毕业设计(论文) -浅谈建筑边坡工程及其应用

单位代码10006学号*******分类号密级毕业综述浅谈建筑边坡工程及其应用学习中心名称专业名称学生姓名指导教师年月日北京航空航天大学毕业设计(论文)第10页北京航空航天大学毕业设计(论文)第PAGEI页浅谈建筑边坡工程及其应用摘要随着科技的进步和物质文明的提高，对边坡的研究和应用也就越发完善和充分，但总的来说，我国目前对于边坡工程稳定性分析和处治技术的研究还是较为薄弱的。本文通过对国内外已有相关研究文献进行综合分析，主要阐述了边坡支护结构的主要形式，分析了边坡支护技术在土木建筑工程施工中的应用，并概括的论述了重力式挡土墙、扶壁式挡土墙、sns柔性网防护、喷锚网支护及加筋土挡土墙五种建筑边坡类型，提出了土木工程中的边坡支护技术的质量控制措施，并列举了一些案例应用，总结了建筑边坡工程常见的支护结构设计中土体的力学参数选择不当、基坑土体的取样具有不完全性、基坑开挖存在空间效应考虑不周的问题、支护结构设计计算与实际受力不符等建筑边坡工程中的问题，并且针对性的给出了解决的办法，包括彻底转变传统的设计理念及大力开展支护结构的试验和研究。关键字：边坡工程；边坡支护；稳定性；土木工程

目录TOC\o"1-2"\h\z\u24083摘要 I24024第一章绪论 117790第二章理论概述 225377第三章边坡支护结构常用型式及工程应用 412327第四章常见技术问题及解决办法 811315参考文献 10绪论随着城市建设的逐步发展，生态资源和社会生产的进步，使得城市用地越来越紧张，而基坑的深度越深正是最好的解决方法。但这样带来的是复杂高层建筑边坡工程支护结构和复杂程度的不断增加，边坡支护技术作为基坑处理技术，其施工技术水平直接关系着基础施工质量。所以，边坡支护技术在土木工程施工中的应用是重中之重。边坡工程作为建筑工程基坑的基础工程，其安全性是显而易见的，这与建筑工程的施工安全、工程质量、社会和人民的切身利益息息相关。尤其是在山地城市的建设中，建筑边坡工程非常常见，建筑边坡工程使用期间和施工期间经常有事故发生，原因除了建设过程中的诸多因素外，与建筑边坡工程建设标准体系缺乏建设，理论研究与现实不符和工程技术与实力的不足等原因都有着一定的关系。我国是从二十世纪五十年代对边坡稳定性进行的研究，主要从边坡造成的灾害出发，对边坡工程进行定性分类，在刚体极限平衡理论上结合工程类比法对边坡稳定性进行分析和评价。在七十年代末，八十年代初期积累了丰富的经验，形成了一套完整的工程地质力学理论方法和观点。八十年代以后，计算理论和计算机技术的发展使得边坡稳定性的研究数值模拟分析得到广泛的应用，边坡的破坏变形过程和内部作用逐渐从定性到定量，边坡工程的稳定分析进入了新的发展阶段。高层建筑和超高层建筑的快速迅猛发展，极大的推动了建筑边坡支护工程的飞速发展，建筑边坡工程标准体系和原有边坡工程施工理念已经不能完全适应社会发展的需要，提高建筑边坡工程标准体系，研究新的建筑边坡工程支护结构已迫在眉睫。本文研究了建筑边坡工程的稳定性分析，介绍了常用的边坡支护结构并列举了相关的工程实例，总结了在边坡工程中常见的工程问题并浅谈了相应的解决建议。第二章理论概述2.1边坡工程的重要性随着社会经济的持续发展，高层建筑和超高层建筑在人们的生活中越来越常见，而作为高层建筑和超高层建筑的基础也伴随着建筑物的越来越高在不断的加深着，一些超高大建筑边坡工程也相继出现，这也促使了建筑施工过程中，建筑边坡工程的发展。建筑边坡工程作为保护建筑物基坑的稳定性及施工机械、人员及财产的重要工程，逐渐的被工人们所重视，建筑边坡支护工程投入的实际项目也越来越多。但是建筑边坡工程在具体使用过程中会面临众多的质量安全问题，特别的在地质条件比较恶劣的环境下，建筑边坡的工程实际施工过程中药最大化避免质量事故的发生，并且边坡工程所保护的对象（如隧道、建筑物、公路、桥梁等），对社会以及人民的利益关系密切，所以建筑边坡工程，有着非常重要的意义。2.2边坡工程的分类1、按开挖深度分：基坑开挖深度H≥5m的称为深基坑：反之，H＜5m的称为浅基坑。2、按功能用途分：房屋建筑工程基坑、市政工程基坑、地铁站基坑、工业厂房基坑等。3、按开挖方式分：分为放坡开挖和支护开挖两个类性。4、按安全等级分：分为一级、二级和三级。5、按支护结构形式分：分为支护型和加固型。2.3边坡工程的常见问题2.3.1边坡工程地质勘察存在问题1、边坡工程勘察点、线间距过大，不能全面准确地反映边坡工程实际的情况。2、不认真进行边坡工程的地质勘察工作，随意给出与实际场地边坡相差较大的岩土参数。3、勘察深度不足，未查清是否存在不利组合结构面或外倾结构面，未查清是否存在软弱夹层。4、水文地质勘察不充分。5、勘察报告不准确、不详细。6、边坡破坏机制或模式没有查清。2.3.2边坡设计存在问题1、岩土工程参数未采用经审查合格的边坡地质勘察报告提供的设计参数取值，擅自凭借个人经验设计。2、支护结构方案不正确。3、支护结构设计简图与实际受力情况不符。4、作用于支挡结构上的荷载少算或漏算。5、支挡结构内力计算错误、组合不当。6、违反结构构造的相关规定。7、未进行边坡的整体稳定验算或局部稳定验算。2.3.3边坡施工存在问题1、施工组织管理不善。2、施工工艺不当。3、未履行信息法施工。4、施工质量低劣。2.3.4边坡工程使用不当1、开挖坡脚。2、坡顶地坪遭受破坏而导致地表水进入坡底。3、增加使用荷载，改变使用功能。第三章边坡支护结构常用型式及工程应用3.1重力式挡墙3.1.1工程特点重力式支护结构主要指的是旋喷桩帷幕墙和深层搅拌水泥土桩挡墙。其中深层搅拌水泥土桩挡墙的抗弯能力和刚度较小，但是其挡水性能较好，常用于深度较小的深基坑边坡支护工程之中；旋喷桩帷幕墙与深层搅拌水泥土墙的作用十分相似，不过两者的施工工艺存在一定的差异。另外根据墙背倾斜情况来分类，重力式挡墙又可分为直立式挡墙、衡重式挡墙、俯斜式挡墙、仰斜式挡墙和其他形式挡墙。重力式挡土墙优点在于其施工方便，可就地取材，不单单在建筑边坡支护中运用，在我国水利、公路、铁路等大型工程中也得到了广泛的应用，且经济效果突出。但是重力式挡土墙的缺点也十分明显，其体积、重量都相对较大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制，难以依靠自身重量维持平衡稳定。3.1.2应用实例某多层厂房，平面尺寸为168m×72m，其中三分之一部分设有一层地下室。地下室基坑长约为170m，宽约为30m，基坑面积约5000㎡，开挖深度4.8米。支护结构形式为搅拌桩重力式挡土墙，墙宽4.1m，墙高为12m，由8排直径600的搅拌桩组成。由于基坑内外均布置有预应力混凝土管桩，甚至在搅拌桩重力式挡土墙中还包含有6跟预应力混凝土管桩，为避免打桩施工对支护结构造成影响，在安排施工顺序上先进行管桩施工，待全部管桩施工结束后才进行支护结构施工。基坑土方开挖首先用机械剥离表层土约1.3m，随即施工挡墙顶部的钢筋混凝土压板，然后转入机械开挖余下3.5m深的土方。施工采用3.5m土方开挖一次进行到底的方法施工。3.2扶壁式挡土墙3.2.1工程特点扶壁式挡土墙的主要特点是施工方便，自身重量轻，墙身断面较小，构造简单，也能适应承载力较低的建筑地基，可以较好的发挥材料的强度性能，扶壁式挡土墙可有效的抵抗滑移和倾覆，虽然其断面尺寸较小，但是扶壁式挡土墙相较悬臂式挡土墙踵板上的土体重力、扶壁和竖板能够共同承受土的剪力和弯矩，受力比较好。3.2.2应用实例某小区部分地段位于山坡上，由于地质原因，其沿公路侧边坡存在一个缺口，为满足坡上使用功能的要求和边坡整体的安全系数，需要兴建挡土墙。根据岩土工程勘察报告，该场地位于小区与公路接壤处，属于低山地貌类型，场地为土质边坡，南北走向，向西倾斜坡角38°，坡长大于50m，缺口宽约15m，经充填堆积与原坡顶高差6.46m，与公路高差6.99m。根据场地岩土工程条件、地理环境和挡土墙用途，该边坡不适合采用重力式挡土墙和锚杆挡土墙，故采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙。因场地高差较大，挡土墙分段设置，根据地质观察和资料，该工程边坡为土质边坡，边坡安全等级为二级，扶壁混凝土浇筑采用强度等级为C25的普通硅酸盐水泥混凝土，立臂根部实配Φ12@150钢筋，墙踵板根部实配Φ12@120钢筋。3.3SNS柔性网防护3.3.1工程特点SNS柔性防护网采用的是一种开放式防护方法，其是一种非常新颖的彻底改变传统的边坡防护观念的新技术产品，通过人工植树、植草进行防护，防护区域内可以充分的保持土地的稳固性，并且能将工程对环境的影响降到最低，防治各类斜坡地质灾害。3.3.2应用实例以某小区高层建筑为例，首先，对坡面防护区域的浮土及浮石进行清除，从防护区域下沿中部开始向上和两侧放线测量确定锚杆孔位，一般直径20cm深15cm。按设计深度转凿锚杆孔并清除其内部粉尘，深度应比设计锚杆长5cm以上为宜，孔径不小于42mm，当受到凿岩设备限制时，构成每根锚杆的两股钢绳可分别锚入两个孔径不小于35mm的锚孔内，形成人字形锚杆，两股钢绳的夹角为15°至30°，以达到相同的锚固效果。向转好的锚杆孔内注浆并插入锚杆，采用标号不低于M20的水泥砂浆，水泥宜采用425普通硅酸盐水泥，选用粒径不大于3mm的中细砂，保证浆液饱满，并且至少养护三天。安装纵横向支撑绳，张拉紧后两端各用2至4个绳卡与锚杆外露套环固定，从上向下铺挂格栅网，格栅网间重叠宽度不小于50mm，格栅网与支撑绳间用1.2mm直径铁丝进行连接，从上向下铺设钢绳网缝合，缝合绳为8mm直径钢绳，每张钢网均用一根长约31m的缝合绳与四周支撑绳进行缝合并预张拉，缝合绳两端进行固定，边坡侧沟平台沿线路方向种植攀援植物。3.4喷锚网支护3.4.1工程特点喷锚网法基坑支护有人又称为土钉墙，是利用水平分布的压力注浆进入锚杆，借助与周围土体的相互作用，来加固土体，在支护坡面加设钢筋网，并将钢筋网和锚头焊接，随后进行混凝土喷射，使喷射混凝土、压力注浆锚杆和土体三者组合结构整体化，把边坡土体和深部稳定的土体连为一体，从而使边坡更加稳固。喷锚网支护依靠钢筋网、锚杆和混凝土共同作用，喷锚网支护能够较小岩土体侧向变形，提高边坡岩土的抗变形刚度和结构强度，增强边坡的整体稳定性。此项技术具有许多优点：稳定可靠，施工期短，操作灵活，副作用小，造价低，喷锚网支护主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石结构建筑边坡支护工程，近几年在基坑支护工程中得到越来越广泛的应用。3.4.2应用实例某房地产开发公司拟建35层写字楼，该楼位于临海产业园区，滨海大道侧，建筑面积28000多平米，因建筑施工开挖形成边坡，坡高5m，边长53m，为天然地基。为确保边坡及相邻建筑物安全，需对边坡支护做经济合理的设计。场地土层工程性质好，地下水埋深大，开挖深度不大，但顶面有附加荷载影响，经技术分析和经济比较，决定采用喷锚网进行支护。根据顶面附加荷载影响，将边坡分为A段和B段进行支护，A段边长约20M,B段边长约为33米。沿基坑垂直开挖方向布设15排锚杆，横向间距1m，垂向间距1m。锚杆成孔Ф42mm，倾角30°，插入钢筋后用纯水泥浆灌注。锚头采用井字型锚头，钢筋网为Ф16@150双向布置，加强筋为Ф12mm@300双向钢筋，锚头与锚筋及加强筋采用焊接方法连接，钢筋网采用铁丝绑扎。喷射砼厚度500mm，混凝土强度等级C35。3.5加筋土挡土墙加筋土挡土墙是以土为填充材料，通过在土内布置拉结钢筋，利用土体与拉结钢筋之间的相互摩擦力来增强土体的强度。其是由墙面板、填土和拉筋三部分组成，借助于拉筋于填土间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋，从而使土体稳定。即是柔性结构，可承受地基较大的变形，同时也是重力式结构，可承受荷载的冲击、振动。不但外形美观、施工简便、占地面积小、而且对地基的适应性也很强。适用于石料匮乏的地区和大型填方工程。

加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种轻型支挡结构物，是由墙面板、填料、拉筋和基础组成的柔性复合结构物。加筋土挡土墙是在土中加入拉筋，利用土与拉筋之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填料、墙面板和在填料中布置的拉筋三部分组成。一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上，但在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，所以一般不宜使用。加筋土属于柔性结构物，能够适应地基轻微的变形，填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其他结构物小，地基的处理也较为简便；它是一种很好的抗震结构物；同时也有节约占地，造型美观；造价比较低等良好的经济效益。第四章常见技术问题及解决办法4.1重力挡墙分段设置施工缝重力式水泥墙施工过程中，往往难以避免出现施工缝，在施工过程中，同一台施工机械由于设备维修、维护或停电等原因，造成施工不连续，前后施工的水泥挡墙无法有效搭接，或不同施工机械在其平面交界处施工的水泥挡墙亦无法搭接，此时应预留施工缝。施工缝的处理宜采用高压旋喷桩进行有效搭接，预留施工缝的大小应根据选用高压旋喷桩的类型及其在该场地的有效成桩直径确定，一般比成桩直径小300～400mm，当水泥挡土墙兼做止水帷幕，应保证高压旋喷与水泥挡土墙有足够的搭接，搭接长度不应小于200mm，高压旋喷桩的桩长同水泥土墙。4.2边坡挡墙水位升高边坡支护的施工、土方开挖及地下结构的施工，其总工期少则3个月，多则半年甚至一年以上，期间难免会遇到雨季或者不可预期的暴雨影响，这必然导致坑外水位的升高，使得坑外土压力突然增大。坑外水位的升高，使水压力增大，对重力式挡墙的稳定性等有较大影响，同时往往墙体变形增大，在墙后与土体交界处出现水平裂缝，裂缝的出现更进一步加剧水压力的不利影响。为了缓解不利影响，可采取以下措施：（1）在挡墙背土方挖方卸载处理。（2）墙身增设泄水孔，一般要求在原设计坑外水位标高附近上下各设一道，孔径≥100mm，孔的间距可根据墙厚土层的渗透性确定，一般为1～2m。（3）墙背处设置临时降水井、集水井坑，进行集中降水、排水，以降低坑外水头标高。4.3边坡变形监测边坡变形监测的技术措施主要表现在以下几个方面：第一，在仪器使用上，监测人员进行监测过程中，对于各项监测项目都应该使用规定仪器进行监测，同时，为了保证监测项目的准确度，监测人员使用的仪器必须依据规定的主要技术指标对仪器进行严格检查，只有仪器检查符合要求后，监测人员才可以使用该仪器进行监测工作，并对监测信息进行详细记录。第二，在水准测量上，监测人员进行监测时最好运用闭合或者是附合路线的观测方法，从而实现对边坡的有效监测。第三，在监测人员与监测数据上。首先，监测人员和监测人员使用的仪器最好都是固定的，这样有利于数值的准确性。其次，当监测数据产生疑问时，应当反复进行监测验证，找出原因。第四，从监测结果来说，当检测人员发现监测结果接近或是已经超过预警值时，应该及时向相关部门发出预警报告，提醒相关部门对这一问题进行高度重视。通过对监测数据可以及时分析并及时了解土方开挖及支护设计在实际应用中的情况，分析其存在的偏差便可以及时的了解基坑土体变形状况以及土方开挖影响的沉降情况还有地下管线的变形情况等。对设计中存在的偏差，在下部施工中及时校正设计参数，对已施工的部位采取恰当的补救和控制措施，为此，要求现场变形观测的数据必须准确。可靠。及时，要求变形观测人员严格按照预定设计方案精心测量。认真负责，保证观测质量。如果在实际测量中确实发现异常情况，就需要即时研究采取措施以防止其恶化。而一旦出现大的变形或滑动，立即分析主要原因，做出可靠的加固设计和施工方