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1.1.基坑排水与降水方法
在土方开挖过程中，开挖底标高低于地下水位的基坑(或沟槽)时，由于土的含水层被隔断，地下水会不断渗入坑内。地下水的存在不仅使土方开挖困难、费工费时、边坡易坍塌，还会使地基被水浸泡，扰动地基土，造成工程竣工后建筑物的不均匀沉降，使建筑物开裂或损坏。因此，在基坑开挖中，应根据工程地质和地下水水文情况，采取有效措施降低地下水位，使基坑开挖和施工达到无水状态，确保工程质量和顺利进行。
在基坑和沟槽开挖过程中，有许多方法可以降低地下水位。降低地下水位一般有两种方法:设置各种排水沟和利用各种井点系统。其中设置明(暗)沟和集水井排水是施工中应用最广泛、最简单、最经济的方法，各种井点主要用于大面积深基坑降水。
1.1.1.水仓排水法
一、排水方法
集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟。根据项目的不同特点，有以下几种方法:
1.明沟和集水井排水
2.分层明沟排水
3.深明沟排水。
4.暗渠排水
5.利用工程设施排水
二、排水机具的选择
动力泵广泛应用于基坑排水，如电机泵、电动泵、真空泵、虹吸泵等。选择泵型时，取水泵的排量一般为65438+基坑涌水量的0.5-2倍。当基坑涌水量q
1.1.2.井点降水法
在地下水位以下的富水土层中开挖大面积基坑时，采用一般的明沟排水方法很难排干。当遇到粉细砂层时，会出现严重的泥浆沸腾、泥浆晃动、流砂现象，不仅会使基坑挖不深，还会造成大量的水土流失，使边坡不稳定或附近地面塌陷，严重时甚至会影响相邻建筑物的安全。出现这种情况，一般要人为降低地下水位进行施工。通常使用各种井点排水方法来人为降低地下水位。在基坑开挖前，沿周边或开挖基坑的一侧和两侧埋设一定数量的比坑底深的井点滤管或管井，通过连接主管道或直接连接抽水设备从其中抽水，使地下水位降至坑底0.5-1.0m以下，以便在无水干的情况下进行土方开挖和基础施工，不仅可以避免大量涌水。同时，由于去除了土中的水分，降低或消除了动水压力，大大提高了边坡的稳定性，边坡可以较陡，可以减少土方开挖量；此外，由于向下渗流，动水压力加强了重力，增加了土粒间的压力，使坑底土层更加密实，改善了土壤性质。而且井点降水可以大大改善施工作业条件，提高工作效率，加快工程进度。但井点降水设备一次性投资高，运行费用大。因此，应合理、恰当地安排施工工期，以减少作业时间和排水费用。
井点降水方法的类型有:单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井井点、小型沉井井点。根据土的类型、透水层的位置和厚度、土层的渗透系数、供水水源、井点的布置、要求的降水深度、邻近建筑物和管道的情况、工程特点、场地和设备条件以及施工技术水平等。，经技术、经济、节能比较后，可选择其中一种或两种，也可综合利用井点和排水明沟。表1给出了适用于各井点的土壤渗透系数和降水深度。可以借鉴。
表1各井点适用范围
项目井点类别土层的渗透系数(m/d)降低了水位深度(m)
1单层轻型井点0.5—503-6
2多层轻型井点0.5-506-12
3注入井点0.1—28—20
4电渗<点
5管井井点20-2003-5
6勘探井点5-25 > 15
注:无砂混凝土管井点和小型沉井井点适用于土壤渗透系数10-250m/d，降水深度5-10m。
1.2.坡面稳定性
开挖基坑时，有条件的可以进行放坡开挖。与支护结构支护后的垂直开挖相比，边坡开挖在很多情况下更加经济。边坡开挖时应正确确定土方坡度。对于深度小于5m的基坑，土方边坡的数值可从相关规范和文件中查到，对于深基坑的土方边坡，有时通过边坡稳定验算来确定，否则处理不当会发生事故。在我国深基坑边坡开挖中，曾发生过一些滑坡事故。有的虽然没有滑坡，但造成了过大的变形，影响了正常施工。对于有支护结构的深基坑，在进行整体稳定性验算时，还应运用边坡稳定性验算的知识。
从理论上讲，研究土坡稳定性有两种方法。一种是用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态，另一种是假设土体沿某一滑动面滑动进行极限平衡分析。
对于边界条件复杂的土质边坡，第一种方法很难得到精确解。国内外许多人在这方面做了大量的研究工作，取得了一定的进展。近年来，根据更符合实际情况的弹塑性应力应变关系，可以用有限元法来分析土坡的变形和稳定性，一般称为极限分析法。
第二种方法是基于土体沿假想滑动面的极限平衡条件，一般称为极限平衡法。在极限平衡法中，条分法是最常用的方法，因为它可以适应复杂的几何形状，各种土壤和孔隙水压力。切片法有十几种，不同的是用来使问题静态化的假设不同，用来求解安全系数方程的方法也不同。
1.3.基坑土方开挖
高层建筑基坑工程土方开挖在解决了地下水和边坡稳定问题后，还应解决用什么方法、用什么机械、如何组织施工等一系列问题。
基坑土方开挖前，应进行详细的施工准备。开挖时应考虑开挖方法和人工开挖与机械开挖的配合，开挖后应考虑一些特殊基础的地基处理。
1.3.1.施工准备
基坑开挖的施工准备一般包括以下几个方面:
1.勘察现场，了解工程实际情况。
2.根据设计或施工要求平整场地。
3.做好防洪排涝工作。
4.建立测量控制网。
5.搭建基坑施工临时设施。
1.3.2.机械和人工挖掘
在开挖施工过程中，人工开挖与机械开挖的配合一般遵循以下原则和方法:
1.对于大型基坑土方，宜采用机械开挖。当基坑深度在5m以内时，宜用反铲挖土机在停止面上一次性开挖。深度大于5m时，宜分层开挖或用正铲挖掘机挖沟，或设置钢栈桥。下层土方用抓斗挖掘机在栈桥上开挖，用小型推土机将土堆放在基底内。对于大而深的设备基坑或高层建筑地下室深基坑，可采用多层同时开挖法，土方可由自卸汽车运出。
2.为防止超挖，保持边坡坡度正确，机械开挖至设计坑底标高或边坡边界附近，并预留80~50cm厚土层供人工开挖和修坡。
3.人工开挖一般采用分层分段平衡向下开挖。深坑(槽)每1m检查一次边线和坡度，随时纠正偏差。
4.对有技术要求，深入基岩面以下的基坑，宜采用侧线控制爆破方法，在开挖前进行松动爆破，但应控制不破坏基岩面和边坡。
5.如果开挖的基坑(槽)比相邻建筑物基础深，开挖时应保持一定的距离和坡度，以免施工时影响相邻建筑物基础的稳定。如果不能满足要求，应在坡脚设置挡土墙或支撑进行加固。
6.挖土时，注意检查基坑底部是否有坟墓、洞穴、涵洞或裂缝、断层(在岩石地基上)。如果发现苗头，及时报告，进行探查处理。
7.弃土应及时运出。如需临时堆土或留作回填土时，堆土坡角至坑边的距离应根据挖深、坡度和土类确定，干密土不应小于3m，软土不应小于5m。
8.基坑挖好后，坑底要进行平整和修整。挖坑时如有小部分超挖，可用素土、灰土或碎石回填压实至与地基土基本相同的密度。
9.为防止坑底扰动，基坑挖完后应尽量减少暴露时间，及时进行下道工序的施工。如果不能立即进行下一道工序，应预留15-30cm厚的覆盖土层进行基础施工。
1.3.3.地基的局部处理
对于基坑开挖过程中或开挖后遇到的特殊地基问题，应进行地基局部处理。下面介绍几种特殊地基的局部处理方法。
一、坑(填、淤、坟)处理
1如果散体土坑在基坑内且较小，则将坑内松软虚土挖至坑底见自然土，再用类似坑底自然土的抖土回填。若天然土为砂土，则用砂或级配砂回填，若天然土为较密实的粘性土，则用3:7灰土分层夯实回填。天然土为中密塑性粘性土或新近沉积的粘性土。
2如果松土面积较大，超过基槽边缘，坑(沟)壁因各种条件不能挖自然土层时，可适当加宽此范围内的基槽。回填砂或碎石时，基槽每侧应按L 1: H 1 = 1的坡度加宽，采用L: 0。基槽每侧按l1:h1=0.5:1的坡度加宽。用3:7灰土回填时，如坑长2m，基槽可不加宽，但灰土与沟壁接触处应夯实。
3松散土坑较大且长度大于5m时，坑内软土开挖。如果坑底土质与一般槽底土质相同，可降低基础，两端用1:2台阶连接，每步不高于50cm，长度不小于100cm。深度较大时，用灰土分层回填夯实坑(槽)，直至底部平整。
4如果松动坑较深，且大于槽宽或1.5m，槽底处理后，还应考虑是否需要加强上部结构的强度。常见的加固方法有:在灰土基础(或混凝土基础)上的L ~ 2皮砖处、防潮层下的1 ~ 2皮砖处、首层屋面处分别布置3 ~ 4根φ 8 ~ 12钢筋，在松散坑两端共跨1m。
5地下水位较高的松散土坑，应将坑(槽)内的软弱松散土挖除，然后用砂或混凝土回填。
第二，水井或污水井的处理
对于1井，水位应降低至基础附近的可能极限。使用时，应将粗砂、石块、卵石或碎砖夯实至50厘米。地下水位以上。如有砖井圈，应将砖井圈拆除至坑(槽)底以下1m以上，然后用素土或灰土分层夯实回填至基底(或楼板底)。
2距基础边缘5m范围内，橙井应用素土分层夯实，回填至地坪下1.5m，清除井壁周围的砖圈或挖除松软部分，再用素土或灰土分层夯实。
3.在枯井基础下，条形基础3B或柱形基础2B应用素土分层夯实，回填至基础以下2m，并开挖井壁周围的松软部分。当有砖井圈时，应按规定拆除砖，加热后用素土或灰土分层夯实。
4号井在房子的角落，但是井的地基压力不够。除了按上述方法进行回填处理外，还应对地基进行加固，如跨上部设置钢筋混凝土板。当影响不大时，可采用从地基挑梁的方法。
5井在建筑物的转角处，用悬臂梁将基础压在井上有困难或不经济时，则可将基础沿墙体长度向外延伸，使延伸部分落在自然土上，基础落在自然土上的总面积不小于井圈内原基础的面积，同时可适当加固或用墙体内钢筋混凝土梁加固。
6井已淤，但不密。下面的软土可以用大石头挤，然后用上面的方法回填。如果井不能夯实、压实，可以在井的砖圈上加钢筋混凝土盖封闭，上部可以回填。
三、局部软硬(高差)地基处理
1如果地基部分遇到基岩、旧墙基础、旧灰土、大石块或构筑物，则尽可能将其挖出来，以防止建筑物因当地部落在硬物上引起的不均匀沉降而开裂，或凿去硬物至30 ~ 50 cm深度，再填以混合砂夯实。
2如果基础部分落在基岩或硬土层上，部分落在软土层上。在软弱土层上采取混凝土或块石护壁(或墩)，或灌注桩至基岩。基础底板应配以适当的钢筋，或凿除基础以下的基岩至30 ~ 50 cm深度，并填充中粗砂或土砂混合物作为垫层，以调节岩土界面处基础的相对变形，避免应力集中产生裂缝，或加强基础和上部结构的刚度，克服基础的不均匀变形。
3基础落在高差较大的倾斜岩石上，部分基础落在基岩上，部分基础悬空。然后在下部基岩上修筑混凝土或块石支护墙(墩)，中间分层夯实素土回填，或凿除上部基岩使基础底板落在同一标高上，或下部基岩用低标号混凝土或毛石混凝土填充。
四、橡胶土，古河湖。
1橡皮土处理:地基局部含水量接近饱和，夯击后地基土变成有颤抖感的“橡皮土”。地基处理方法避免直接夯击，可通过烘干罐或掺石灰粉降低土的含水量。如果已经出现橡皮土，可以铺一层碎砖或碎石将土挤紧，也可以将土的振动部分挖出来，用砂或级配砂压实。
2天然古河湖的处理按其成因来看，有土壤均匀致密、含水量20%左右、杂质较少的古河湖，经过长期的大气降水和自然降水。土壤结构相对疏松、含水量高、碎屑和有机质重的古河湖，如果其承载力不低于天然土壤，可以不处理。对于近代古河湖，应开挖含水量高的松散土，酌情分层用素土或灰土夯实，或采取地基加固的措施。
3人工古河湖采用老填和有偿填的方式处理。老填土是长期堆积形成的，含有砖瓦、草木灰等杂物。土质均匀、密实、稳定。新填土形成时间短，沉降不稳定，土中含较多砖瓦碎片、草木灰、炉渣，结构松散不均匀，含水量一般大于20%。如果老填土的承载力不低于同一地区的天然土，则可以不进行处理。新填土应分层开挖、夯实并回填素土或灰土，或采取加固地基的措施。
五、流沙的处理流沙现象、原因及处理方法。
当基坑开挖深度在0.5m以下时，坑内抽水，有时坑底土会处于流动状态。由于地下水暴涨，无法深挖的现象称为流沙。当坑外水位高于坑内抽水后的水位时，当坑内水压力运动的动水压力大于土粒的漂浮重量时，土粒就会悬浮而不稳定，随水冲入坑内，从坑底涌起或从两侧流入，成为流动状态。如果施工强行开挖，抽水越探，动水压力越大，流沙越严重。流沙产生的条件是水力梯度越大或砂的孔隙度越大，越容易形成流沙；砂的渗透系数越小，排水性能越差，越容易形成流沙；沙子中含有较多的片状矿物，如云母、绿泥石等，容易形成流沙。采取措施的办法是“降低或平衡动水力”，使坑底土颗粒稳定，不受水力扰动。常用方糖有:a .安排在枯水期施工，使地下水位最高不高于0.5m在坑底；b .在水中挖，即不抽水或少抽水，使基坑内水压与坑外水压基本平衡，水头差距缩小；c .对于较重要的工程或流沙严重的工程，可通过人工降低井点地下水位，将基坑及附近地区的地下水位降至坑底以下，使坑底土面保持无水状态；d、沿基坑周边打入板桩，打入防渗层，防止坑外水压入坑内，降低坑内动水压力。
1.4.基坑支护系统的选择
作为保证基坑开挖稳定的支撑体系，它包括挡土墙和支撑，其中挡土墙的主要作用是挡土，而支撑的作用是保证结构体系的稳定。如果挡土墙结构强度足以满足开挖稳定性的要求，则支撑体系中可以不设支撑构件，否则应增设支撑构件(或结构)。支撑系统的任何部分选择不当或损坏，都会导致整个支撑系统的失效。因此，挡土墙和支撑应引起足够的重视。
1.4.1.挡土墙的选择
工程中常用的挡土墙结构有以下几种类型:
1钢板桩
2钢筋混凝土板桩
3钻孔灌注桩挡土墙
4 H钢柱(或钢筋混凝土桩柱)和木挡板支撑墙
5地下连续墙
6深层搅拌水泥土桩挡土墙
7旋喷桩幕墙
除上述之外，还有人工挖孔桩(在中国南方广泛使用)和预制打入式钢筋混凝土桩作为支撑结构的挡土墙。
支护体系挡土墙的选择涉及技术经济因素，从满足施工要求、减少对周边的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等方面进行技术经济比较后才能确定。此外，支护结构挡土墙的选择应与支护选择、地下水位降低和开挖方案一起确定。
1.4.2.支撑结构的选择
当基坑深度较深，悬臂式挡土墙在强度和变形方面不能满足要求时，需要增设支撑体系。支撑系统分为两类:内部支撑和外部支撑。基坑外锚可分为顶锚和土锚。前者用于不太深的基坑，多为钢板桩。在基坑顶部，用钢筋或钢丝绳将钢板桩挡土墙与锚桩相隔一定距离进行绑扎锚固。土层锚杆多用于深基坑。详情见“土锚”一章。
以下是几种常用的支持形式:
1锚固支座
2斜柱支撑
3短桩横隔板支撑
4钢结构支架
5地下连续墙支撑
6地下连续墙锚杆支护
7挡土护坡桩支护
8.挡土护坡桩和锚杆联合支护
9板桩中央横向顶部支撑
10板桩中央斜顶支架
11分层板桩支撑
1.5.围护结构体系计算
由于土体结构的复杂性和土体参数的离散性或不确定性，挡土结构体系所承受的荷载分布规律复杂，很难甚至不可能达到与上部结构相同的计算精度。
近年来，不同的国家有不同的计算方法和代码，但计算方法大相径庭。采用不同的计算方法，桩长、弯距、拉杆荷载等支护结构的计算结果可达50%，因为支护结构的计算不仅涉及计算理论和计算方法，还涉及到土质、水位、开挖深度、地面荷载和邻近建筑物等诸多因素，设计计算较为复杂。国内没有设计计算标准。因此，一个相对安全、稳定、经济、合理的支护设计，必须要求设计人员研究各种客观条件，掌握一些经验数据和试验研究数据，综合运用计算理论和方法进行设计，才能得到更加合理的结果。