《深基坑与边坡工程》课件

深基坑与边坡工程基坑工程和边坡工程是建筑施工中的重要组成部分,涉及地质勘察、支护结构设计和施工等多方面内容。本课件将全面介绍这两类工程的关键知识和实践应用。课程概述课程简介本课程将深入讲解深基坑与边坡工程的基本概念、设计原理和施工技术,帮助学生全面掌握相关知识。课程大纲从深基坑工程特点、分类、支护方式,到边坡工程的评价指标和分析方法,课程内容全面涵盖了相关领域。课程目标培养学生深入理解基坑与边坡工程的设计原则和关键技术,为今后从事相关工作打下坚实基础。深基坑工程的特点1深度大深基坑通常挖掘至地下10米以下,需要重点考虑支护结构的稳定性和地下水控制。2周边环境复杂深基坑常位于城市中心或繁华地区,需处理好与周围建筑、设施、地下管线等的关系。3施工难度高深基坑施工需要专业的机械设备和复杂的支护技术,对施工团队的专业水平要求很高。4安全隐患大深基坑工程存在坍塌、涌水等严重安全风险,需严格的安全管理措施。深基坑工程的分类开敞式深基坑以平面开敞式布置为主，适用于地质条件较好、地下水位较浅的地区。半开敞式深基坑采用围护支护结构的部分开放式布置，可以有效控制地下水渗入。封闭式深基坑采用完全封闭的围护支护结构,适用于地质条件较差、地下水位较高的地区。顺作式深基坑基坑开挖与周围建筑物基础施工同步进行,可避免基坑对周边建筑物的影响。深基坑的支护方式钢板桩支护利用钢板桩围护结构在深基坑周围形成钢筋混凝土支护体系,可有效控制变形和稳定基坑。这种方式适用于土层均匀、承载力较高的工程。锚杆支护利用锚杆和框架桩形成稳定支护结构,可有效减小开挖后基坑的水平变形。这种方式适用于软弱土层的深基坑工程。土钉支护利用土钉和喷锚网形成挂网支护体系,可有效控制基坑开挖过程中的边坡变形。这种方式适用于软土或边坡较陡的深基坑工程。内支撑支护利用内支撑和框架结构形成内支撑支护体系,可有效控制基坑变形。这种方式适用于外界条件受限,无法设置外部支撑的深基坑工程。支护结构的设计原则稳定性支护结构必须足够稳定,能抵抗各种荷载作用,确保整体结构安全。耐久性支护结构应具有足够的使用寿命,能承受相应的环境腐蚀和磨损。经济性支护结构的设计应在满足安全要求的前提下,尽可能降低工程造价。可施工性支护结构的设计应考虑现场条件,确保施工操作简便、安全、高效。支护结构的材料选择钢材钢材具有高强度、刚度大、加工性能好等优点,广泛应用于深基坑支护结构。不同种类的钢材有不同的适用场景。混凝土混凝土可以现场浇筑成型,具有较高的抗压强度和耐久性,是深基坑支护的常用材料。需根据实际情况选择合适的配合比。木材木材具有轻质、加工简单等特点,常用于临时支护结构。在地下环境中,木材容易腐烂,因此使用时需注意防腐处理。复合材料玻璃钢、碳纤维等复合材料性能优良,能满足特殊工况下的支护要求。但成本相对较高,应根据具体情况进行选择。桩基支护结构的设计1选择合适的桩型根据地质条件和荷载情况选择H型钢桩、钢管桩或者钻孔灌注桩等2合理布置桩位结合支护结构布置,合理确定桩间距和排布形式3优化桩长设计根据基坑深度和地层条件,确定合理的桩长4加强与主体结构的连接通过柱件和檩条等做好桩与主体结构的连接桩基支护结构设计应充分考虑地质条件、基坑深度、荷载情况等,选择合适的桩型并合理布置。同时需优化桩长设计,并加强与主体结构的可靠连接,确保整体稳定性。锚杆支护结构的设计1锚杆设置合理确定锚杆长度、角度及间距2锚杆布置根据不同深基坑条件调整锚杆数量和布置3锚固体设计选择合适的锚固体材料和结构锚杆支护是深基坑支护的常用方式之一。其设计需要综合考虑基坑深度、地质条件、支护结构等因素,合理确定锚杆的长度、角度和间距,优化锚杆的布置方式,并选择适当的锚固体材料,确保支护结构的整体稳定性。土钉墙支护结构的设计确定土钉参数结合场地条件和土层特性,确定土钉长度、间距、倾角等关键参数。选择合适材料根据土钉承载需求,选用钢筋、高强度水泥等材料进行制造。设计支护结构将土钉与挡墙、锚杆等结构有机结合,形成整体受力的支护体系。计算结构稳定性采用极限平衡法等方法,对支护结构的安全性能进行全面评估。优化设计方案根据计算结果,对参数进行调整优化,确保支护结构安全可靠。混凝土挡墙支护结构的设计1了解地质情况首先需要充分了解基坑周边的地质情况,包括土质、地下水位等。这对于确定挡墙的规模和形式很关键。2选择适当的结构形式根据实际情况,可以选择重力式、受力式或支撑式混凝土挡墙。每种形式都有其适用的场景和结构特点。3设计挡墙结构需要计算挡墙的高度、截面尺寸、钢筋配置等,确保其能抵抗土压力、水压力等外部荷载。深基坑涌水的控制1渗水分析与治理通过土质分析和渗水计算,掌握深基坑可能出现的涌水问题,并采取有效的防治措施。2降水系统设计合理规划降水系统,通过抽水井、真空吸水等方式主动控制地下水位,减少涌水。3防渗与排水在基坑周边设置防渗隔离墙,并在基坑内部设置排水沟渠,将渗水引导至排水系统。4应急预案制定详细的涌水应急预案,一旦发生涌水事故,能迅速采取有效的应急措施。深基坑的降水方法井点降水法在基坑周围施工井点,通过抽取地下水来降低基坑内地下水位,有效控制地下水涌入。边坡降水法在基坑边坡上设置排水沟和排水孔,引导地下水流出,降低基坑内地下水位。真空降水法利用真空抽吸的原理抽取地下水,可以在短时间内大幅降低基坑内地下水位。降水系统的设计合理布置深基坑降水系统的设计需要根据基坑地质条件和水文特征合理布置。合理的排水孔位置和间距可以有效降低地下水位。集中排水采用集中排水的方式可以提高排水效率,集中的排水孔能够更好地控制地下水位。同时还需考虑排水渠道的设置。动态调整随着基坑开挖的深度变化,需要动态调整排水系统,以维持基坑内较稳定的地下水位。关键是要实时监测地下水位变化。确保安全排水系统的设计还需充分考虑基坑边坡的稳定性,防止水流冲刷造成边坡失稳。同时还要注意防止基坑内渗水。深基坑施工安全技术个人防护深基坑施工作业时,必须配备安全帽、防尘口罩、反光背心等基本防护装备,确保施工人员的安全。现场隔离在基坑周围设置警示标志和防护栏杆,划分出安全作业区域,避免非作业人员进入危险区域。边坡支护采用合理的支护方式,如桩基、锚杆等,确保边坡稳定,防止坍塌事故的发生。涌水控制针对基坑的涌水情况,采取适当的降水措施,避免积水引发坍塌或淹没事故。深基坑支护结构的变形监测沉降观测利用水准仪、倾斜仪等设备定期测量基坑周边及支护结构的沉降变形。及时了解支护结构的整体稳定性。位移监测利用测距仪、测斜仪等设备测量支护结构的水平和垂直位移。防止局部失稳并预警整体失稳。应力检测利用应变计等设备测量支护结构内部的应力变化。评估结构承载能力并优化设计。渗流监测利用渗压计等设备监测基坑内外水位差变化。防止渗流引起的管道破坏和基坑涌水。边坡工程的分类1自然边坡由于地质作用自然形成的边坡,如山崖、岩石坡等。需要考虑地质灾害的风险。2人工边坡由人工挖掘、填筑形成的边坡,如公路、铁路、建筑工程等。需要进行稳定性设计。3河流边坡位于河流两岸的边坡,受水流冲刷的影响较大,需要重点考虑防护措施。4海岸边坡位于海湾、海岸线附近的边坡,需要根据海浪作用设计防护方案。边坡稳定性的评价指标因素指标说明边坡几何形状边坡高度、坡度边坡高度越高、坡度越陡,稳定性越差。土石材料性质土壤/岩石强度参数土壤/岩石的抗剪强度和黏聚力直接影响边坡稳定性。水文地质条件地下水位、渗流压力地下水流经边坡会引起浸润、冲刷,严重影响稳定性。外荷载地震力、车辆荷载外部荷载作用会加大边坡变形和滑动风险。边坡稳定性分析方法极限平衡法将边坡划分为多个切片,分析每个切片的力平衡,从而确定边坡的整体稳定性。有限元法采用数值模拟的方式,考虑边坡的几何形状、土体性质等因素,全面分析边坡的应力-应变状态。试验法通过室内土样试验或现场试验,直接测试边坡土体的强度参数,为稳定性分析提供依据。边坡支护结构的设计设计目标边坡支护结构的设计旨在提高边坡稳定性,确保施工及使用安全。关键是合理选择支护方式并对关键部位进行加强。支护结构类型常见边坡支护结构包括挡土墙、锚杆支护、土钉墙等。需根据边坡实际情况和承载需求选择合适的支护方式。设计原则满足稳定性要求确保施工安全考虑环境协调性优化结构形式合理控制工程造价关键参数设计时应充分考虑边坡地质条件、荷载、排水等因素,做好稳定性分析与优化设计。边坡防护措施挡土墙通过建筑物支撑来阻挡土体移动,是常用的边坡防护方式。植被覆盖在边坡表面种植草本或乔木植被,可增加坡面抗滑稳定性。排水系统通过修建排水沟渠、排水板等,控制边坡水分含量,增强稳定性。土钉加固在边坡中打入钢筋或其他材质的土钉,可增加抗滑力和抗剪强度。边坡监测的方法位移监测利用测量仪器定期监测边坡的位移变化,及时发现隐患,为边坡加固提供数据支持。应力监测通过应力传感器监测边坡内部应力变化,掌握其变化趋势,为工程分析提供依据。渗水监测利用渗水监测设备实时监控边坡的渗水情况,及时发现积水问题并采取有效措施。预警系统建立边坡安全预警系统,通过多种监测手段及时分析边坡状况,发出预警信号。边坡施工安全技术1危险源识别仔细评估施工现场的地质条件、环境因素等,提前发现并消除安全隐患。2个人防护配备安全帽、安全带、防滑鞋等必要的个人防护装备,确保施工人员安全。3边坡支护根据边坡状况采取挂网、锚杆支护、加固等措施,确保边坡稳定性。4环境监测实时监测边坡变形、地下水位等数据,及时发现问题并采取应急措施。基坑与边坡工程的典型案例华北某污水处理厂该项目位于河北省某地,基坑深度达到20米,采用了桩锚支护结构。工程实施中严格控制基坑变形,通过多点监测及时发现异常情况,确保了施工安全。深圳某超高层建筑该项目基坑深度超过50米,采用了大直径钻孔灌注桩与锚杆的组合支护方式。施工过程中充分考虑了基坑周边环境,通过设置明渠等措施有效控制了基坑涌水。基坑与边坡工程的常见问题分析工程复杂性基坑和边坡工程通常涉及复杂的地质条件和工程环境,需要全面考虑各种因素。这给设计和施工带来了很大挑战。安全隐患基坑和边坡工程存在坍塌、滑坡等安全隐患,需要采取严格的安全防护措施。监测难度监测基坑和边坡的变形、应力等参数是基坑与边坡工程的重点难点之一。环境影响基坑和边坡工程可能会对周围环境和建筑物造成不利影响,需要采取有效措施进行防护。基坑与边坡工程的未来发展趋势智能化施工采用自动化机械设备和BIM技术,提高施工效率和安全性。可持续发展注重环保和资源利用,最大限度减少对环境的影响。创新材料研发新型支护材料,如纳米材料