第五章明挖法

1第五章明挖法2主要內(nèi)容5.1明挖法概述5.2敞口放坡法5.3板樁法5.4旋噴法5.5挖孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)5.6水泥土攪拌樁5.7勁性水泥土攪拌樁5.8鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)35.1明挖法概述1.明挖法概念：什么是明挖法？淺埋地鐵區(qū)間、車站，通常采用明挖法施工或蓋挖法施工，二者均屬于深基坑工程。2.施工程序：維護(hù)結(jié)構(gòu)施工，內(nèi)部土方開挖，工程結(jié)構(gòu)施工，管線恢復(fù)與覆土。3.技術(shù)難點(diǎn)：基坑周圍環(huán)境保護(hù)，控制沉降與位移。4深15m基坑深15m廣州海珠廣場(chǎng)基坑基坑事故5北京地鐵10號(hào)線基坑，坍塌10余m上海中環(huán)線基坑，塌40m，深10m基坑事故6新加坡地鐵NichollHighway站(2004年)基坑事故75.1明挖法概述

放坡開挖要求基坑平面有足夠的空間供放坡之用。施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用在空曠地區(qū)或周邊環(huán)境允許時(shí)能保證邊坡穩(wěn)定的條件下優(yōu)先選用。支護(hù)開挖由在圍護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下從地面向下開挖的一個(gè)地下空間?；铀闹転榇怪钡膿跬两Y(jié)構(gòu)，擋土結(jié)構(gòu)一般是在開挖面基底下有一定插入深度的板墻結(jié)構(gòu)。（常用的擋土材料：混凝土、鋼、木等，有鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、柱列式灌注樁、水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻等）4、明挖法的分類85.1明挖法概述邊坡面不加支護(hù)噴混凝土面和錨桿護(hù)坡明挖法基坑類型A：敞口放坡基坑B：有維護(hù)結(jié)構(gòu)基坑工字鋼樁鋼板樁鉆孔灌注樁地下連續(xù)墻土釘墻復(fù)合式圍護(hù)910111216標(biāo)車站135標(biāo)145、基坑工程的安全等級(jí)安全等級(jí)破壞后果重要性系數(shù)γ0一級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重1.10二級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0.90基坑側(cè)壁安全等級(jí)與重要性系數(shù)γ05.1明挖法概述15按安全等級(jí)劃分：一級(jí)：破壞后果很嚴(yán)重或開挖深度大于等于10米；二級(jí)：壞后果嚴(yán)重或開挖深度介于7-10米；三級(jí)：壞后果很嚴(yán)重或開挖深度小于10米；按周邊環(huán)境等級(jí)劃分：特級(jí)：離基坑1倍開挖深度范圍內(nèi)有重要的地下設(shè)施、大直徑管線，重要建（構(gòu)）筑物。一級(jí)：離基坑1-2倍開挖深度范圍內(nèi)有重要的地下設(shè)施、大直徑管線，重要建（構(gòu)）筑物。二級(jí)：離基坑1倍開挖深度范圍內(nèi)有重要的支線地下管線，大型建（構(gòu)）筑物。三級(jí)：離基坑2倍開挖深度范圍內(nèi)沒有需要保護(hù)的管線或建（構(gòu)）筑物及設(shè)施。按地基復(fù)雜程度劃分：1、地質(zhì)復(fù)雜2、地質(zhì)中等復(fù)雜3、地質(zhì)簡(jiǎn)單165.2敞口放坡法1、適用條件：放坡開挖適用于地基土質(zhì)較好，開挖深度不深，以及施工現(xiàn)場(chǎng)有足夠放坡場(chǎng)所的工程。放坡開挖一般費(fèi)用較低，能采用放坡開挖應(yīng)盡量采用。放坡開挖示意圖

17敞口放坡明挖法也稱作敞口基坑法，包括全放坡開挖和半放坡開挖。全放坡開挖——基坑采取放坡開挖，不進(jìn)行坑墻支護(hù)，根據(jù)地質(zhì)條件采用相應(yīng)的邊坡坡度，分段開挖至所需位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，完成后進(jìn)行回填，將地面恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。半放坡開挖——在基坑底部設(shè)置一定高度的懸臂式鋼樁加強(qiáng)土壁穩(wěn)定。2、敞口放坡法的分類5.2敞口放坡法18

根據(jù)《土方和爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GBJ201-1983),當(dāng)?shù)叵滤坏陀诨?，在濕度正常的土層中開挖基坑，且暴露時(shí)間不長(zhǎng)，可做成直立壁不加支撐，但挖方的深度不宜超過(guò)下列規(guī)定：碎石土和砂土：1.0m；輕亞粘土及亞粘土：1.25m；粘土：1.5m；堅(jiān)硬的粘性土：2m。3、敞口放坡法開挖深度5.2敞口放坡法191）基坑深度在5m以內(nèi)不加支撐的邊坡最大坡度4、敞口開挖邊坡坡度的確定5.2敞口放坡法202）確定基坑邊坡坡度方法：查表法。

在城市隧道施工中，一般在地質(zhì)條件良好、土質(zhì)較均勻而地下水位低或通過(guò)降水將地下水位維持在基坑面以下，常采用查表法。

查表法適用條件

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）及北京地鐵的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡坡度可參考表1.1、表1.2。4、敞口開挖邊坡坡度的確定211：1.0～1.251：0.75～1.0強(qiáng)風(fēng)化1：0.75～1.001：0.5～0.75中等風(fēng)化1：0.5～0.751：0.35～0.5微風(fēng)化軟質(zhì)巖石1：0.5～0.751：0.35～0.5強(qiáng)風(fēng)化1：0.35～0.51：0.2～0.35中等風(fēng)化1：0.2～0.351：0.1～0.2微風(fēng)化硬質(zhì)巖石8～15m8m以內(nèi)坡度值（高：寬）風(fēng)化程度巖石類別巖質(zhì)基坑邊坡坡度表1.1221：1.5～1.751：1.25～1.51：1.0～1.25硬塑1：1.25～1.51：1.0～1.251：0.75～1.0堅(jiān)硬粘性土1：1.5～1.751：1.25～1.51：1.0～1.25S≤0.5粉土1：1.25～1.51：1.0～1.251：0.75～1.0稍密1：1.0～1.251：0.75～1.01：0.5～0.75中密1：0.75～1.01：0.5～0.751：0.35～0.5密實(shí)碎石土10～15m5～10m5m以內(nèi)坡度值（高：寬）密實(shí)度或狀態(tài)土的類別土質(zhì)基坑邊坡坡度表1.2235.3板樁法1、概念：施工場(chǎng)地受到限制條件下的臨時(shí)支護(hù)方法。2、分類：分為無(wú)支撐板樁和有支撐板樁卸荷、錨撐、斜撐3、施工順序：把工字鋼打入基坑周圍土體，分層挖土，設(shè)置橫撐。直到坑底。24254、幾種典型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)1）工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖

適用于粘性土、砂性土和粒徑不大于10cm的砂卵石地層，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，必須配合人工降水措施。

打樁施工噪聲很大（一般在100分貝以上），超出環(huán)保法規(guī)定限值，只適用于在郊區(qū)距居民點(diǎn)較遠(yuǎn)的基坑施工中。262）鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

鋼板樁由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，強(qiáng)度高，樁與樁之間的連接緊密，形成鋼板樁墻，隔水效果好，可多次使用。一般為臨時(shí)的基坑支護(hù)，在地下主體工程完成后即可將鋼板樁拔出。

a)平板式；b)波浪式

鋼板樁形式

鋼板樁的構(gòu)成可為單層鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰和屏幕。在城市隧道施工中基坑較深大多采用屏幕式。27對(duì)于鋼板樁，打樁方法：

（a）單獨(dú)打入法

施工簡(jiǎn)便，打設(shè)速度快。累計(jì)誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。一般在鋼板樁長(zhǎng)度不大(小于10m)、工程要求不高時(shí)可采用此法。

（b）圍檁插樁法

要用圍檁支架作板樁打設(shè)導(dǎo)向裝置圍檁支架由圍檁和圍檁樁組成，在打設(shè)板樁時(shí)起導(dǎo)向作用。雙面圍檁之間的距離，比兩塊板樁組合寬度大8～15mm。圍檁插樁法施工中可以采用封閉打入法和分段復(fù)打法。

鋼板樁可采用錘擊、靜壓和震動(dòng)等方法沉入土中，上述方法可以單獨(dú)使用也可以聯(lián)合使用。圍檁插樁法

1—圍檁；2—鋼板樁；3—圍檁支架2）鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)282930U型鋼板樁吊樁下放31對(duì)位施打施打中靜壓、振動(dòng)、沖擊32繼續(xù)施打結(jié)束335.4旋噴法1、旋噴樁發(fā)展歷史旋噴樁興起于二十世紀(jì)七十年代的高壓噴射注漿法，八、九十年代在全國(guó)得到全面發(fā)展和應(yīng)用。實(shí)踐證明此法對(duì)處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我國(guó)已將其列入現(xiàn)行的《地基與基礎(chǔ)施工規(guī)范》。34

2、旋噴樁工作原理旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計(jì)高程，將預(yù)先配制好的漿液通過(guò)高壓發(fā)生裝置從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來(lái)，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過(guò)程中，鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌希谕林行纬梢欢ㄖ睆降闹鶢罟探Y(jié)體，從而使地基達(dá)到加固。354、施工工藝保證垂直度旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)插管旋噴365.5挖孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)依靠人工挖掘成孔的樁挖孔樁優(yōu)勢(shì)：機(jī)具簡(jiǎn)單，不受設(shè)備和工作面限制；無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪聲；成本低；對(duì)環(huán)境影響小。適用條件：無(wú)水或者地下水較少的土層中，對(duì)具有流動(dòng)性淤泥、流砂和地下水的地區(qū)不宜采用。樁的直徑一般不小于1.2m。37385.6水泥土攪拌樁原理：利用水泥、石灰等材料做固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械，將軟土和固化劑如漿液或粉體強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)作用，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體。適用條件：飽和軟粘土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土和粉質(zhì)粘土。3940415.7勁性水泥土攪拌樁地鐵工程常用圍護(hù)方式之一1、SMW(SoilMixingWall)原理勁性水泥土攪拌連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)又稱SMW工法，它是在水泥土攪拌樁中插入型鋼或其它芯材形成的同時(shí)具有承載力與防滲兩種功能的支護(hù)形式。2、適用條件：凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場(chǎng)合都適合使用SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)，特別是以粘性土和粉性土為主的軟土地區(qū)。42勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）3、優(yōu)點(diǎn)：（1)占用場(chǎng)地小。單排為0.65-0.85m。（2)施工速度快。一般情況下施工周期可縮短30%左右。（3）對(duì)周圍建筑物及地下管線影響小，對(duì)環(huán)境污染小，無(wú)廢棄泥漿。（4）耗用水泥、鋼材少，造價(jià)低。特別是H型鋼能夠回收，成本大大降低。

43勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）三軸深層攪拌樁機(jī)

44勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）SMW工法現(xiàn)場(chǎng)照片

454647485.8鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)1、特點(diǎn)（1）灌注樁是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土而成。（2）灌注樁能適應(yīng)各種地層，無(wú)需接樁，施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。（3）但其操作要求嚴(yán)格，施工后需較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期方可承受荷載，成孔時(shí)有大量土渣或泥漿排出。2、分類根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁、套管成孔的灌注樁等。

491）干作業(yè)成孔適用條件：適用于地下水位以上的粘性土、粉土，填土，中等密實(shí)以上的砂土、風(fēng)化巖層。成孔作業(yè)：螺旋鉆孔是干作業(yè)成孔常用的方法之一，它利用螺旋鉆機(jī)成孔。通過(guò)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)鉆桿，使鉆頭的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)削土，土塊沿螺旋葉片提升排出孔外。501一上底盤；2一下底盤；3一回轉(zhuǎn)滾輪；4一行車滾輪；

5一鋼絲滑輪；6一回轉(zhuǎn)軸；7一行車油缸；8一支架512）套管沉管灌注樁適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、砂土及填土套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動(dòng)沉樁法，將帶有活瓣式樁尖或帶有鋼筋混凝土樁靴的鋼套管沉入土中，然后邊拔管邊灌注混凝土而成。若配有鋼筋時(shí)，則在澆筑混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管，稱為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動(dòng)沉管、拔管時(shí)，稱為振動(dòng)沉管灌注樁。也可采用振動(dòng)-沖擊雙作用的方法沉管。52a）活瓣樁尖；b）樁靴

1一樁管；2一鎖軸；3一活瓣；4—樁靴53套管鉆機(jī)成樁工藝流程圖543）泥漿護(hù)壁成孔適用性:泥漿護(hù)壁成孔是用泥漿保護(hù)孔壁并排出土渣而成孔。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(礫)石土及風(fēng)化巖層；以及地質(zhì)情況復(fù)雜，夾層多、風(fēng)化不均、軟硬變化較大的巖層，沖孔灌注樁除適應(yīng)上述地質(zhì)情況外，還能穿透舊基礎(chǔ)、大孤石等障礙物，但在巖溶發(fā)育地區(qū)應(yīng)慎重使用。55泥漿作用

在鉆孔過(guò)程中，為防止孔壁坍塌，在孔內(nèi)注入高塑性粘土或膨潤(rùn)土和水拌合的泥漿，也可利用鉆削下來(lái)的粘性土與水混合自造泥漿。這種護(hù)壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出泥漿，同時(shí)進(jìn)行孔內(nèi)補(bǔ)漿，進(jìn)行泥漿循環(huán)。泥漿具保護(hù)孔壁、防止坍孔的作用，同時(shí)在泥漿循環(huán)過(guò)程中還可攜帶土渣排出鉆孔，并對(duì)鉆頭具有冷卻與潤(rùn)滑作用。56鉆孔灌注樁圍護(hù)基坑開挖實(shí)例沈陽(yáng)地鐵16標(biāo)區(qū)間黎明文化宮站～終點(diǎn)區(qū)間。區(qū)間段落里程CK21+551.6m～CK21+817m，全長(zhǎng)269.15m，地鐵底板埋深約8米。線路位于沈陽(yáng)市大東區(qū)，