二級建造師考試市政實(shí)務(wù)知識點(diǎn):基槽土方開挖及護(hù)坡技術(shù)
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知識點(diǎn):基槽土方開挖及護(hù)坡技術(shù)
本條文以地鐵工程為主,簡要介紹明挖基(槽)坑的土方開挖及護(hù)坡技術(shù)。
一、基(槽)坑土方開挖
(一)基本規(guī)定
(1)基坑開挖應(yīng)根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、降排水要求,確定開挖方案。
(3)軟土基坑必須分層、分塊、均衡地開挖,分塊開挖后必須及時施工支撐。對于有預(yù)應(yīng)力要求的鋼支撐或錨桿,還必須按設(shè)計(jì)要求施加預(yù)應(yīng)力。
(二)發(fā)生下列異常情況時,應(yīng)立即停止挖土,并應(yīng)立即查清原因和及時采取措施后,方能繼續(xù)挖土:
(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形明顯加劇;
(2)支撐軸力突然增大;
(3)圍護(hù)結(jié)構(gòu)或止水帷幕出現(xiàn)滲漏;
(4)開挖暴露出的基底出現(xiàn)明顯異常。包括黏性土?xí)r強(qiáng)度明顯偏低或砂性土層時水位過高造成開挖施工困難時;
(5)圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常聲響;
(6)邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)征兆時。
二、護(hù)坡技術(shù)
(一)基坑邊(放)坡
1.地質(zhì)條件、現(xiàn)場條件等允許時,通常采用敞口放坡基坑形式修建地下工程或構(gòu)筑物的地下部分。但保持基坑邊坡的穩(wěn)定是非常重要的,否則,一旦邊坡坍塌,不但地基受到震動,影響承載力,而且還影響周圍地下管線、地面建筑物、交通和人身安全。
2.基坑邊坡穩(wěn)定影響因素
基坑邊坡坡度是直接影響基坑穩(wěn)定的重要因素。當(dāng)基坑邊坡土體中的剪應(yīng)力大于土體的抗剪強(qiáng)度時,邊坡就會失穩(wěn)坍塌。其次,施工不當(dāng)也會造成邊坡失穩(wěn),主要表現(xiàn)為:
(1)沒有按設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行邊坡開挖;
(2)基坑邊坡坡頂堆放材料、土方及運(yùn)輸
機(jī)械車輛等增加了附加荷載;
(3)基坑降排水措施不力,地下水未降至基底以下,而地面雨水、基坑周圍地下給水排水管線漏水滲流至基坑邊坡的土層中,使土體濕化,土體自重加大,增加土體中的剪應(yīng)力;
(4)基坑開挖后暴露時間過長,經(jīng)風(fēng)化而使土體變松散;
(5)基坑開挖過程中,未及時刷坡,甚至挖反坡,使土體失去穩(wěn)定性。
3.基坑放坡要求
按是否設(shè)置分級過渡平臺,邊坡可分為一級放坡和分級放坡兩種形式。在場地土質(zhì)較好、基坑周圍具備放坡條件、不影響相鄰建筑物的安全及正常使用的情況下,基坑宜采用全深度放坡或部分深度放坡。
放坡應(yīng)以控制分級坡高和坡度為主,必要時輔以局部支護(hù)結(jié)構(gòu)和保護(hù)措施,放坡設(shè)計(jì)與施工時應(yīng)考慮雨水的不利影響。
當(dāng)存在影響邊坡穩(wěn)定性的地下水時,應(yīng)采取降水措施或深層攪拌樁、高壓旋噴樁等截水措施。
分級放坡時,宜設(shè)置分級過渡平臺。分級過渡平臺的寬度應(yīng)根據(jù)土(巖)質(zhì)條件、放坡高度及施工場地條件確定,對于巖石邊坡不宜小于0.5m,對于土質(zhì)邊坡不宜小于1.0m。下級放坡坡度宜緩于上級放坡坡度。
三、邊坡保護(hù)
(一)基坑邊坡穩(wěn)定措施
(1)根據(jù)土層的物理力學(xué)性質(zhì)確定基坑邊坡坡度,并于不同土層處做成折線形邊坡或留置臺階;
(2)必須做好基坑降排水和防洪工作,保持基底和邊坡的干燥;
(3)基坑邊坡坡度受到一定限制而采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)又不太經(jīng)濟(jì)時,可采用坡面土釘、掛金屬網(wǎng)噴混凝土或抹水泥砂漿護(hù)面等措施;
(4)嚴(yán)格禁止在基坑邊坡坡頂1~2m范圍堆放材料、土方和其他重物以及停置或行駛較大的施工機(jī)械;
(5)基坑開挖過程中,隨挖隨刷邊坡,不得挖反坡;
(6)暴露時間較長的基坑,一般應(yīng)采取護(hù)坡措施。
(二)護(hù)坡措施
(1)基坑土方開挖時,應(yīng)按設(shè)計(jì)要求開挖土方,不得超挖,不得在坡頂隨意堆放土方、材料和設(shè)備。在整個基坑開挖和地下工程施工期間,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測坡頂位移,隨時分析觀測數(shù)據(jù)。當(dāng)邊坡有失穩(wěn)跡象時,應(yīng)及時采取削坡、坡頂卸荷、坡腳壓載或其他有效措施。
(2)放坡開挖時應(yīng)及時作好坡腳、坡面的保護(hù)措施。常用的保護(hù)措施有:
1)疊放砂包或土袋;
2)水泥抹面;
3)掛網(wǎng)噴漿或混凝土;
4)其他措施:包括錨桿噴射混凝土護(hù)面、塑料膜或土工織物覆蓋坡面等。
【案例】
1.背景
某市政工程基礎(chǔ)采用明挖基坑施工,基坑挖深為5.5m,地下水在地面以下1.5m??颖诓捎镁W(wǎng)噴混凝土加固。基坑附近有高層建筑物及大量地下管線。設(shè)計(jì)要求每層開挖1.5m,即進(jìn)行掛網(wǎng)噴射混凝土加固。某公司承包了該工程,由于在市區(qū),現(xiàn)場場地狹小,項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(經(jīng)理)決定把鋼材堆放在基坑坑頂附近;為便于出土,把開挖的棄土先堆放在基坑北側(cè)坑頂,然后再裝入自卸汽車運(yùn)出。由于工期緊張,施工單位把每層開挖深度增大為3.0m,以加快基坑挖土加固施工的進(jìn)度。
在開挖第二層土?xí)r,基坑變形量顯著增大,變形發(fā)展速率越來越快。隨著開挖深度的增加,坑頂?shù)乇砻娉霈F(xiàn)許多平行基坑裂縫。但施工單位對此沒有在意,繼續(xù)按原方案開挖。當(dāng)基坑施工至5m深時,基坑出現(xiàn)了明顯的坍塌征兆。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(經(jīng)理)決定對基坑進(jìn)行加固處理,組織人員在坑內(nèi)搶險,但已經(jīng)為時過晚。基坑坍塌造成了多人死亡的重大事故,并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
2.問題
(1)按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012,本基坑工程側(cè)壁安全等級應(yīng)屬于哪一級?
(2)本工程基坑應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測哪些內(nèi)容?當(dāng)出現(xiàn)本工程發(fā)生的現(xiàn)象時,監(jiān)測工作應(yīng)做哪些調(diào)整?
(3)本工程基坑施工時存在哪些重大工程事故隱患?
(4)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(經(jīng)理)在本工程施工時犯了哪些重大錯誤?
【參考答案】
(1)基坑工程具有地域性,許多地區(qū)對基坑的分類做了規(guī)定?!督ㄖ又ёo(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012中第3.1.3條對基坑側(cè)壁安全等級做了如下表所示規(guī)定:
基坑側(cè)壁安全等級
安全等級
|
破壞后果
|
一級
|
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重
|
二級
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支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般
|
三級
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支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重
|
本工程基坑周圍有高層建筑和大量地下管線,如果支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對周邊環(huán)境影響很嚴(yán)重,因此,基坑側(cè)壁安全等級應(yīng)定為一級。
(2)基坑開挖卸載必然引起基坑側(cè)壁水平位移,基坑側(cè)壁水平位移越大,坑后土體變形越大。過大的側(cè)壁水平位移必然會造成建筑物沉降及管線變形。因此,任何環(huán)境保護(hù)要求高的基坑,側(cè)壁水平位移都是監(jiān)測的重點(diǎn)。本工程基坑周圍建筑物及地下管線是基坑環(huán)境保護(hù)的主要內(nèi)容,其變形也應(yīng)該是基坑監(jiān)測的重點(diǎn)。
本工程地下水位在坑底以上,必須采取降水措施。施工時需要監(jiān)測地下水位,因此,地下水位也應(yīng)該是監(jiān)測的重點(diǎn)。
另外,地下水中的承壓水對基坑的危害很大,尤其要注意接近坑底的淺層承壓水對基坑的影響。如果承壓水上面有不透水層,隨著基坑開挖,當(dāng)承壓水層上部土重不能抵抗承壓水水頭壓力時,基坑坑底會出現(xiàn)突然的隆起,極容易引起基坑事故。如果坑底存在承壓水層時,坑底隆起也是基坑監(jiān)測的重點(diǎn)內(nèi)容。但由于基坑開挖施工,直接監(jiān)測坑底隆起并不容易,可以通過監(jiān)測埋設(shè)在坑底的立柱的上浮來間接監(jiān)測坑底隆起。
當(dāng)基坑變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時,應(yīng)加密觀測次數(shù)。當(dāng)有事故征兆時,應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。本工程應(yīng)加密觀測次數(shù),如果變形發(fā)展較快應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。
(3)本工程施工中存在的重大事故隱患:不按設(shè)計(jì)要求加大每層開挖深度是引發(fā)事故的主要原因之一,基坑設(shè)計(jì)單位都應(yīng)該根據(jù)其設(shè)計(jì)時的工況對施工單位的基坑開挖提出要求,不按設(shè)計(jì)要求施工,在施工時超挖極容易引起基坑事故。在基坑頂大量堆荷是引發(fā)基坑事故的另一重要原因,背景介紹未提及考慮這些荷載的安全性設(shè)計(jì)驗(yàn)算,因此本工程把大量鋼材及棄土堆集于坑頂也是重大事故隱患。
(4)對于基坑變形量顯著增大,變形發(fā)展速率越來越快現(xiàn)象,施工單位應(yīng)該對基坑進(jìn)行搶險,對基坑做必要的加固和卸載;并且應(yīng)調(diào)整設(shè)計(jì)和施工方案?;游kU征兆沒有引起注意,仍按原方案施工是施工項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(經(jīng)理)一大失誤。
當(dāng)基坑變形急劇增加,基坑已經(jīng)接近失穩(wěn)的極限狀態(tài),種種跡象表明基坑即將坍塌時,項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(經(jīng)理)應(yīng)以人身安全為第一要務(wù),人員要及早撤離現(xiàn)場。組織人進(jìn)入基坑內(nèi)搶險,造成人員傷亡是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(經(jīng)理)指揮的一個重大錯誤。
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