支撑法基坑明挖施工

1.适用范围

本工艺适用于以下施工条件：

1.1基坑坑壁土质不良，并有地下水的影响；

1.2 放坡开挖工程量过大；

1.3受施工场地或邻近建筑物限制，不能放坡。

利用组合式钢结构构件作为支护构件，适用性广，可以在各种地质情况和复杂周边环境下使用；施工速度快；支撑形式多样；计算理论成熟；可拆卸重复利用，节省投资。

2.作业准备

2.1基坑开挖前必须做好施工测量，测定桥墩、台的中心柱、基础纵横边和中线以及临时水准基点。同时还必须做好端面测量，放出基坑边桩，经核对无误后，方可施工。

2.2按照基坑施工要求，清除地面堆土及防碍基坑开挖的障碍物；对受开挖影响的架空线和地下管线，应采取迁改和保护。

2.3根据施工图提供的地质、水文资料并结合现场具体条件制定基坑开挖和支撑方案，编制施工组织设计和施工工艺设计。

2.4基坑开挖前还必须搞好防水排水工作，应在基坑顶部边缘外四周挖好放水排水沟拦截雨水。若基坑在低凹处和河床中，为了排干积水，必须准备足够的排水机具。

2.5 编制工序质量控制设计、作业指导书和操作规程、组织技术交底和技术培训。

3.技术要求

3.1 挡板支护设计

挡板支护有垂直挡板式和水平挡板式两种。图 1 为水平挡板与垂直挡板混合支护的形式：即上层按水平挡板连续支护至一定深度后改为按垂直挡板。

图 1   水平垂直挡板混合支护

3.2 挡板支撑 计算

若施工图无特殊要求，支撑方案的选择可参考表 1 。

挡板支护坑壁土压按朗基土压公式计算，一般不计与挡板间的摩擦力。

主动土压：Ea＝γhtan2(45o-φ/2)

被动土压： Ep=γhtan2(45 ? +φ/2)

式中γ－坑壁土的平均容重；

Φ－坑壁土平均内摩擦角；

h－基坑深度

3 . 2.1 水平挡板式连续支护计算

⑴ 、对于水平挡板：在挡板中处于最下一块的挡板受力最大，其厚度亦应为最大。因此可仅计算最下层挡板受力即可。为保证安全，将其简化为简支梁，最下层按承受主动土压力计算。计算可得挡板所需厚度为：

d=

式中 d－水平挡板厚度；

    b－水平挡板宽度；

    W－挡板的端面模量，即W＝Mmax/〔σw〕；

〔σw〕－水平挡板木料容许顺纹弯曲应力（MPa）；

Mmax－水平挡板在垂直立木方向之间跨中最大弯矩，而Mmax＝b Ea L2/8

L－垂直立木间距；

E－主动土压力。

⑵ 、对于立木：当坑壁只设两层撑木时，立柱所承受的最大弯矩发生在距上端支点距离为 0.578L1（m）的截面上，最大弯矩为

Mmax＝0.0642 q1 L12

立木最大应力为

σmax＝Mmax/W≤〔σw〕

式中q1－下端承受土压力，q=L Ea

L1－两层支撑点的距离

W－立木端面模量，W＝Mmax/〔σw〕

当坑壁设多层撑木时，按最下一跨L1控制，最大弯矩为

Mmax＝q L12/8

式中q－均布荷载，q＝q1 L

L1－立木最下两支撑点间的跨距，则

W＝Mmax/〔σw〕

d＝ （立木尺寸）

3）、对于撑木：撑木为承受支点反力的压杆，按轴心受压验算其强度和稳定性。轴心受压公式：

σa＝N/Aji≤〔σa〕

式中N－计算轴力，一般取支撑木上、下跨径各一半之和，即Ni=(qi-1li-1+qili)/2

Aij－受压构件的净截面积，计算时应将分布在15cm长度上的缺孔、齿槽投影在同一截面上扣除。

〔σa〕－木材容许顺纹压应力。

轴心受压稳定性按公式：

σa＝N/φAji≤〔σa〕

3 . 2.2 垂直挡板式支护计算

横撑按等间距布置时，承受土的水平压力，可取最下一跨的板进行计算，计算方法与连续水平挡板基本相同。

表 1   挡板支撑方案的选择

注： 疏撑指间隔板撑，断续板撑； 井撑则间距较大，形成纵横撑式的井子形板撑。  

4.施工工艺流程及操作要点

4.1    工艺及质量控制流程

支撑法基坑明挖施工工艺流程见图 2 。

图 2   支撑法基坑明挖施工工艺流程图

4 . 2操作要点

4 . 2.1 基坑开挖

(1) 开挖方法

采用人工开挖或机械开挖，分层开挖，人工开挖的分层厚度不大于1m。机械开挖的分层厚度不大于1.5m，开挖完成后随即施作支护结构，矩形基坑的最小边长大于5m时，可以采取分部开挖---支护的方法，先挖周边坑槽、后清挖中间核心土体，完成一部分、支护一部分，缩短坑壁裸露时间。

(2)开挖过程中 应注意的问题

① 支撑挡板，根据土质并检算确定支撑间距、分层开挖厚度、边挖边支。

② 支撑结构应专人检查，每天检查 1～2次，发现变形，及时加固或更换构件。更换构件时应先撑后拆。

③ 机械开挖、吊斗出土和爆破作业，应有防护措施，不得碰撞、损坏支护结构。

4 . 2.2安装 支撑

挡板支护坑壁要根据坑壁土质情况，采取挡板紧密铺设或间隔铺设、一次开挖或分段开挖，但一次开挖不宜超过1.5m。坑壁支护木材应采用质量良好的针叶材，如松木、衫木，不宜使用杂木。楔块、垫木宜用硬木。

挡板与坑壁间的空隙应用原土填实 ，使挡板与土壁严密接触。

坑壁土压因土的湿度增大而变大，可能影响支撑的变形，故应随时检查，防止出现受力不均和应力集中等情况。检查时除观察支撑变形，开裂现象外，可用小锤敲击，按声响判断受力大小。受力小的音纯。受力大的音脆；受力过大的支木会发出格格响声；对已变形或受力过大的支撑。应随即加固或更换。加固的方法有打紧受力较小部分的楔木，或增加立木、撑木等。

换移支撑时，应先设新撑再拆除旧撑。支撑施工时应先考虑完工后拆除次序，一般应按立木或直挡板自下而上分段分层逐步进行，拆除一段（或一层）并经夯实后再拆除一段（或一层），直至地面。

4 . 2.3 支撑拆除

支撑拆除自下而上。待下层支撑拆除并将基坑回填后，再拆除上层支撑。

4 . 2.4 注意事项

根据测量放样出的基坑支护边线，进行支挡结构的施工。支护施工结束后进行基坑的开挖，采用挖掘机等机械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，注意控制好坑壁坡度，以防止坑壁坍塌；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，接着再人工精确修整至基础底标高。

基坑引截排水、基坑清理和检查、基层处理等同无支护基坑明挖施工工艺。

5.质量控制及质量检测

质量标准

(1) 边坡分层开挖分层支护，支护型式符合工艺设计，安装牢固，每天对支护稳定、牢固情况进行观察检查或手锤敲基检查。

(2) 其他检验项目同表 2 。

表 2   基坑质量标准及检验方法

6.安全

6.1 成品保护要求

基坑的支护结构，在基础施工的全过程要做好保护，不得任意损坏或拆除。对支撑结构应随时检查，发现变形，及时加固更换，更换时应先支撑后拆，支撑拆除顺序应自下而上，待下层完成拆除并回填土后，再拆除上层支架。

用吊斗出土，应有防护措施，吊斗不得碰除支撑。

6 . 2安全 注意事项

6 . 2.1 基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。

6 . 2.2 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。

6 . 2.3 开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。

6 . 2.4 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。

6 . 2.5 在施工过程中，对地面沉降、支护位要定期观察测试，加强对支护的监控。及时做好抽水，随时注意基坑壁变化防止坍塌事故发生。

7.环保及文明施工

严格按环保要求处理废渣，保护环境不受污染。

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