[发明专利]一种基坑开挖的施工方法

说明书

本发明涉及土木建筑中基坑工程设计及施工技术。

基坑工程，特别是处于房屋和生命线工程集中的城市高层建筑的深大基坑工程，若采用传统的设计和施工方法，极难准确地控制变形，因而将极易导致基坑及周围建筑物、构筑物和地下生命线工程的破坏。为此，许多国家和地区如新加坡、台湾、埃及和墨西哥等都采用对基坑及周围土体进行大面积的整体加固的方法，以此改变土体的力学性能，再辅以较刚性的支护系统来控制基坑变形。该方法虽然在一定的程度上达到了减小基坑变形的目的，但对于要求较高的基坑工程仍得不到满足，且无法根据基坑的变形允许值采取相对应的加固措施，所以造成了巨大的浪费。国内大多采用设计刚性较大的支撑和挡土墙体系辅以地基土体的加固处理来解决基坑变形大的问题，这种方法虽然收到了一定的效果，但是用于附近有地铁、共同沟等对变形要求极为严格的重要建筑的基坑就难以成功，且费用较大，因为至今为止，国内外的基坑施工都是每层支撑一次架设，每层支撑之间的土体也是一次开挖的，且基坑的开挖和支撑的架设先后次序和时间差异有很大的随意性。总之目前的方法a．将设计和施工分开考虑，计算工况与实际不符；b．为了控制变形被迫采用保守的设计造成浪费，基坑变形控制缺乏准确性和可控性，变形过大环境不容许，过小增加费用造成浪费，因此，现有的方法既难以保证基坑工程的控制变形的要求，而且缺乏科学准确性和经济合理性，安全性较差。

本发明的目的在于有效而精确地控制基坑及周围土体的变形，保证基坑及周围建筑的安全稳定，并保证经济、合理、快速地完成基坑工程。

为了达到上述目的，本发明的方法是：按照时空效应规律及地质环境资料等首先采用计算机软件计算设计基坑的分层、分条、分段和分块开挖的空间位置和尺寸大小，每块开挖和支撑时间；接着按设计要求开挖和支撑，充分调动未开挖土体的承载力，减少基坑的暴露时间；设置现场监控系统，实施信息化施工，精确地控制基坑的变形。

本发明的优点是：

1．按基坑工程的时空效应规律，即周围地层的位移和支护结构的变形及内力都是随时间和空间的变化而变化的原理而进行设计和施工，不但考虑了传统的塑性变形而且考虑了土体的粘性变形，从而精确地控制了基坑的变形。

2．采用分层、分条、分块等方式开挖和支撑，将大基坑化整为零，变成小型或微型基坑，使安全性大大地提高。

3．本发明的方法能根据基坑具体的大小、深浅、形状、用途、控制目标和地质条件加以调整，应用广泛，具有很好的适应性。

4．本发明的方法充分地调动并发挥了地基土的自身潜力，同时充分利用了支护结构的刚度，避免了基坑内大面积的地基加固费用和施工时间，如上海地铁1号线车站施工平均每个车站节省加固费100-200万元，工期缩短3-6个月。

附图1．长条形开挖支撑工艺示意图

附图2．长条形开挖支撑A向示意图

附图3．盆式开挖示意图

附图4．盆式开挖B向示意图

附图5．岛式开挖示意图

附图6．岛式开挖C向示意图

结合附图对本发明作进一步的描述

采用本发明的方法实施基坑开挖工程，首先按基坑周围的环境条件允许变形限度计算确定基坑围护墙允许的水平位移值作为基坑变形控制的设计标准，接着按控制变形的要求制定基坑围护挡土墙1、支撑2、3…结构方案和决定是否需要进行适当的地基土层加固，计算基坑开挖和支撑层、条、块数和所需时间，同时按上述支护结构力学特性、地基加固强度和刚度、以及地质和施工条件验算围护挡土墙1及支撑内力和变形、位移，基坑抗隆起安全系数等；整个基坑按对称平衡原则分成几个开挖段或开挖块，每个开挖段或块分层分小段开挖，随挖随撑，在规定的时间内完成；最后按规定时限施加预应力，并作好基坑的排水，减少基坑暴露时间。

实施例1．长条形基坑：在楼板或底板浇筑前的基坑开挖中，先计算确定纵向的分段坑底长度(一般不超过25米)，而在每个开挖段、开挖层中又分几个小段，每一小段(一般不超过12米)在计算开挖的时间内完成开挖，挖好一小段就直接在设计位置上架设第一道支撑2，并施加一定的支撑预应力。在逆筑法施工中，顶板和楼板以下的第二层支撑3还可以随下面土层的开挖将上道支撑逐根地拆下安装于下道支撑。