1)基坑开挖的时空效应
土体开挖以后,具有时空效应。所谓时间效应,是指在基坑开挖过程中,当土方开挖停止后,基坑围护墙体的变形、周边土层的位移和沉降并未停止,仍在继续发展,直到达到稳定或因变形过大而引起基坑破坏为止。所谓空间效应,是指基坑围护墙体的变形、周边土层的位移和沉降与分层、分块开挖的空间几何尺寸、围护墙无支撑暴露面积以及是否均衡开挖有关。分层、分块开挖的空间几何尺寸越大、无支撑暴露面积越大,变形也越大;开挖中,对称性越差,变形也越大。时间效应和空间效应是密切相关的,基坑开挖以后受到时间效应和空间效应的共同作用。因此,在确定基坑土方开挖方案时,应考虑基坑开挖的时空效应,确定分层、分块开挖的空间几何尺寸、开挖时间、支撑施工时间,并尽量采用对称均衡开挖工序。
2)先撑后挖,严禁超挖
基坑开挖实施的工况与方案设计的工况必须一致,当基坑开挖至支撑设计标高处时,应开槽及时安装或制作支撑,待支撑满足设计要求后才能继续挖土。围护结构的变形大小与无支撑暴露面积的大小和暴露时间的长短有关,因此,应严格按照基坑工程方案设计的工况进行开挖。先撑后挖(图3.13),及时加撑,是控制基坑墙体变形和相应地面位移和沉降的保证。
图3.13 先撑后挖
超深挖土是基坑开挖中的大敌,小则会造成不应有的损失,大则会造成重大事故,应杜绝其在施工中发生。为了防止超挖,除加强测量工作外,若采用挖土机挖土,坑底应保留200~300 mm厚地基土用人工挖除整平。
3)防止坑底隆起变形过大
坑底隆起是地基卸荷而改变坑底原始应力状态的反映。在开挖深度不大时,坑底为弹性隆起,其特征为坑底中部隆起最高,弹性隆起在基坑开挖停止后很快停止,基本不会引起坑外土体向坑内移动;随着开挖深度的增大,坑内外高差所形成的加载和地面各种超载的作用会使围护墙外侧土体向坑内移动,使坑底产生向上的塑性变形,其特征一般为两边大、中间小的隆起状态,同时在基坑周围产生较大的塑性区,并引起地面沉降。
施工中减少坑底隆起的有效措施是设法减少土体中有效应力的变化,提高土的抗剪强度和刚度。为此,在基坑开挖过程中和开挖后,应保证井点降水正常进行,减少坑底暴露时间,尽快浇筑垫层和底板。必要时,可对坑底土层进行加固。(www.xing528.com)
4)防止边坡失稳
挖土速度快即卸载快,迅速改变了原来土体的平衡状态,降低了土体的抗剪强度,呈流塑状态的软土对水平位移极为敏感,易造成滑坡。目前,挖土机多用1 m3反铲挖土机,挖土深度可达4~6 m,如果一挖到底,卸荷快速,再加上机械的振动和坑边的堆土,则易造成边坡失稳。
为了防止边坡失稳,土方开挖应在降水达到要求后,采用分层开挖的方式施工。分层厚度应符合设计要求,一般不宜超过2.5 m;当开挖深度超过4 m时,宜设置多级平台开挖,平台宽度不宜小于1.5 m;在坡顶和坑边不宜进行堆载,不可避免时,应在设计时予以考虑;应对边坡坡面进行护面。
5)防止桩位移和倾斜
对于先打桩后挖土的工程,要考虑由于打桩造成的应力积聚和基坑开挖时应力的快速释放对桩产生的不利影响。打桩使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏,会产生挤土、孔隙水压力升高等现象,造成土中的应力积聚。如果在打桩后紧接着开挖基坑,应力的陡然释放和土体的一侧卸荷,易使土体产生一定的水平位移,造成桩位移或倾斜。在软土地区施工,此现象屡见不鲜。为此,在群桩打设后,宜停留一段时间,并用降水设备预降水,待打桩积聚的应力有所释放、孔隙水压力有所降低、被扰动的土体重新固结后,再开挖基坑土方。在打设桩时也要注意打桩顺序和打桩速率,控制每天打桩根数,减少应力积聚。挖土要分层、均衡,尽量减少开挖时的土压力差,以保证桩位正确。
6)对邻近建(构)筑物及地下设施的保护
在基坑开挖施工前应分析计算开挖引起的周围地层的变形大小及影响范围,详细调查邻近被保护对象的工作状况,确定其允许的地基变形参数,采取积极有效的措施来防止地层变形影响范围内的建(构)筑物和设施受影响。
对周围环境的保护,应采取安全可靠、经济合理的技术方案。首先要考虑采取积极保护法,即在施工前通过对地质和环境的细致调查,提出减少地层位移的施工工艺和施工参数,并根据经验和理论相结合的研究分析,预测出基坑施工期间对周围环境的影响程度。施工期间要加强现场监测,及时改进施工措施和应变措施,以保证达到预期的保护要求。
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