基坑与边坡工程第1章绪论

基坑与边坡工工程第1章绪论制作人人：周勇勇LanzhouUniversityofTechnology1.1.1基坑工程的基基本概念、历历史发展及展展望基坑坑：为进行建（构构）筑物地下下部分的施工工由地面向下下开挖出的空空间。基坑工程：为保证基坑的的开挖、主体体地下结构的的施工和周围围环境的安全全，而采取的的土方开挖、支支护和降水工程。深基坑工程：：一般指开挖深深度超过5m（含5m）的基坑土方方开挖、支护护、降水工程程；或开挖深深度虽未超过过5m，但地质条件件、周围环境境和地下管线线复杂，影响响毗邻建（构构）筑物安全全的基坑土方方开挖、支护护、降水工程程。§1.1概述LanzhouUniversityofTechnology基坑支护：为保证地下结结构施工及基基坑周边环境境的安全，对对基坑侧壁及及周边环境采采用的支挡、加固与保护的措施。（支支护结构一般般包括：具有有挡土、止水水功能的围护护结构和维持持围护结构平平衡的支、锚锚体系两部分分）央视TVCC基坑工程（排排桩+土钉墙）国家大剧院基基坑工程（排排桩+地下连续墙））基坑的类型基坑的类型主主要包括高层、超高层层建筑基坑地铁站基坑市政工程地下下设施基坑工业基坑基坑工程的内内容和特点内容基坑工程勘察支护结构设计和施工基坑土方工程的开挖和运输地下水位控制基坑土方开挖过程中的工程监测和环境保护等基坑开挖工艺艺：放坡开挖（无无支护开挖））简单且经济，，在空旷地区区或周围环境境允许时能保保证边坡稳定定的条件下应应优先选用支护体系下开开挖（有支护护开挖）费用高，场地地空间紧张或或周围环境复复杂存在临近近建（构）筑筑物基础、地地下管线、运运输道路等基坑工程涉及及土力学、基基础工程、结结构力学、工工程结构、施施工技术、监监测技术等多多学科领域LanzhouUniversityofTechnology特点：基坑支护体系系是临时结构构，安全储备备较小，具有有较大的风险险性基坑工程区域域性强及土压压力理论还不不完善基坑工程具有有明显的环境境效应基坑工程是综综合性很强的的系统工程基坑工程具有有较强的时空空效应基坑支护的非非唯一性基坑工程的历历史发展远古时代最早的放坡开挖和简易木桩围护1943年Terzaghi和Peck提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应力法1956年Bjerrun和Eide给出了分析深基坑底板隆起的方法上世纪60年代在奥斯陆和墨西哥城软粘土深基坑中使用了仪器进行监测随着大量高层层、超高层建建筑以及地下下工程等的不不断涌现，基基坑的开挖深深度和面积在在逐渐加大，，基坑围护与与开挖技术的的复杂程度也也在不断提高高，促使工程程技术人员以以新的眼光去去审视基坑工工程这一古老老课题，使许许多新理论和和新技术得以以出现和成熟熟。基坑工程的历历史发展70年代以前基坑深度较小，国内只有少数开挖深度达10m以上的基坑工程80年代基坑开挖深度不断地增大，复杂程度也不断提高，并积累了很多的设计和施工经验90年代许多地区已经开始编制深基坑支护设计与施工的有关技术规范和法规近20年目前深度超过20m基坑已为数不少，一些工业基坑深度甚至超过30m当前，深基坑坑工程出现的的问题越来越越多，深基坑坑的设计与施施工不仅引起起了业内和职职能部门的高高度重视，也也引起了社会会各界的广泛泛重视。随着着土工试验技技术的进步以以及先进监测测技术的应用用与计算机技技术的普及，，设计方法不不断革新，施施工工艺也日日益完善，深深基坑工程出出现的问题也也越来越复杂杂，迫切要求求深基坑工程程的理论研究究与施工方法法进一步革新新。国内发展基坑工程的发发展展望基坑工程规模模向更大、更更深方向发展展基坑工程的发发展反映在基基坑工程本身身的规模、支护体系设计理论的发展、施工技术和监测技术的进步等方面面。深基坑工工程中的“深深”已经在规规模上反映了了基坑工程的的发展方向。。随着高层和和超高层建筑筑的发展和人人们对地下空空间的开发和和利用日益增增多，深基坑坑工程不仅数数量会增多，，而且会向更大、更深方向发展。基坑工程的发发展展望土压力的空间间和时间效应应将得到进一一步的重视深基坑设计理理论的发展关关键是如何正正确计算作用用在支护结构构上的土压力力。常规设计计中土压力一一般取静止土土压力或极限限状态下的主主动土压力和和被动土压力力，而作用在在支护结构上上的实际土压压力一般介于于它们之间。。实际土压力力是与支护结构位移移、支护结构构空间形状有关，而且还还与土体扰动、固固结、蠕变有关。人们将将重视发展考考虑空间效应和时间效应的土压力理论论。另外，在在支护结构设设计中人们将将更加重视考考虑土与结构相互互作用，以及土与结构变形形的正确估算。。基坑工程的发发展展望基坑支护结构构选型将更加加合理合理选择支护护型式，采用用相应的施工工工艺，协调调好安全、经经济、可行三三者之间的关关系，是岩土土工程界进行行深基坑支护护设计的关键键。深基坑地地基土的类别别、地下水位位的高低、以以及周边环境境等，都是深深基坑支护结结构选型时需需要考虑的十十分重要的因因素。如果支支护结构型式式选择合理，，就可以做到到整个基坑以以及整个建筑筑物的安全可可靠，还可以以带来可观的的经济与社会会效益；如果果支护结构型型式选择不合合理，不但会会危及基坑及及整个建筑物物的安全，还还会影响周边边环境，所以以基坑工程发发展的一个必必然趋势就是是如何使支护护结构选型更更加合理。基坑工程的发发展展望新技术的推广广应用人工冻结围护护深基坑技术术。通过在拟拟开挖场地周周围土体中插插入冻结管，，以冻结土体体形成具有一一定结构强度度墙体作为基基坑施工的围围护结构。该该技术具有土土体强度提高高幅度大、防防渗性好、适适应性强、环环境影响小等等优点。SMW工法。于20世纪70年代在日本问问世的SMW（SoilMixingWall）工法，又称称劲性水泥土土搅拌桩，是是把水泥土的的止水性能和和芯材（一般般为H型钢，也可为为混凝土等其其他劲性材料料）的高强度度特性有效地地组合而成的的一种抗渗性性好、刚度高高、经济的围围护结构。基坑工程的发发展展望基坑工程对周周围环境的影影响更受重视视大量深基坑工工程集中在市市区，施工场场地狭小，施施工条件复杂杂，如何减小小基坑开挖对对周围建（构构）筑物、道道路和各种市市政设施的影影响，发展控控制基坑开挖挖扰动环境的的理论和方法法将引起人们们进一步的关关心和重视。。人们将更加加重视深基坑坑工程对周围围环境的影响响研究，包括括基坑开挖前前周围建筑及及市政设施的的初始应力场场及位移状态态的调查评价价，基坑开挖挖对它们引起起的附加应力力的计算，以以及它们抵抗抗破坏的能力力与受害等级级的划分等。。基坑工程的发发展展望信息化施工进进一步推广鉴于深基坑工工程事故的增增多，以及由由此造成的严严重的损失，，所以在今后后应该大力普普及信息化施施工。实现信信息化施工，，可以通过计计算机对基坑坑施工过程中中的变形进行行监测，提供供支护体系及及环境的受力力状态以及变变形数据，并并可以及时反反馈数据。通通过分析数据据，适时地进进行加固，实实现毫米级的的变形控制，，可以保证基基坑工程的稳稳定安全，发发挥它的真正正作用。LanzhouUniversityofTechnology1.1.2边坡工程基本本概念、稳定定分析及发展展展望边坡：一般指天然边坡（自然斜坡、、河流水岸坡坡、台塬塬边边、崩滑流堆堆积体）以及及人工边坡（交通道路、、露天采矿、、建筑场地与与基础工程等等所形成）等等坡体形态的的总称。也可可以广义定义义为地球表面面具有倾向临临空的地质体体，主要由坡坡顶、坡面、、坡脚及下部部一定范围内内的坡体组成成。边坡构成要素素LanzhouUniversityofTechnology边坡工程：为满足工程需需要而对自然然边坡和人工工边坡进行改改造，称为边边坡工程。水利边坡公路边坡LanzhouUniversityofTechnology露天矿边坡建筑边坡高边坡工程：：不同行业高边边坡的界定标标准是不同的的。对于建筑筑边坡，根据据《建筑边坡工程程技术规范》（GB50330）的规定：对对于土质边坡坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高高度大于30m、小于100m的边坡，其边边坡高度因素素将对边坡稳稳定性产生重重要作用和影影响，其边坡坡稳定性分析析和防护加固固工程设计应应进行个别或或特别设计计计算，被称为为高边坡。边坡的形态与与分类按边坡成因分分类天然边坡人工边坡按构成边坡坡坡体的岩土性性质分类粘性土类边坡坡碎石类边坡黄土类边坡岩石类边坡边坡的形态与与分类按边坡的稳定定性程度稳定性边坡基本稳定边坡坡欠稳定边坡不稳定边坡按边坡的高度度高边坡一般边坡边坡的形态与与分类根据边坡断面面形式直立边坡倾斜式边坡台阶式边坡根据使用年限限临时边坡永久边坡工作年限不超超过两年的边边坡工作年限超过过两年的边坡坡边坡稳定问题题边坡稳定是工工程建设中经经常遇到的问问题，例如水水库的岸坡、、渠道边坡、、隧洞进出口口边坡、拱坝坝坝肩边坡以以及公路或铁铁路的路堑边边坡等，都涉涉及到稳定性性问题。边坡坡的失稳，轻轻则影响工程质量量与施工进度；重则造成人员伤亡与国民经济的重重大损失。因此，不论论土木工程还还是水利水电电工程，边坡坡的稳定问题题经常成为需需要重点考虑虑的问题。边坡稳定影响响因素岩土性质岩层的构造与结构水文地质条件地貌因数风化作用气候作用地震作用人为因素一个边坡的失失稳往往是多多种因素共同同作用的结果果，这些因素素可归结为两大类：一是外界力的的作用破坏了了岩土体原来来的应力平衡衡状态，如路堑或基基坑开挖、路路堤填筑或边边坡顶面上作作用外荷载，，以及岩土体体内水的渗流流力、地震力力的作用等，，改变原有应应力平衡状态态，使边坡坍坍塌；另一是是边坡岩土体的的抗剪强度由由于受外界各各种因素的影影响而降低，，促使边坡失失稳破坏，如气候等自自然条件使岩岩土时干时湿湿、收缩膨胀胀、冻结融化化等，水的渗渗入、软化效效应、地震引引起砂土液化化等均将造成成强度降低。。边坡在自然与与人为因素作作用下的破坏坏形式主要表表现为滑坡、滑塌、、崩塌和剥落。滑坡（slides）：斜坡部分分岩土体在重重力作用下，，沿一定的软软弱面，缓慢慢地整体向下下移动，具有有蠕动变形、、滑动破坏和和渐趋稳定三三个阶段，有有时也具有高高速急剧移动动现象；滑塌（slip-slumps）：因开挖、、填筑、堆载载引起斜坡的的滑动或塌落落，一般较突突然，粘性土土类边坡有时时也会出现一一个变形发展展过程；崩塌（fall-slumps）：整个岩岩土体块脱脱离母体，，突然从较较陡的斜坡坡上崩落、、翻转、跳跳跃、堆落落在坡脚，，规模巨大大的称为山山崩，规模模较小的称称为塌方：：剥落（falls）：斜坡岩岩土长期遭遭受风化、、侵蚀，在在冲刷和重重力作用下下，岩（土土）屑（块块）不断沿沿斜坡滚落落堆积在坡坡脚。事件造成损失美国布法罗的煤矿废物泥浆挡坝倒塌125人死亡1963年北意大利的Vaiont水库左岸滑坡造成下游2500多人丧生1980年湖北运安盐池河磷矿发生山崩摧毁了矿务局和坑道的全部建筑物，280人死亡1989年华莹市溪口镇因崩塌形成的滑坡、泥石流222人死亡1994年宜宾市兴文县久庆镇，因建设切坡脚，诱发滑坡死亡48人，伤40人1995年330国道青田县茅洋村路段边坡崩塌途经此地至金华大客车被埋，车内37人全部身亡1998年美姑县乐约乡特大滑坡150余人失踪1999年，古蔺县滑坡、泥石流灾害41人死亡2001年重庆市武隆县县城江北西段发生山体滑坡一栋9层居民楼房跨塌，79人死亡，边坡失稳事事故边坡稳定分分析方法极限平衡法法边坡稳定分分析主要借借鉴土力学学的理论，，采用圆弧弧法计算边边坡稳定性性。圆弧法法早在1916年由瑞典人人Perttson首先提出，，之后由Fellenius和Taylors等人不断改改进，逐渐渐完善成为为现在通称称的所谓简简单条分法法或瑞典圆圆弧法。它它是基于平平面应变假假定，视滑滑面为一个个圆筒面，，分析时通通常将滑体体分成许多多竖条，以以条为基础础进行力的的分析，各各条之间的的力大小相相等，其方方向平行于于滑面，以以整个滑面的的稳定力矩矩与滑动力力矩之比作作为安全系系数。数值分析法法20世纪80年代后，由由于计算技技术的发展展及岩体力力学性质研研究的进展展，各种复复杂的数值值计算方法法广泛地应应用于边坡坡研究。不确定性分分析法传统方法将将影响边坡坡状态的诸诸因素看作作确定性量量，然而大大量的试验验和工程实实践证明，，影响边坡坡状态的因因素中有许许多具有很很大的随机机性，如边边坡岩土的的强度参数数、外界荷荷载、边界界条件、地地下水、岩岩土体内的的各种不连连续面等，，用确定性性方法进行行计算评价价会带来很很大的误差差，甚至结结果失真。。上世纪90年代以来，，各种不确确定分析方方法应运而而生，包括括：可靠性分析析法、模糊糊评价方法法、灰色理理论方法、、神经网络络法、时序序分析法等。边坡工程发发展展望随着国民经经济的发展展，大量铁铁路、公路路、水利、、矿山、城城镇等设施施的修建，，特别是在在丘陵和山山区建设中中，人类工工程活动中中开挖和堆堆填的边坡坡数量越来来越多，高高度越来越越大边坡的治理理费用在工工程建设中中也是极其其昂贵的，，在我国，，随着大型型工程建设设的增多，，用于边坡坡处治的费费用在不断断增大因此对边坡坡进行合理理地设计和和有效治理理将直接影影响到国家家对基础建建设的投资资以及安全全运营LanzhouUniversityofTechnology1.2.1基坑工程支支护常用方方法1.基坑开挖、、支护与地地下水控制制方法基坑开挖基坑工程是是基坑开挖挖、支护结结构施工以以及地下水水控制的系系统工程，，基坑开挖挖对周边环环境的影响响、甚至基基坑工程的的安全都非非常重要。。同样类型型的基坑，，采用相同同的设计方方法和支护护结构，由由于土方开开挖的方法法、顺序不不同，支护护结构的位位移和对环环境影响的的程度存在在较大差异异。“及时支撑、、先撑后挖挖、分层开开挖、严禁禁超挖”，是大量量深基坑工工程设计与与施工的实实践经验总总结，也是是深基坑开开挖应遵循循的基本原原则。§1.2基坑和边坡工程支护常用方法概述LanzhouUniversityofTechnology基坑支护基坑支护结结构的传统统方法是板板桩支撑系系统或板桩桩锚拉系统统。经过多多年的探索索与工程实实践，目前前我国基坑坑工程所采采用的支护护结构形式式多样，按按受力性能能大致可分分为五大类类，即：悬悬臂式支护护结构、重重力式支护护结构、锚锚喷（网））支护结构构，单（多多）支点混混合支护结结构及拱式式支护结构构。LanzhouUniversityofTechnology基坑地下水水控制地下水控制制与基坑工工程的安全全以及周边边环境的保保护都密切切相关。在在地下水位位较高的地地区，基坑坑降水（降降压）配合合排水是为为了满足基基坑工程安安全和方便便现场施工工的需要，，隔水是处处于对环境境保护的考考虑。降水排水隔水降水是深基基坑开挖过过程中最为为常见的地地下水处理理方式，目目的在于降降低地下水水位、增加加边坡稳定定性、给基基坑开挖创创造便利条条件降水系统的的有效工作作需要通畅畅的排水系系统，但除除了将坑内内抽降的地地下水及时时排出外，，排水系统统还包括地地表明水、、开挖期间间的大气降降水等的及及时排除为避免降、、排水造成成地面沉降降，影响周周边建筑物物、市政管管线的正常常使用，需需要设置隔隔水（止水水）帷幕，，切断基坑坑内外的水水力联系和和补给，既既避免坑外外的水位下下降，也能能够有效减减少坑内降降水的水量量LanzhouUniversityofTechnology2.基坑支护结结构选型支护结构选选型时，应应综合考虑虑下列因素素：基坑深度土的性状及及地下水条条件基坑周边环环境对基坑坑变形的承承受能力及及支护结构构一旦失效效可能产生生的后果主体地下结结构及其基基础形式、、基坑平面面尺寸及形形状支护结构施施工工艺的的可行性施工场地条条件及施工工季节经济指标、、环保性能能和施工工工期LanzhouUniversityofTechnology结构类型适用条件安全等级基坑深度、环境条件、土类和地下水条件支挡式结构锚拉式结构一级、二级、三级适用于较深的基坑1、排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基坑2、地下连续墙宜同时用作主体地下结构外墙，可同时用于截水3、锚杆不宜用在软土层和高水位的碎石土、砂土层中4、当邻近基坑有建筑物地下室、地下构筑物等，锚杆的有效锚固长度不足时，不应采用锚杆5、当锚杆施工会造成基坑周边建（构）筑物的损害或违反城市地下空间规划等规定时，不应采用锚杆支撑式结构适用于较深的基坑悬臂式结构适用于较浅的基坑双排桩当锚拉式、支撑式和悬臂式结构不适用时，可考虑采用双排桩支护结构与主体结构结合的逆作法适用于基坑周边环境条件很复杂的深基坑土钉墙单一土钉墙二级、三级适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于12m当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙预应力锚杆复合土钉墙适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑，且基坑深度不宜大于15m水泥土桩垂直复合土钉墙用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于12m；用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6m；不宜用在高水位的碎石土、砂土、粉土层中微型桩垂直复合土钉墙适用于地下水位以上或经降水的基坑，用于非软土基坑时，基坑深度不宜大于12m；用于淤泥质土基坑时，基坑深度不宜大于6m重力式水泥土墙二级、三级适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7m放坡三级1施工场地应满足放坡条件2可与上述支护结构形式结合LanzhouUniversityofTechnology1.2.2边坡工程支支护常用方方法支护方法工艺做法优点放坡通过削坡，削掉一部份边坡不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定性提高施工简便、经济、安全可靠支挡对于不稳定的边坡岩土体，使用支挡结构（挡墙、抗滑桩等）对其进行支挡可从根本上解决边坡的稳定性问题，达到根治的目的加固注浆加固采用压力注浆，对边坡坡体进行加固注浆加固可对边坡进行深层加固锚杆加固当坡体破碎或边坡地层软弱时，可打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固锚杆加固为一种中浅层加固手段土钉加固对于软质岩石边坡或土质边坡，向坡体内打入足够数量的土钉，对边坡起到加固“短”而“密”的特点，是一种浅层边坡加固技术预应力锚索加固当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面位置较深时受力可靠；作用力可均匀分布于需加固的边坡上，对地形、地质条件适应力强，施工条件易满主动受力；勿需放炮开挖，对坡体不产生扰动和破坏，能维持坡体本身的力学性能不变；施工速度快防护植物防护在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发育，起到固土，防止水土流失的防护措施适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡工程防护①砌体封闭防护；②喷射素混凝土防护；③挂网锚喷防护排水截水沟在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流防止边坡以外的水流进入坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性坡内排水在边坡坡体内应设置必要的排水沟，使大气降雨能尽快排出坡体，避免对边坡稳定产生不利影响LanzhouUniversityofTechnology2.边坡支护方方案选型条件支护结构边坡环境条件边坡高度H（m）边坡工程安全等级备注重力式挡墙场地允许，坡顶无重要建（构）筑物土质边坡，H≤10岩质边坡，H≤12一、二、三级土方开挖后边坡稳定较差时不应采用悬臂式挡墙、扶壁式挡墙填方区悬臂式挡墙，H≤6扶壁式挡墙，H≤10一、二、三级适用于土质边坡桩板式挡墙

悬臂式H≤15锚拉式H≤25一、二、三级桩嵌固段土质较差时不宜采用，当对挡墙变形要求较高时宜采用锚拉式桩板挡墙板肋式或格构支护

土质边坡H≤15岩质边坡H≤30一、二、三级坡高较大或稳定性较差时宜采用逆作法施工。对挡墙变形有较高要求的边坡，宜采用预应力锚杆排桩式锚杆挡墙坡顶建（构）筑物需要保护，场地狭窄土质边坡H≤15岩质边坡H≤30一、二级适用于较软弱的土质边坡、有外倾软弱结构面的岩质边坡、垂直逆作法开挖施工尚不能保证稳定的边坡岩石锚喷

Ⅰ类岩质边坡，H≤30一、二、三级适用于岩质边坡Ⅱ类岩质边坡，H≤30二、三级Ⅲ类岩质边坡，H≤15二、三级坡率法坡顶无重要建（构）筑物，场地有放坡条件土质边坡，H≤10岩质边坡，H≤25一、二、三级不良地质段，地下水发育区、流塑状土时不应采用边坡支护方方案主要取取决于地层层的工程性质、、水文地质质条件、荷荷载的特性性、使用要要求、原材材料供应及施工技术条条件等因素。方方案选择的的原则是：：力争作到到使用上安安全可靠、、施工技术术上简便可可行、经济济上合理。。边坡支护护结构型式式可根据场场地地质和和环境条件件、边坡侧侧压力的大大小和特点点、边坡高高度、对边边坡变形的的控制要求求以及边坡坡工程安全全等级等因因素，可按按下表选用用LanzhouUniversityofTechnology边坡支护注注意事项规模大、破破坏后果很很严重、难难以处理的的滑坡、危危岩、泥石石流及断层层破碎带地地区，不应应修筑建筑筑边坡。山区工程建建设时宜根根据地质、、地形条件件及工程要要求，因地地制宜设置置边坡，避避免形成深深挖高填的的边坡工程程。对稳定定性较差且且坡高较大大的边坡工工程宜采用用后仰放坡坡或分阶放放坡方式进进行治理。。当边坡坡体体内洞室密密集而对边边坡产生不不利影响时时，应根据据洞室大小小、深度及及与边坡间间的传力关关系等因素素采取相应应的加强措措施。存在临空的的外倾软弱弱结构面的的岩质边坡坡和土质边边坡，支护护结构的基基础必须置置于软弱面面以下稳定定的地层内内。边坡工程的的平面布置置、竖向及及立面设计计应考虑对对周边环境境的影响，，做到美化化环境，体体现生态保保护要求。。当施工期边边坡垂直变变形较大时时，应采用用设置竖向向支撑的支支护结构方方案。LanzhouUniversityofTechnology1.3.1设计原则与与安全等级级1.基坑设计原原则与安全全等级基坑工程的的设计应包包括支护结构的的选型、计算和构造，并对施工、监测及质量验收提出要求。。基坑支护结结构设计原原则为：1）满足边坡坡和支护结结构稳定的的要求，即即不产生倾倾覆、滑移移和整体或或局部失稳稳；基坑底底部不产生生隆起、管管涌；锚杆杆系统不致致抗拔失效效；2）满足支护护结构构件件受荷后不不致弯曲折折断、剪断断和压屈；；§1.3基坑和边坡工程的设计原则与要求LanzhouUniversityofTechnology3）水平位移移和地基沉沉降不超过过允许值；；4）应根据工工程用途的的要求、地地形及地质质等条件，，综合考虑虑以确定支支护结构的的平面布置置及其高度度；5）应认真分分析地形、、地质条件件、周围建建（构）筑筑物、各种种管线、荷荷载条件及及现场技术术经济条件件，确定支支护结构类类型；6）保证支护护结构设计计符合相应应规范、规规程的要求求；7）提出监测测内容、要要求及控制制和报警指指标；8）应对施工工给出指导导性意见。。安全等级破坏后果一级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响很严重二级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响严重三级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响不严重基坑支护结结构的安全全等级LanzhouUniversityofTechnology2.基坑设计原原则与安全全等级边坡设计应保护和整治边坡环境，边坡水系应因势利导，设置排水设施，对于稳定的边坡，应采取保护及营造植被的防护措施。建筑物的布局应依山就势，防止大挖大填。场地平整时，应采取确保周边建筑物安全的施工顺序和工作方法。由于平整场地而出现的新边坡，应及时进行支挡或构造防护。边坡工程的设计前，应进行详细的工程地质勘察，并应对边坡的稳定性作出准确的评价；对周围环境的危害性作出预测；对岩石边坡的结构面调查清楚，指出主要结构面的所在位置；提供边坡设计所需要的各项参数。边坡的支挡结构应进行排水设计。对于可以向坡外排水的支挡结构，应在支挡结构上设置排水孔。支挡结构后面有山坡时，应在坡脚处设置截水沟。对于不能向坡处排水的边坡，应在支挡结构后面设置排水暗沟。支挡结构后面的填土，应选择透水性强的填料。当采用粘性土作填料时，宜掺入适量的碎石。在季节性冻土地区，应选择炉渣，碎石、粗砂等非冻胀性填料。边坡设计原原则LanzhouUniversityofTechnology边坡岩体类型边坡高度H（m）破坏后果安全等级岩质边坡Ⅰ或ⅡH≤30很严重一级严重二级不严重三级Ⅲ或Ⅳ15＜H≤30很严重一级严重二级H≤15很严重一级严重二级不严重三级土质边坡10＜H≤15很严重一级严重二级H≤10很严重一级严重二级不严重三级建筑边坡工工程安全等等级注：1.一个边坡工工程的各段段，可根据据实际情况况采用不同同的安全等等级；2.对危害性极极严重、环环境和地质质条件复杂杂的边坡工工程，其安安全等级应应根据工程程情况适当当提高。破坏后果很很严重、严严重的下列列边坡工程程，其安全全等级应定定为一级：：1）由外倾软软弱结构面面控制的边边坡工程；；2）工程滑坡坡地段的边边坡工程；；3）边坡和基基坑塌滑区区内或塌方方影响区内内有重要建建（构）筑筑物的边坡坡工程。LanzhouUniversityofTechnology1.3.2设计要求1.基坑结构设设计要求两种极限状态的要求承载能力极限状态对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的正常使用极限状态正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。满足稳定要要求满足变形要要求LanzhouUniversityofTechnology承载能力极限状态的主要特征（a）支护结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承受荷载，或出现压屈、局部失稳；（b）支护结构及土体整体滑动；（c）坑底土体隆起而丧失稳定；（d）对支挡式结构，坑底土体丧失嵌固能力而使支护结构推移或倾覆；（e）对锚拉式支挡结构或土钉墙，土体丧失对锚杆或土钉的锚固能力；（f）重力式水泥土墙整体倾覆或滑移；（g）重力式水泥土墙、支挡式结构因其持力土层丧失承载能力而破坏；（h）地下水渗流引起的土体渗透破坏。LanzhouUniversityofTechnology正常使用极限状态的主要特征（a）造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的支护结构位移；（b）因地下水位下降、地下水渗流或施工因素而造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的土体变形；（c）影响主体地下结构正常施工的支护结构位移；（d）影响主体地下结构正常施工的地下水渗流。两种极限状状态的计算算承载能力极极限状态①支护结结构构件或或连接因超超过材料强强度或过度度变形的承承载能力极极限状态设设计，应符符合下式要要求：式中：γ0──支护结构重重要性系数数：对安全全等级为一级、二级级、三级的支护结构构，γ0分别不应小小于1.1、1.0、0.9；Sd──作用基本组组合的效应应（轴力、、弯矩等））设计值；；Rd──结构构件的的抗力设计计值。对临时性支护护结构，作用基本本组合的效效应设计值值应按下式式确定式中：γF──作用基本组组合的综合合分项系数数，不应小小于1.25；Sk——作用标准组组合的效应应。②坑体滑滑动、坑底底隆起、挡挡土构件嵌嵌固段推移移、锚杆与与土钉拔动动、支护结结构倾覆与与滑移、基基坑土的渗渗透变形等等稳定性计计算和验算算，均应符符合下式要要求：式中：Rk──抗滑力、抗抗滑力矩、、抗倾覆力力矩、锚杆杆和土钉的的极限抗拔拔承载力等等土的抗力力标准值；；Sk──滑动力、滑滑动力矩、、倾覆力矩矩、锚杆和和土钉的拉拉力等作用用标准值的的效应；K──稳定性安全全系数。正常使用极极限状态由支护结构构的位移、、基坑周边边建筑物和和地面的沉沉降等控制制的正常使使用极限状状态设计，，应符合下下式要求：：式中：Sd—作用用标标准准组组合合的的效效应应（（位位移移、、沉沉降降等等））设设计计值值；；C—支护护结结构构的的位位移移、、基基坑坑周周边边建建筑筑物物和和地地面面的的沉沉降降的的限限值值支护护结结构构水水平平位位移移控控制制值值和和基基坑坑周周边边环环境境的的沉沉降降限限值值①当基基坑坑开开挖挖影影响响范范围围内内有有建建筑筑物物时时，，支支护护结结构构水水平平位位移移控控制制值值、、建建筑筑物物的的沉沉降降控控制制值值应应按按不不影影响响其其正正常常使使用用的的要要求求确确定定，，并并应应符符合合现现行行国国家家标标准准《《建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范》》GB50007中对对地地基基变变形形允允许许值值的的规规定定；；当当基基坑坑开开挖挖影影响响范范围围内内有有地地下下管管线线、、地地下下构构筑筑物物、、道道路路时时，，支支护护结结构构水水平平位位移移控控制制值值、、地地面面沉沉降降控控制制值值应应按按不不影影响响其其正正常常使使用用的的要要求求确确定定，，并并应应符符合合现现行行相相关关规规范范对对其其允允许许变变形形的的规规定定；；②当当支支护护结结构构构构件件同同时时用用作作主主体体地地下下结结构构构构件件时时，，支支护护结结构构水水平平位位移移控控制制值值不不应应大大于于主主体体结结构构设设计计对对其其变变形形的的限限值值；；③当无无上上述述两两种种情情况况时时，，支支护护结结构构水水平平位位移移控控制制值值应应根根据据地地区区经经验验按按工工程程的的具具体体条条件件确确定定。。抗剪剪强强度度指指标标的的选选取取要要求求（a）基基坑坑侧侧壁壁与与主主体体地地下下结结构构的的净净空空间间和和地地下下水水控控制制应应满满足足主主体体地地下下结结构构及及防防水水的的施施工工要要求求；；（b）采采用用锚锚杆杆时时，，锚锚杆杆的的锚锚头头及及腰腰梁梁不不应应妨妨碍碍地地下下结结构构外外墙墙的的施施工工；；（c）采采用用内内支支撑撑时时，，内内支支撑撑及及腰腰梁梁的的设设置置应应便便于于地地下下结结构构及及防防水水的的施施工工。。抗剪剪强强度度指指标标选选取取要要求求水位土体种类强度指标选取地下水位以上粘性土、粘质粉土土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、φcu或直剪固结快剪强度指标ccq、φcq砂质粉土、砂土、碎石土土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c´、φ´地下水位以下粘性土、粘质粉土对正常固结和超固结土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、φcu或直剪固结快剪强度指标ccq、φcq，对欠固结土，宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuu、φuu砂质粉土、砂土和碎石土土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c´、φ´，对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、φcu或直剪固结快剪强度指标ccq、φcq代替，对砂土和碎石土，有效应力强度指标φ´可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标取值；土压力、水压力采用分算方法时，水压力可按静水压力计算；当地下水渗流时，宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力；当存在多个含水层时，应分别计算各含水层的水压力有可可靠靠的的地地方方经经验验时时，，土土的的抗抗剪剪强强度度指指标标尚尚可可根根据据室室内内、、原原位位试试验验得得到到的的其其他他物物理理力力学学指指标标，，按按经经验验方方法法确确定定。。LanzhouUniversityofTechnology2.边坡坡工工程程设设计计要要求求两种极限状态的要求承载能力极限状态对应于支护结构达到最大承载能力、锚固系统失效、发生不适于继续承载的变形或坡体失稳。确定支护结构或构件的基础底面积及埋深或桩基数量时边坡与支护结构的稳定性计算时锚杆钢筋面积、锚杆杆体与锚固砂浆间的锚固长度及锚固体锚入岩土层的锚固长度时支护结构或构件承载能力计算时正常使用极限状态对应于支护结构和边坡达到支护结构本身或邻近建（构）筑物的正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。支护结构或构件变形计算时支护结构或构件抗裂计算时锚杆变形计算时支护结构及边坡水平位移与垂直位移计算时支护结构地基沉降计算时两种种极极限限状状态态的的计计算算承载载能能力力极极限限状状态态①确确定定支支护护结结构构或或构构件件的的基基础础底底面面积积及及埋埋深深或或桩桩基基数数量量时时，，应应满满足足式中中：：γ0———支护护结结构构重重要要性性系系数数，对对安安全全等等级级为为一一级级的的边边坡坡取取1.1，二二级级边边坡坡取取1.0，三级边边坡坡取取0.9；Nk———荷载载效效应应标标准准组组合合下下，，作作用用于于基基础础顶顶面面的的作作用用力力；；Rf———基承承载载力力特特征征值值或或单单桩桩承承载载力力特特征征值值。。②边坡坡与与支支护护结结构构的的稳稳定定性性计计算算时时，，应应采采用用荷荷载载效效应应标标准准组组合合，，相相应应的的岩岩土土抗抗滑滑力力等等抗抗力力应应采采用用标标准准值值；；③支支护护结结构构或或构构件件截截面面尺尺寸寸和和配配筋筋设设计计，，应应满满足足式中中：：S———荷载载效效应应基基本本组组合合下下的的设设计计值值；；R———结构构构构件件抗抗力力的的设设计计值值。。④确确定定锚锚杆杆面面积积、、锚锚杆杆锚锚固固体体与与地地层层的的锚锚固固长长度度时时，，应应满满足足式中中：：Nak———锚杆杆轴轴向向拉拉力力标标准准值值；；Rk———锚杆杆极极限限抗抗拔拔力力标标准准值值；；K———锚杆杆安安全全系系数数，，应应按按表表1~5和表表1~6的规规定定采采用用。。边坡工程安全等级最小安全系数临时锚杆永久锚杆一级1.82.2二级1.62三级1.41.8边坡工程安全等级最小安全系数临时锚杆永久锚杆一级1.82.4二级1.62.2三级1.42.0锚杆杆杆杆体体抗抗拉拉安安全全系系数数表表1-5岩土锚杆杆锚固体体抗拔安安全系数数表表1-6两种极限限状态的的计算正常使用用极限状状态支护结构构抗裂计计算时，，荷载效效应组合合应采用用荷载效效应的标标准组合合和准永永久组合合；支护护结构或或构件变变形、锚锚杆变形形及地基基沉降计计算时，，荷载效应应组合应应采用荷荷载效应应的准永永久组合合，不计入入风荷载载和地震震作用，，并均应应采用下下式式中：Sc—正常使用用极限状状态的荷荷载效应应组合值值；C—边坡、支支护结构构构件达达到正常常使用要要求所规规定的变变形、裂裂缝宽度度和地基基沉降的的限值。。抗震设防防区的验验算支护结构或构件基础、边坡与支护结构的稳定性采用地震作用效应和荷载效应标准组合进行验算支护结构或构件承载能力采用地震作用效应和荷载效应基本组合进行验算并采用现行标准《建筑结构荷载规范》GB50009规定的荷载分项系数、组合值系数和承载力调整系数γRE地震区边边坡工程程应按下下列原则则考虑地地震作用用的影响响：（a）对抗震震设防的的边坡工工程，其其地震作作用计算算应按国国家现行行有关标标准执行行；地震震设防烈烈度为6度的地区区，边坡坡工程的的支护结结构可不不进行地地震作用用计算，，6度以上时时应进行行地震作作用计算算；基坑坑工程可可不作抗抗震计算算；（b）边坡工工程的抗抗震设防防烈度可可采用地地震基本本烈度，，且不应应低于边边坡破坏坏影响区区内建筑筑物的设设防烈度度；（c）对支护护结构和和锚杆外外锚头等等，应按按本地区区抗震设设防烈度度要求采采取相应应的抗震震构造措措施。边坡支护护设计的的计算和和验算要要求：（a）支护结结构及其其基础的的抗压、、抗弯、、抗剪及及局部抗抗压承载载力的计计算及支支护结构构基础的的地基承承载力计计算；（b）锚杆锚锚固体的的抗拔承承载力及及锚杆杆杆体抗拉拉承载力力的计算算；（c）支护结结构整体体及局部部稳定性性验算；；（d）地下水水控制计计算；（e）对变形形有较高高要求的的边坡工工程还应应结合当当地经验验进行变变形验算算。LanzhouUniversityofTechnology1.4.1概述一个完整整的深基基坑工程程和边坡坡工程的的设计，，应包括括以下几几个方面面的内容容和流程程：深基坑与与边坡支支护的总总体策划划和布置置；支护结构构的内力力计算与与细部设设计；基坑与边边坡土方方开挖方方案设计计；深基坑工工程和边边坡工程程监测设设计；深基坑工工程的防防渗与降降水设计计；边坡工程程排水设设计。§1.4基坑与边坡工程支护设计的内容与流程LanzhouUniversityofTechnology1.4.2支护结构构内力计计算与细细部设计计支护结构挡土结构基坑工程中，挡土结构主要有地下连续墙、钢筋混凝土灌注排桩、预制桩和水泥土搅拌墙。边坡工程中，挡土结构主要有土钉墙、框架（格构梁和挡土板）等。支撑结构水平支撑结构主要有钢支撑（型钢、钢管、组合钢梁等）、钢筋混凝土支撑、预应力锚杆（索）、土钉和水平高压喷射灌注桩。挡土结构构不仅可可以用于于基坑和和边坡支支护，还还可以用用于加固固基坑和和边坡周周边建筑筑物的地地基，从从而减小小基坑和和边坡开开挖对周周围建筑筑物的影影响。LanzhouUniversityofTechnology1.4.3坑与边坡坡土方开开挖施工工组织设设计土方开挖挖方案施施工组织织方案设设计是指指导现场场施工活活动的技技术经济济文件，，是基坑坑和边坡坡开挖前前必须具具备的。。在施工工组织设设计中，，应根据据工程的的具体特点点、建设要求求、施工条件件和施工管理理要求，选择合合理的施施工方案案，制定定施工进进度计划划、规划划施工现现场平面面布置，，组织施施工技术术物资供供应，以以降低工程程成本、保证工程程质量和施工安全全。LanzhouUniversityofTechnology土方开挖挖工程手手工组织织设计在制定基基坑和边边坡开挖挖施工组组织设计计前，应应认真研研究工程场地地的工程程地质和水文地质质条件、气象资料料、场地内和和相邻地地区地下下管线图图和有关资料料以及邻近建筑筑物、构构筑物的的结构、、基础情情况等。开挖机械械的选择择；开挖程序序的确定定；施工现场场平面布布置；降、排水水措施及及冬季、、雨季、、汛期施施工措施施的拟定定；施工监测测计划的的拟定；；应急措施施的拟定定。LanzhouUniversityofTechnology1.4.4深基坑与与边坡工工程监测测监测是深基坑和边坡工程的一个重要环节，组织良好的监测能将施工中各方面信息及时反馈给基坑和边坡开挖组织着者对基坑和边坡工程支护体系变形计稳定状态加以评价，并预测进一步开挖施工后导致的变形计稳定状态的发展根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，制定下一步施工策略，实现信息化施工监测方案案设计主主要包括括：（1）确定监监测目的的；（2）确定监监测内容容；（3）确定监监测位置置和监测测频率；；（4）建立监监测成果果反馈制制度；（5）制定监监测点的的保护措措施；（6）监测方方案设计计应密切切配合施施工组织织设计。。LanzhouUniversityofTechnology1.4.5深基坑防防渗和防防水设计计基本要求求对于存在在地下水水的深基基坑，均均应进行行防渗和和降水设设计。深基坑的的防渗设设计主要要是确定能够够保证基基坑渗流流安全的的入土（（岩）深深度和防防渗体的的总深度度。需要通通过深基基坑的渗渗流分析析和降水水计算，，结合已已建成工工程的成成功经验验，最后后选择一一个入土土深度和和总深度度。这个最小小入土深深度不一一定是由由渗流分分析得到到的。当当基坑底底部的透透水层很很深，地地下连续续墙无法法深入下下面的不不透水层层而成为为悬空状状态时，，此时基基坑的最最小入土土深度应应由基坑坑防渗和和降水计计算两方方面的综综合比较较后确定定。LanzhouUniversityofTechnology由于深基基坑的开开挖，改改变了地基土和和地下水水的应力力、位移和渗流条件件，需要根根据相