基坑与边坡工程讲义

边坡工程文修秋2015年2月

基坑及边坡工程随着城市建设的发展,可以利用建筑土地越来越紧缺,特别是在繁华闹市区,土地的征用和拆迁费很高,

寸土如今，因而在建筑向高空发展的同时，地下空间的利用也成为一个重要方向，使得建筑投资商从利润角度考虑不得不尽可能充分利用地上和地下空间,即在有限的土地上增加建筑总高度和地下室层数,从而使基础埋身大大增加,使得水平荷载引起的倾覆力矩也相应增加；为减少建筑物的整体倾斜,防止倾覆和水平滑移,对基础的埋深也有较高的要求；当在较软弱的地基上修建高层建筑时,更是要求基础有较大的埋深；高层及多层建筑的地下室、地下商场、地下车库等工程施工，都面临深基坑工程。因而,深基坑的开挖和支护是近十多年来国内岩土工程领域不可回避的问题之一。据统计，深基础工程的造价一般为整幢高层建筑总造价的20%—30%，深基坑支护结构的费用约占工程总造价的10%左右。高层建筑的迅速兴起，促进了深基坑边坡支护技术的发展。其施工经验、新技术、新结构、新工艺不断涌现。一、边坡工程专业术语：建筑边坡：在建（构）筑物场地或其周边，由于建（构）筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建（构）筑物安全或稳定有影响的自然边坡。边坡支护：为保证边坡及其环境的安全，对边坡采取的支挡、加固与防护措施。永久边坡：为长期支护结构的边坡。临时边坡：为短期支护结构的边坡。《建筑基坑支护技术规程》

（JGJ120-2012）规定：临时边坡的使用年限不少于一年。二、深基坑边坡支护工程的特点.(1)建筑趋向高层化,基坑向大深度方向发展；基坑开挖深度在6—20m很普遍；基坑开挖面积大，这给支撑系统带来很大的难度。(2)基坑开挖面积大,长度与宽度有的达数百米,给支撑系统带来较大难度；(3)在软弱土层中,基坑开挖会产生较大的位移和沉降、对周围建筑,市政设施和地下管线造成影响.；(4)深基坑施工工期长,场地狭窄,降雨,重物堆放对基坑稳定不利；(5)在相邻的场地的施工中、打桩、降水、挖土及浇注混凝土等与工序会相互制约和影响,增加协调工作的难度。（6）基坑工程大多是临时性的工程，设计与施工重视不足，风险较大。（7）设计与施工难度较大，基坑工程事故频发。一是设计质量不高，方案选择不合理；二是施工管理混乱，施工中随意更改或减少支护，常常造成工程事故；三是监理问题，监理人员思想上麻痹大意。（8）基坑工程是一项综合性很强的系统工程。如勘察工程、地下工程、结构工程和测控工程等学科与技术相互交叉，协调发展。因此,深基坑的支护工作对整个主体结构的施工提供安全的、无地下水的干扰的施工空间,并对临近的结构和设施提供可靠的保是非常重要的。边坡支护的目的：确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利。2、保证环境安全。即确保基坑临近隧道、管线、房屋建筑等正常使用。3、保证主体工程地基及桩基的安全，防止地面出现塌陷、坑底管涌等现象。四、边坡支护技术的设计原则：基坑的设计必须由具备相应资质、专业能力较强的设计单位承担，以保证设计方案的合理与安全。基坑支护结构与工程地质、水文地质及周边环境密切相关。应根据工程所在的当地经验、施工工期、季节等合理设计。同时，边坡支护技术是一门实践性、经验性强的学科，支护结构是临时性工程，希望能用最少的价格取得最合理的效果。只要能保证达到预期的效果，保证基坑安全，设计人员可以按当地或自己积累的经验进行设计，以达到安全与经济的最佳平衡。安全可靠性、经济合理性、施工便利性和工期保证性构成了边坡支护设计方案的基本技术要求。五、边坡支护设计依据：《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）；《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；《土方与爆破工程施工及验收规范》（GBJ201-83）；六、边坡支护结构的类型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的浅基坑。2、按开挖方式分：分为放坡开挖和支护开挖两大类。3、按功能用途分:房屋建筑工程基坑、地铁站基坑、市政工程基坑、工业地下厂房基坑等。安全等级破坏后果重要性系数γ0一级支护结构破坏，土体失稳或过大对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.1二级支护结构破坏，土体失稳或过大对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.0三级支护结构破坏，土体失稳或过大对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.94、按安全等级分。基坑支护结构设计分为三个安全等级，如下表所示：5、按支护结构形式分①支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件的支护形式，如板桩墙、排桩、地下连续墙等。②加固型——充分利用加固土体的强度进行支护的结构形式，如水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。八、深基坑支护的结构类型及适用范围。基坑支护最早的方法是放坡开挖，有悬臂支护，支撑支护，组合型支护等。最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩，地下连续墙，钢板桩以及通过处理方法采用水泥挡墙，土钉墙，钢筋混凝土桩施工方法有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩和预制桩等。（一）基坑挡土、支撑，开挖组合分类：1、板桩式挡土结构（悬臂）+分层全开挖（只适用于浅基坑）2、板桩式挡土结构+内支撑/土锚/拉锚+分层全开挖3、板桩式挡土结构+内支撑+壕沟式开挖4、板桩式挡土结构+（连续墙）+逆作法开挖5、板桩式挡土结构+支撑（水平撑，换撑，斜撑）+岛区式开挖6、重力式挡土结构（自立）+分层开挖（二）、深基坑支护的结构类型及适用范围1、悬臂式支护结构（示意图1）：其适用范围是：常采用钢筋混凝土排桩墙。钢筋混凝土桩常采用钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、沉管灌柱桩及预制桩；悬臂式支护结构依靠足够的入土深度和支护墙体的抗弯能力来维护整体稳定和结构的安全，它对开挖深度很敏感，容易产生奇较大的变形，而对周围环境产生不利影响，因而适用于土质较好，开挖深度较浅的基坑工程。英泰国际基坑坍塌英泰国际基坑南面（临迎丰路）采用排桩悬臂式支护，由于部分桩入岩深度不够，导致了排桩悬臂式支护倒塌。2、水泥搅拌桩重力式支护结构（示意图2）。水泥搅拌桩在进行平面布置时常采用格构式（图2）。水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支护周围土体，保证基坑边坡稳定。水泥搅拌桩重力式支护结构应用于软粘土地区开挖深度约在6米左右的基坑工程。由于水泥土抗拉强度低，因此适用于较浅的基坑工程，其变形也较大。优点是挖土方便成本低。

如旋喷桩基坑支护。3、内支撑式支护结构由支护墙体和内支撑体系两部分组成。支护墙体可采用钢筋混凝土排桩墙，地下连续墙或钢板桩等形式。内支撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度可采用单层支撑和多层支撑，如图4（a）、（b）、（c）所示。当基坑面积较大，而基坑开挖深度又不时，可采用单层斜支撑形式。内支撑采用钢筋混凝土支撑和钢管支撑两种。其优点就是刚度大，变形小，布置灵活，而钢支撑的优点是可重复使用，施工速度快，且可施加预压力。内支撑支护结构适用广泛，可适用于各种基坑和基坑深度。怀化高铁南站泄洪箱涵施工，基槽宽7米，开挖深度19米---基槽开挖采用“排桩+内支撑体”支护。4、喷锚网支护结构构（图7），常用于土坡稳定定加固，也有人将将其归属于放坡开开挖不适用于含淤淤泥土和流砂的土土层。5、加固水泥土挡墙墙支护结构（图8）为克服水泥抗拉强强度低，水泥重力力式挡墙支护深度度小，往往在水泥泥土中插入型钢，，形成加筋水泥土土挡墙支护结构。。与旋喷桩基坑支护护相同，在旋喷桩桩插入型钢。九、大型或危险性性较大的边坡工程程的建设程序：首先须进行方案设设计→组织专家对对支护方案进行评评审→进行施工图图设计→施工图送送审→编制专项施施工方案→组织专专家对支护方案进进行论证→按专家家论证意见、结论论进行施工。层数一层二层三层四层五层六层七层八层q221426384105126147168十、重力式挡土墙墙的设计、施工：：（一）、重力式挡挡土墙的设计：后置支护结构---先开挖---砌挡土墙---土方回填---受力（挡土）1、依据：工程地质勘察报告告（土力学数据））、规范2、平面布置：宜设计弧形、折线线型3、确定截面：确定挡土墙高度、、基础宽度、基底底逆坡坡度、墙趾趾构造等4、确定材料及强度度等级要求：片石强度等级、、砌筑砂浆、灌灌缝混凝土强度度等级5、强度复核：（1）、荷载计算：：应考虑坡度施施工荷载、超载载施工荷载：：20KN/M2超载:多层住宅地地面超载标标准值KN/M2层数一层二层三层四层五层六层七层八层q223.647.270.894.4118141.6165.2188.8一、二层商商业框架结结构房屋地地面超载标标准值KN/M2（2）、基础承承载力验算算：（3）、抗滑移移验算：（4）、抗倾覆覆验算：6、构造要（1）、墙趾高宽比≥2（2）、基底逆坡坡度10%——15%（3）、墙背滤水层（滤水包）的设置（4）、泄水孔的布置（5）、墙背土方回填要求（二）、重重力式挡土土墙的施工工：GB50203-2011《《砌体结构工程施工质质量验收规规范》GB50203-2002《《砌体工程施施工质量验验收规范》7石砌体工程程7.1一般规定7.1.2石砌体采用用的石材应应质地坚实实，无风化化剥落和裂裂纹。用于于清水墙、、柱表面的的石材，尚尚应色泽均均匀。7.1.3石材表面的的泥垢、水水绣等杂等等，砌筑前前应清除干干净。7.1.4砌筑毛石基基础的第一一皮石块应应座浆，并并将大面朝朝下。7.1.7.1.10

挡水墙的泄水孔当设计无规定时，施工应符合下列规定：

1、泄水孔应均匀设置，在每米高度上间隔2m左右设置一个泄水孔；

2、泄水孔与土体间铺设长宽各为300mm、厚200mm的卵石或碎石作疏水层。说明：7.1.10为了防止地面水渗入而造成挡土墙基础沉陷或墙体受水压作用倒塌，因此要求挡土墙设置泄水孔。同时给出了泄水孔的疏水层尺寸要求。7.1.11挡土墙内侧侧回填土必必须分层夯夯填，分层层松土厚度度应为300mm。墙顶土面面应有适当当坡度使流流水向挡土

说明：7.1.11挡土墙内侧的回填土的质量是保证挡土墙可靠性的重要因素之一，应控制其质量，并在顶面应有适当坡度使流水流向挡土墙外侧面，以保证挡土墙内含水量和墙的侧向土压力无明显变化，从而确保挡土墙的安全性。7.2主控项目7.2.1

石材及砂浆强度等级必须符合设计要求。

抽检数量：同一产地的石材至少应抽检一组。砂浆试块的抽检数量执行本规范第4.0.12条的有关规定。

检验方法：料石检查产品质量证明书，石材、砂浆检查试导体试验报告。说明：7.2.1石砌体是由石材和砂浆砌筑而成，其力学性能能否满足设计要求，石材和砂浆的强度等级将起到决定性作用。因此，石材及砂浆强度等级必须符合设计要求。7.2.2

砂浆饱满度不应小于80%。

抽检数量：每检验批抽查不应少于5处。

检验方法：观察检查。说明：7.2.2砂浆饱满度的大小，将直接影响石砌体的力学性能、整体性能和耐久性能的好坏。因此，对石砌体的砂浆饱满度进行的规定。十一、边坡坡工程案例例（一）、英英泰国际基基坑边坡（二）、怀怀化新商城城基坑边坡坡（三）、新新晃汽车站站河岸石砌砌挡土墙边边坡（四）、华华中水泥厂厂原料堆场场石砌挡土土墙边坡（一）英英泰国际际基坑边边坡1、西面边坡坡：采用用自然放放坡+土钉边坡坡由于坡顶顶城市给给水管道道渗漏，，发生边边坡坍塌塌。采取措施施：堆砂砂包。西面边坡坡坍塌加加固后状状况（一）英泰国际际基坑边边坡2、南面边坡坡：采用用人工挖孔孔桩支护护（悬臂臂桩支护护）由于人工工挖孔桩桩入岩深深度不够够，发生生边坡坍坍塌。（一）英英泰国际际基坑边边坡2、东面边边坡：采采用人工挖孔孔桩支护护（悬臂臂桩支护护）由于人工工挖孔桩桩入岩深深度不够够，边坡坡变形，，坡顶出出现的裂裂缝。边坡出现现变形后后，采取取桩脚堆堆土石方方临时加加固，最最后采用用钢桁架架斜撑加加固。（二）怀怀化新商商城基坑坑边坡基坑设计计开挖深深度8.5m，基坑支支护采用用双液高高压结合合土钉喷喷锚支护护方案，，锚杆为为φ14螺纹钢，，长度7～12m，间距1.5m×1.5m呈方格布布置。西面基坑坑出现较较大变形形，引起起怀化电电业局入入院主道道路下两两级石砌砌挡土墙墙侧移、、滑沉，，造成怀怀化电业业局场地地内建筑筑物、构构筑物裂裂缝、下下沉。西面基坑坑出现较较大变形形的主要要原：