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[科普中国]-基坑法

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基坑法,它是指一种用垂直开挖方式修建隧道的方法(对应于水平方向掘进隧道而言)。基坑法施工是指从地面向下开挖,并在欲建地下铁道结构的位置进行结构的修建,然后在结构上部回填土及恢复路面的施工方法。或者从地而向下开挖,用大号型钢架于两侧钢桩或连续墙上,以维持原来路面的交通运行。1

简介基坑法适用于地形有利、地质条件较好的各种浅埋隧道和地下工程。

其施工步骤是:先开挖基坑或堑壕,再以先边墙后拱圈(或顶板)的顺序施做衬砌和敷设防水层,最后进行洞顶回填。当地形和施工场地条件许可,边坡开挖后又能暂时稳定时,可采用带边坡的基坑或堑壕。如施工场地受限制,或边坡不稳定时,可采用直壁的基坑或堑壕,此时坑壁必须进行支护。

基坑法示意图敞口放坡明挖法也称做敞口基坑法,包括全放坡开挖和半放坡开挖2种。

全放坡开挖是指基坑采取放坡开挖不进行坑墙支护,根据地质条件采用相应的边坡坡度,分段开挖至所需位置进行结构施工,完成后进行回填,将地面恢复到原来状态。半放坡开挖是在基坑底部设置一定高度的悬臂式钢桩加强士壁稳定。其槽底宽度是根据地下结构宽度的需要并考虑施工操作空间确定的。为了保持边坡稳定,常常需要沿基坑两侧设井点降水。

适用条件在没有建筑物的空旷地段,以及便于采用高效率的挖土机及翻斗卡车的情况下,常采用全放坡或半放坡开挖,不加支撑的基坑形式。采用此种开挖方式工程造价较低,与一般的打桩施工开挖方法相比,因不架设路面覆盖可使工费减少,工期缩短。但占地宽,拆迁量、土方挖填量较大,工程区域的交通被中断,在道路狭窄和交通繁忙的地区是不可行的。

在市中心地区采用本方式施工的不多。地质情况的好坏、渗水量的多少以及开挖深度等条件,是这种方式能否采用的重要影响因素。敞口基坑法施工中,基坑边坡防护和开挖对于附近建筑物、地下埋设物的影响在施工管理中应充分注意。

设计与施工边坡设计需要确定两个基本参数:边坡开挖深度和坡度。由于基坑的边坡稳定主要是通过边坡土质的抗剪强度来实现的,所以边坡开挖的深度以及坡度都受到上体抗剪强度的限制。

1、边坡失稳的破坏形式

(1)沿近似圆弧的滑动面转动,这种破坏常常发生在较为均质的黏性土层;

(2)沿近乎平面的滑移,这种破坏常常发生在无黏性土层。

2、影响基坑边坡稳定的因素

基坑边坡坡度是直接影响基坑稳定的重要因素。当基坑边坡土体中的剪应力大于土体的抗剪强度时,边坡就会失稳坍塌。另外施工不当也会造成边坡失稳,表现为:
(1)没有按照设计坡度进行边坡开挖;
(2)基坑坡顶堆载过大;
(3)基坑降排水措施不利,地下水未降至基底以下,而地面雨水、基坑周围地下给排水管线漏水渗流至基坑边坡的土层中,使土体湿化,土体自重加大,增加土体中的剪应力;
(4)基坑开挖后暴露时间过长,经风化而使土体变松散;
(5)基坑开挖过程中,未及时刷坡,甚至挖反坡,使土体失去稳定性。2

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学