基坑與邊坡工程講義

邊坡工程文修秋2015年2月

基坑及邊坡工程隨著城市建設(shè)的發(fā)展,可以利用建筑土地越來越緊缺,特別是在繁華鬧市區(qū),土地的征用和拆遷費(fèi)很高,

寸土如今，因而在建筑向高空發(fā)展的同時(shí)，地下空間的利用也成為一個(gè)重要方向，使得建筑投資商從利潤角度考慮不得不盡可能充分利用地上和地下空間,即在有限的土地上增加建筑總高度和地下室層數(shù),從而使基礎(chǔ)埋身大大增加,使得水平荷載引起的傾覆力矩也相應(yīng)增加；為減少建筑物的整體傾斜,防止傾覆和水平滑移,對(duì)基礎(chǔ)的埋深也有較高的要求；當(dāng)在較軟弱的地基上修建高層建筑時(shí),更是要求基礎(chǔ)有較大的埋深；高層及多層建筑的地下室、地下商場、地下車庫等工程施工，都面臨深基坑工程。因而,深基坑的開挖和支護(hù)是近十多年來國內(nèi)巖土工程領(lǐng)域不可回避的問題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，深基礎(chǔ)工程的造價(jià)一般為整幢高層建筑總造價(jià)的20%—30%，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用約占工程總造價(jià)的10%左右。高層建筑的迅速興起，促進(jìn)了深基坑邊坡支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。其施工經(jīng)驗(yàn)、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝不斷涌現(xiàn)。一、邊坡工程專業(yè)術(shù)語：建筑邊坡：在建（構(gòu)）筑物場地或其周邊，由于建（構(gòu)）筑物和市政工程開挖或填筑施工所形成的人工邊坡和對(duì)建（構(gòu)）筑物安全或穩(wěn)定有影響的自然邊坡。邊坡支護(hù)：為保證邊坡及其環(huán)境的安全，對(duì)邊坡采取的支擋、加固與防護(hù)措施。永久邊坡：為長期支護(hù)結(jié)構(gòu)的邊坡。臨時(shí)邊坡：為短期支護(hù)結(jié)構(gòu)的邊坡?！督ㄖ又ёo(hù)技術(shù)規(guī)程》

（JGJ120-2012）規(guī)定：臨時(shí)邊坡的使用年限不少于一年。二、深基坑邊坡支護(hù)工程的特點(diǎn).(1)建筑趨向高層化,基坑向大深度方向發(fā)展；基坑開挖深度在6—20m很普遍；基坑開挖面積大，這給支撐系統(tǒng)帶來很大的難度。(2)基坑開挖面積大,長度與寬度有的達(dá)數(shù)百米,給支撐系統(tǒng)帶來較大難度；(3)在軟弱土層中,基坑開挖會(huì)產(chǎn)生較大的位移和沉降、對(duì)周圍建筑,市政設(shè)施和地下管線造成影響.；(4)深基坑施工工期長,場地狹窄,降雨,重物堆放對(duì)基坑穩(wěn)定不利；(5)在相鄰的場地的施工中、打樁、降水、挖土及澆注混凝土等與工序會(huì)相互制約和影響,增加協(xié)調(diào)工作的難度。（6）基坑工程大多是臨時(shí)性的工程，設(shè)計(jì)與施工重視不足，風(fēng)險(xiǎn)較大。（7）設(shè)計(jì)與施工難度較大，基坑工程事故頻發(fā)。一是設(shè)計(jì)質(zhì)量不高，方案選擇不合理；二是施工管理混亂，施工中隨意更改或減少支護(hù)，常常造成工程事故；三是監(jiān)理問題，監(jiān)理人員思想上麻痹大意。（8）基坑工程是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。如勘察工程、地下工程、結(jié)構(gòu)工程和測控工程等學(xué)科與技術(shù)相互交叉，協(xié)調(diào)發(fā)展。因此,深基坑的支護(hù)工作對(duì)整個(gè)主體結(jié)構(gòu)的施工提供安全的、無地下水的干擾的施工空間,并對(duì)臨近的結(jié)構(gòu)和設(shè)施提供可靠的保是非常重要的。邊坡支護(hù)的目的：確?；娱_挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工安全、順利。2、保證環(huán)境安全。即確?；优R近隧道、管線、房屋建筑等正常使用。3、保證主體工程地基及樁基的安全，防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌等現(xiàn)象。四、邊坡支護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)原則：基坑的設(shè)計(jì)必須由具備相應(yīng)資質(zhì)、專業(yè)能力較強(qiáng)的設(shè)計(jì)單位承擔(dān)，以保證設(shè)計(jì)方案的合理與安全?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)與工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及周邊環(huán)境密切相關(guān)。應(yīng)根據(jù)工程所在的當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)、施工工期、季節(jié)等合理設(shè)計(jì)。同時(shí)，邊坡支護(hù)技術(shù)是一門實(shí)踐性、經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)的學(xué)科，支護(hù)結(jié)構(gòu)是臨時(shí)性工程，希望能用最少的價(jià)格取得最合理的效果。只要能保證達(dá)到預(yù)期的效果，保證基坑安全，設(shè)計(jì)人員可以按當(dāng)?shù)鼗蜃约悍e累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)的最佳平衡。安全可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性、施工便利性和工期保證性構(gòu)成了邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案的基本技術(shù)要求。五、邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)：《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50300-2013）；《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）；《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）；《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）；《土方與爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ201-83）；六、邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1、按開挖深度分：基坑開挖深度H≥5m的稱為深基坑；反之，H＜5m的淺基坑。2、按開挖方式分：分為放坡開挖和支護(hù)開挖兩大類。3、按功能用途分:房屋建筑工程基坑、地鐵站基坑、市政工程基坑、工業(yè)地下廠房基坑等。安全等級(jí)破壞后果重要性系數(shù)γ0一級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或過大對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重1.1二級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或過大對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.0三級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或過大對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0.94、按安全等級(jí)分。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為三個(gè)安全等級(jí)，如下表所示：5、按支護(hù)結(jié)構(gòu)形式分①支護(hù)型——將支護(hù)墻（排樁）作為主要受力構(gòu)件的支護(hù)形式，如板樁墻、排樁、地下連續(xù)墻等。②加固型——充分利用加固土體的強(qiáng)度進(jìn)行支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，如水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、注漿和樹根樁等。八、深基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)類型及適用范圍。基坑支護(hù)最早的方法是放坡開挖，有懸臂支護(hù)，支撐支護(hù)，組合型支護(hù)等。最早用木樁，現(xiàn)在常用鋼筋混凝土樁，地下連續(xù)墻，鋼板樁以及通過處理方法采用水泥擋墻，土釘墻，鋼筋混凝土樁施工方法有鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沉管灌注樁和預(yù)制樁等。（一）基坑擋土、支撐，開挖組合分類：1、板樁式擋土結(jié)構(gòu)（懸臂）+分層全開挖（只適用于淺基坑）2、板樁式擋土結(jié)構(gòu)+內(nèi)支撐/土錨/拉錨+分層全開挖3、板樁式擋土結(jié)構(gòu)+內(nèi)支撐+壕溝式開挖4、板樁式擋土結(jié)構(gòu)+（連續(xù)墻）+逆作法開挖5、板樁式擋土結(jié)構(gòu)+支撐（水平撐，換撐，斜撐）+島區(qū)式開挖6、重力式擋土結(jié)構(gòu)（自立）+分層開挖（二）、深基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)類型及適用范圍1、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)（示意圖1）：其適用范圍是：常采用鋼筋混凝土排樁墻。鋼筋混凝土樁常采用鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、沉管灌柱樁及預(yù)制樁；懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和支護(hù)墻體的抗彎能力來維護(hù)整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的安全，它對(duì)開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生奇較大的變形，而對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響，因而適用于土質(zhì)較好，開挖深度較淺的基坑工程。英泰國際基坑坍塌英泰國際基坑南面（臨迎豐路）采用排樁懸臂式支護(hù)，由于部分樁入巖深度不夠，導(dǎo)致了排樁懸臂式支護(hù)倒塌。2、水泥攪拌樁重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（示意圖2）。水泥攪拌樁在進(jìn)行平面布置時(shí)常采用格構(gòu)式（圖2）。水泥土與其包圍的天然土形成重力式擋墻支護(hù)周圍土體，保證基坑邊坡穩(wěn)定。水泥攪拌樁重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于軟粘土地區(qū)開挖深度約在6米左右的基坑工程。由于水泥土抗拉強(qiáng)度低，因此適用于較淺的基坑工程，其變形也較大。優(yōu)點(diǎn)是挖土方便成本低。

如旋噴樁基坑支護(hù)。3、內(nèi)支撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)由支護(hù)墻體和內(nèi)支撐體系兩部分組成。支護(hù)墻體可采用鋼筋混凝土排樁墻，地下連續(xù)墻或鋼板樁等形式。內(nèi)支撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據(jù)不同開挖深度可采用單層支撐和多層支撐，如圖4（a）、（b）、（c）所示。當(dāng)基坑面積較大，而基坑開挖深度又不時(shí)，可采用單層斜支撐形式。內(nèi)支撐采用鋼筋混凝土支撐和鋼管支撐兩種。其優(yōu)點(diǎn)就是剛度大，變形小，布置靈活，而鋼支撐的優(yōu)點(diǎn)是可重復(fù)使用，施工速度快，且可施加預(yù)壓力。內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)適用廣泛，可適用于各種基坑和基坑深度。懷化高鐵南站泄洪箱涵施工，基槽寬7米，開挖深度19米---基槽開挖采用“排樁+內(nèi)支撐體”支護(hù)。4、噴錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)（圖7），常用于土坡穩(wěn)定定加固，也有人將將其歸屬于放坡開開挖不適用于含淤淤泥土和流砂的土土層。5、加固水泥土擋墻墻支護(hù)結(jié)構(gòu)（圖8）為克服水泥抗拉強(qiáng)強(qiáng)度低，水泥重力力式擋墻支護(hù)深度度小，往往在水泥泥土中插入型鋼，，形成加筋水泥土土擋墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。。與旋噴樁基坑支護(hù)護(hù)相同，在旋噴樁樁插入型鋼。九、大型或危險(xiǎn)性性較大的邊坡工程程的建設(shè)程序：首先須進(jìn)行方案設(shè)設(shè)計(jì)→組織專家對(duì)對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行評(píng)評(píng)審→進(jìn)行施工圖圖設(shè)計(jì)→施工圖送送審→編制專項(xiàng)施施工方案→組織專專家對(duì)支護(hù)方案進(jìn)進(jìn)行論證→按專家家論證意見、結(jié)論論進(jìn)行施工。層數(shù)一層二層三層四層五層六層七層八層q221426384105126147168十、重力式擋土墻墻的設(shè)計(jì)、施工：：（一）、重力式擋擋土墻的設(shè)計(jì)：后置支護(hù)結(jié)構(gòu)---先開挖---砌擋土墻---土方回填---受力（擋土）1、依據(jù)：工程地質(zhì)勘察報(bào)告告（土力學(xué)數(shù)據(jù)））、規(guī)范2、平面布置：宜設(shè)計(jì)弧形、折線線型3、確定截面：確定擋土墻高度、、基礎(chǔ)寬度、基底底逆坡坡度、墻趾趾構(gòu)造等4、確定材料及強(qiáng)度度等級(jí)要求：片石強(qiáng)度等級(jí)、、砌筑砂漿、灌灌縫混凝土強(qiáng)度度等級(jí)5、強(qiáng)度復(fù)核：（1）、荷載計(jì)算：：應(yīng)考慮坡度施施工荷載、超載載施工荷載：：20KN/M2超載:多層住宅地地面超載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值KN/M2層數(shù)一層二層三層四層五層六層七層八層q223.647.270.894.4118141.6165.2188.8一、二層商商業(yè)框架結(jié)結(jié)構(gòu)房屋地地面超載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值KN/M2（2）、基礎(chǔ)承承載力驗(yàn)算算：（3）、抗滑移移驗(yàn)算：（4）、抗傾覆覆驗(yàn)算：6、構(gòu)造要（1）、墻趾高寬比≥2（2）、基底逆坡坡度10%——15%（3）、墻背濾水層（濾水包）的設(shè)置（4）、泄水孔的布置（5）、墻背土方回填要求（二）、重重力式擋土土墻的施工工：GB50203-2011《《砌體結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)規(guī)范》GB50203-2002《《砌體工程施施工質(zhì)量驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)范》7石砌體工程程7.1一般規(guī)定7.1.2石砌體采用用的石材應(yīng)應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)實(shí)實(shí)，無風(fēng)化化剝落和裂裂紋。用于于清水墻、、柱表面的的石材，尚尚應(yīng)色澤均均勻。7.1.3石材表面的的泥垢、水水繡等雜等等，砌筑前前應(yīng)清除干干凈。7.1.4砌筑毛石基基礎(chǔ)的第一一皮石塊應(yīng)應(yīng)座漿，并并將大面朝朝下。7.1.7.1.10

擋水墻的泄水孔當(dāng)設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)，施工應(yīng)符合下列規(guī)定：

1、泄水孔應(yīng)均勻設(shè)置，在每米高度上間隔2m左右設(shè)置一個(gè)泄水孔；

2、泄水孔與土體間鋪設(shè)長寬各為300mm、厚200mm的卵石或碎石作疏水層。說明：7.1.10為了防止地面水滲入而造成擋土墻基礎(chǔ)沉陷或墻體受水壓作用倒塌，因此要求擋土墻設(shè)置泄水孔。同時(shí)給出了泄水孔的疏水層尺寸要求。7.1.11擋土墻內(nèi)側(cè)側(cè)回填土必必須分層夯夯填，分層層松土厚度度應(yīng)為300mm。墻頂土面面應(yīng)有適當(dāng)當(dāng)坡度使流流水向擋土

說明：7.1.11擋土墻內(nèi)側(cè)的回填土的質(zhì)量是保證擋土墻可靠性的重要因素之一，應(yīng)控制其質(zhì)量，并在頂面應(yīng)有適當(dāng)坡度使流水流向擋土墻外側(cè)面，以保證擋土墻內(nèi)含水量和墻的側(cè)向土壓力無明顯變化，從而確保擋土墻的安全性。7.2主控項(xiàng)目7.2.1

石材及砂漿強(qiáng)度等級(jí)必須符合設(shè)計(jì)要求。

抽檢數(shù)量：同一產(chǎn)地的石材至少應(yīng)抽檢一組。砂漿試塊的抽檢數(shù)量執(zhí)行本規(guī)范第4.0.12條的有關(guān)規(guī)定。

檢驗(yàn)方法：料石檢查產(chǎn)品質(zhì)量證明書，石材、砂漿檢查試導(dǎo)體試驗(yàn)報(bào)告。說明：7.2.1石砌體是由石材和砂漿砌筑而成，其力學(xué)性能能否滿足設(shè)計(jì)要求，石材和砂漿的強(qiáng)度等級(jí)將起到?jīng)Q定性作用。因此，石材及砂漿強(qiáng)度等級(jí)必須符合設(shè)計(jì)要求。7.2.2

砂漿飽滿度不應(yīng)小于80%。

抽檢數(shù)量：每檢驗(yàn)批抽查不應(yīng)少于5處。

檢驗(yàn)方法：觀察檢查。說明：7.2.2砂漿飽滿度的大小，將直接影響石砌體的力學(xué)性能、整體性能和耐久性能的好壞。因此，對(duì)石砌體的砂漿飽滿度進(jìn)行的規(guī)定。十一、邊坡坡工程案例例（一）、英英泰國際基基坑邊坡（二）、懷懷化新商城城基坑邊坡坡（三）、新新晃汽車站站河岸石砌砌擋土墻邊邊坡（四）、華華中水泥廠廠原料堆場場石砌擋土土墻邊坡（一）英英泰國際際基坑邊邊坡1、西面邊坡坡：采用用自然放放坡+土釘邊坡坡由于坡頂頂城市給給水管道道滲漏，，發(fā)生邊邊坡坍塌塌。采取措施施：堆砂砂包。西面邊坡坡坍塌加加固后狀狀況（一）英泰國際際基坑邊邊坡2、南面邊坡坡：采用用人工挖孔孔樁支護(hù)護(hù)（懸臂臂樁支護(hù)護(hù)）由于人工工挖孔樁樁入巖深深度不夠夠，發(fā)生生邊坡坍坍塌。（一）英英泰國際際基坑邊邊坡2、東面邊邊坡：采采用人工挖孔孔樁支護(hù)護(hù)（懸臂臂樁支護(hù)護(hù)）由于人工工挖孔樁樁入巖深深度不夠夠，邊坡坡變形，，坡頂出出現(xiàn)的裂裂縫。邊坡出現(xiàn)現(xiàn)變形后后，采取取樁腳堆堆土石方方臨時(shí)加加固，最最后采用用鋼桁架架斜撐加加固。（二）懷懷化新商商城基坑坑邊坡基坑設(shè)計(jì)計(jì)開挖深深度8.5m，基坑支支護(hù)采用用雙液高高壓結(jié)合合土釘噴噴錨支護(hù)護(hù)方案，，錨桿為為φ14螺紋鋼，，長度7～12m，間距1.5m×1.5m呈方格布布置。西面基坑坑出現(xiàn)較較大變形形，引起起懷化電電業(yè)局入入院主道道路下兩兩級(jí)石砌砌擋土墻墻側(cè)移、、滑沉，，造成懷懷化電業(yè)業(yè)局場地地內(nèi)建筑筑物、構(gòu)構(gòu)筑物裂裂縫、下下沉。西面基坑坑出現(xiàn)較較大變形形的主要要原：