根据应根据坑边土方运输车辆道路情况，挖掘机的工作半径、开挖深度，选择定点单机挖土。动臂及铲斗回转90即可进行卸土。12.5.1土方挖掘机械12.5 土方施工机械及其施工方法12.5.1土方挖掘机械（2）反铲挖掘机反铲挖掘机单机挖土方法栈桥平台定点单机挖土方法适用于坑边施工道路宽度较小无法满足土方运输车辆行走，或挖掘机需要加大挖土作业范围的情况。12.5 土方施工机械及其施工方法12.5.1土方挖掘机械（2）反铲挖掘机反铲挖掘机单机挖土方法坑内栈桥道路或栈桥平台挖掘机定点位置挖土场地狭小需在坑内设置栈桥道路的基坑。12.5 土方施工机械及其施工方法12.5.1土方挖掘机械（2）反铲挖掘机反铲挖掘机多机挖土方法基坑内不分层多机挖土一台挖掘机负责挖掘土方，其它的挖掘机对挖掘出来的土方进行水平驳运。12.5 土方施工机械及其施工方法12.5.1土方挖掘机械（2）反铲挖掘机反铲挖掘机多机挖土方法基坑内分层多机挖土采用接力挖土的方式。该方式可实现多层土方流水作业。三机接力挖土12.5 土方施工机械及其施工方法12.5.1土方挖掘机械（2）反铲挖掘机反铲挖掘机多机挖土方法基坑定点挖土与坑中挖掘机配合适用于开挖较深、面积较大的基坑。12.5 土方施工机械及其施工方法（3）抓铲挖掘机抓铲挖掘机,主要用于基坑定点抓土。12.5.1土方挖掘机械钢丝绳抓铲挖掘机钢丝绳抓铲挖掘机 液压抓铲挖掘机液压抓铲挖掘机抓得深抓得深抓力大抓力大12.5 土方施工机械及其施工方法12.5 土方施工机械及其施工方法自卸式运输车12.5.2土方装运机械12.5 土方施工机械及其施工方法（1）推土机主要是依靠前端的推土装置，通过动力完成铲土、推土，实现场地平整、基坑回填等作业。推土机一般可分为履带式推土机和轮胎式推土机。12.5.3土方回填压实机械12.5 土方施工机械及其施工方法（2）压路机主要是依靠压路机的自身重量，通过分层来回碾压土体实施土体压实的作业。压路机与其它机械的配合施工压路机一般可与挖掘机、推土机等配合施工。12.5.3土方回填压实机械12.6 基坑开挖施工道路与平台施工道路坑外道路、坑内土坡道路、坑内栈桥道路等;施工道路应具有足够的承载能力，通常情况施工道路应采用钢筋混凝土路面结构。作业平台施工平台坑边栈桥平台、坑内栈桥平台对于连接基坑内外的栈桥道路和坑内土坡道路，应具有足够的稳定性，坑内土坡道路和斜向设置的栈桥道路坡度一般不大于1:8，并应具有相应的防滑措施。12.6 基坑开挖施工道路与平台（1）坑外道路设置坑外道路的设置一般沿基坑四周布置，其宽度应满足机械行走和作业要求；在条件允许的情况下，坑外道路应尽量采用环形布置。12.6.1施工道路12.6 基坑开挖施工道路与平台（2）坑内土坡道路的设置坑内土坡道路的宽度应能满足机械行走的要求。必要时，加以支护。12.6.1施工道路12.6 基坑开挖施工道路与平台（3）坑内栈桥的设置城市中心区域的基坑一般距离红线较近，场内的交通组织较为困难，需结合支撑形式、场内道路、施工工期等设置施工栈桥道路。坑内栈桥道路的宽度应能满足机械行走和作业的要求。12.6.1施工道路一般情况下第一道钢筋混凝土支撑及支撑下立柱经过加强后可兼作施工栈桥道路使用。12.6 基坑开挖施工道路与平台（1）钢筋混凝土结构挖土栈桥平台的设置钢筋混凝土挖土栈桥平台的平面尺寸应能满足施工机械作业要求。钢筋混凝土挖土栈桥平台一般与钢筋混凝土支撑相结合，可设置在基坑边，也可设置在钢筋混凝土栈桥道路边。12.6.2挖土栈桥平台的设置12.6 基坑开挖施工道路与平台（2）钢结构挖土栈桥平台的设置钢结构挖土栈桥平台一般由立柱、型钢梁、箱型板等组成。（3）钢结构与钢筋混凝土结构组合式挖土栈桥平台的设置12.6.2挖土栈桥平台的设置12.7 基坑土方回填如设计无要求，应符合下列规定：级配良好的砂土或碎石土；以砾石、卵石或块石作镇料时，分层夯实时其最大粒径不宜大于400mm；分层压实时其最大粒径不宜大于200mm;以粉质粘土、粉土作填料时，其含水量宜为最优含水量，可采用击实试验确定;如果用工业度料作为填土，必须保证其性能的稳定；挖高填低或开山填沟的土料和石料，应符合设计要求;不得使用淤泥、耕土、冻土、膨胀性土以及有机质含量大于5%的土。土方填筑质量关键控制含水量（最优含水量）。12.7.1土料的选用与处理12.7 基坑土方回填（1）人工填土人工回填一般适用于回填工作量较小，或机械回填无法实施的区域。人工回填一般根据要求采用分层回填的方法，分层厚度应满足规范要求。人工回填时，应按厚度要求回填一层夯实一层，并按相关要求检测回填土的密实度。（2）机械填土机械回填一般适用于回填工作量较大且场地条件允许的基坑回填。机械回填采用分层回填的方法，回填压实一层后再进行上一层土方的回填压实。分层厚度应根据机械性能进行选择，并应满足相关规范要求。回填过程中的密实度检测应符合相关要求。若存在机械回填不能实施的区域，应以人工回填进行配合。12.7.2回填方法