1、第二节第二节 基坑边坡与支护基坑边坡与支护一、基坑边坡一、基坑边坡 1.1.土方边坡坡度和坡度系数土方边坡坡度和坡度系数 坡度坡度 =h/b=1:(b/h)=1:m=h/b=1:(b/h)=1:m 其中：其中：m=b/h,m=b/h,坡度系数。坡度系数。边坡可做成直线形、折线形或踏步形。边坡可做成直线形、折线形或踏步形。影响基坑边坡大小的因素：影响基坑边坡大小的因素：土的物理力学性能（内摩擦角、内聚力、土的物理力学性能（内摩擦角、内聚力、湿度、湿度、密度），密度），开挖深度开挖深度 地下水位地下水位 施工方法施工方法 留置时间留置时间 坡顶荷载坡顶荷载 相邻建筑物情况相邻建筑物情况 永久性挖方
2、边坡坡度应按设计要求确定。永久性挖方边坡坡度应按设计要求确定。2.2.边坡稳定边坡稳定 稳定条件：边坡土体抗剪强度稳定条件：边坡土体抗剪强度 土体剪应力土体剪应力边坡失稳（塌方）产生的原因：边坡失稳（塌方）产生的原因：主要由于土质及外界因素的影响，致使主要由于土质及外界因素的影响，致使土体内的抗剪强度降低或剪应力增加，使土体的土体内的抗剪强度降低或剪应力增加，使土体的剪应力超过其抗剪强度。剪应力超过其抗剪强度。土质变松、夹层浸水润滑、砂土液化等导致土质变松、夹层浸水润滑、砂土液化等导致 土体抗剪强度降低；土体抗剪强度降低；坡顶荷载增加、浸水后自重增加、动水压力坡顶荷载增加、浸水后自重增加、动水
3、压力等导致剪应力增加。等导致剪应力增加。预防边坡失稳（塌方）的措施预防边坡失稳（塌方）的措施科学正确的设置边坡大小科学正确的设置边坡大小施工中做好地面水的排除工作施工中做好地面水的排除工作良好的降水措施，并持续至坑内回填土完成良好的降水措施，并持续至坑内回填土完成注意季节施工中边坡的防护注意季节施工中边坡的防护必要时设置基坑支护结构必要时设置基坑支护结构3.3.边坡防护边坡防护方法：抹水泥砂浆护坡；挂网喷射混凝土护坡；方法：抹水泥砂浆护坡；挂网喷射混凝土护坡；浆砌片石护坡。浆砌片石护坡。二、基坑支护二、基坑支护支支护护结结构构类类型型重力式重力式支护结构支护结构非重力式非重力式支护结构支护结构
4、悬臂悬臂式支式支护结护结构构撑锚撑锚式支式支护结护结构构挡墙挡墙冠梁冠梁撑锚体系撑锚体系钢板桩钢板桩混凝土灌注桩挡墙混凝土灌注桩挡墙深层搅拌水泥土桩挡墙深层搅拌水泥土桩挡墙加筋水泥土桩挡墙加筋水泥土桩挡墙地下连续墙地下连续墙坑内支撑体系坑内支撑体系坑外拉锚体系坑外拉锚体系深层搅拌水泥土桩、水泥旋喷桩等。深层搅拌水泥土桩、水泥旋喷桩等。（一）支护结构的类型（一）支护结构的类型1.1.挡墙挡墙钢板桩钢板桩 类型：平板式，波浪式等。类型：平板式，波浪式等。优点：成本低，速度快。优点：成本低，速度快。缺点：坚硬土质打设困难、刚度低缺点：坚硬土质打设困难、刚度低 适用范围：基坑深度适用范围：基坑深度3
5、34M4M，软土地层，软土地层 混凝土灌注桩挡墙混凝土灌注桩挡墙 优点：工艺简单、成本低、无噪音、优点：工艺简单、成本低、无噪音、无挤土、平面布置灵活。无挤土、平面布置灵活。缺点：整体性较差，需设冠梁。缺点：整体性较差，需设冠梁。布置形式：间隔式、交错相接排列。布置形式：间隔式、交错相接排列。适用范围：基坑深度适用范围：基坑深度8 812M12M 深层搅拌水泥土桩挡墙深层搅拌水泥土桩挡墙优点：振动小、噪音低、速度快、成本低优点：振动小、噪音低、速度快、成本低 无挤土、平面布置灵活。无挤土、平面布置灵活。缺点：抗拉强度低、宽度一般较大。缺点：抗拉强度低、宽度一般较大。布置形式：壁式、块式、格栅式
6、。布置形式：壁式、块式、格栅式。适用范围：基坑深度适用范围：基坑深度6M6M以内以内 加筋水泥土桩挡墙（加筋水泥土桩挡墙（SMWSMW工法工法）桩顶图片桩顶图片 即在水泥搅拌桩内插入即在水泥搅拌桩内插入H H型钢。型钢。适用范围：基坑深度适用范围：基坑深度8 810M10M以内。以内。地下连续墙地下连续墙 现场录像现场录像 优点：整体性好、刚度大、变形小、振动优点：整体性好、刚度大、变形小、振动 小、噪音低、无挤土、适用性广。小、噪音低、无挤土、适用性广。缺点：需专用设备、施工技术要求高、难度缺点：需专用设备、施工技术要求高、难度大、造价高。大、造价高。适用范围：高地下水位的深基坑软土地基、适
7、用范围：高地下水位的深基坑软土地基、和临近有建筑物、道路及市政设施的深基坑。和临近有建筑物、道路及市政设施的深基坑。2.2.冠梁冠梁概念：在混凝土灌注桩、水泥土墙、地下连概念：在混凝土灌注桩、水泥土墙、地下连 续墙等顶部设置的一道钢筋混凝土连梁，称续墙等顶部设置的一道钢筋混凝土连梁，称为冠梁，也称为压顶梁。为冠梁，也称为压顶梁。施工注意事项：施工注意事项：清除顶部浮浆、清除顶部浮浆、钢筋伸入冠梁、钢筋伸入冠梁、宽度不小于墙厚、宽度不小于墙厚、高度不小于高度不小于400mm400mm、构造配筋、构造配筋、混凝土强度大于混凝土强度大于C20C20。3.3.撑锚体系（撑锚体系（实图片例实图片例）作用
8、：改善挡墙受力状态，减少其变形和移位作用：改善挡墙受力状态，减少其变形和移位（1 1）坑内支撑体系（钢结构、混凝土结构等）坑内支撑体系（钢结构、混凝土结构等）（2 2）坑外拉锚体系）坑外拉锚体系（二）支护结构的施工（二）支护结构的施工（4 4种）种）1.1.钢板桩的施工钢板桩的施工检验与校正检验与校正安装导架安装导架打设打设打设方法：打设方法：单独打入法：易向一边倾斜，累计误差不单独打入法：易向一边倾斜，累计误差不易纠正。易纠正。围檩插桩法（屏风式）：围檩插桩法（屏风式）：可保证平面尺可保证平面尺寸精确和钢板桩垂直度，施工速度慢，寸精确和钢板桩垂直度，施工速度慢，不经济。不经济。优点：减少累积
9、误差优点：减少累积误差现场录像现场录像-钢板桩振动沉桩钢板桩振动沉桩2.2.深层搅拌水泥土桩的施工深层搅拌水泥土桩的施工（1 1）施工机具：深层搅拌机（单、双、多轴）、）施工机具：深层搅拌机（单、双、多轴）、灰浆搅拌机、贮浆桶、灰浆泵等。灰浆搅拌机、贮浆桶、灰浆泵等。（2 2）施工工艺：）施工工艺：定位定位预搅下沉预搅下沉制备水泥浆制备水泥浆喷浆喷浆搅拌搅拌提升提升重复重复下沉下沉搅拌搅拌成桩与施工工艺流程：成桩与施工工艺流程：成桩工艺可采用成桩工艺可采用“二搅一喷二搅一喷”或或“四搅二四搅二喷喷”或或“六搅三喷六搅三喷”工艺。工艺。现场录像现场录像搅拌桩机动画搅拌桩机动画 主要依据水泥掺入比
10、及土质情况而定。主要依据水泥掺入比及土质情况而定。“四搅二喷四搅二喷”的施工工艺流程如下页图。的施工工艺流程如下页图。当采用当采用“二次喷浆，四次搅拌二次喷浆，四次搅拌”工艺时可在图工艺时可在图示步骤（示步骤（e e）作业时也进行注浆，以后再重复）作业时也进行注浆，以后再重复（d d）与（）与（e e）的过程。）的过程。“一次喷浆，二次搅拌一次喷浆，二次搅拌”工艺流程工艺流程（a）定位；（）定位；（b）预埋下沉；（）预埋下沉；（c）提升喷浆搅拌；）提升喷浆搅拌；（d）重复下沉搅拌）重复下沉搅拌 （e）重复提升搅拌；（）重复提升搅拌；（f）成桩结束）成桩结束（3 3）深层搅拌桩施工质量检查与控制
11、：）深层搅拌桩施工质量检查与控制：、检查水泥及外掺剂质量，水泥浆按设计、检查水泥及外掺剂质量，水泥浆按设计 配合比拌制。配合比拌制。、配置水泥流量计以控制水泥浆注入量。、配置水泥流量计以控制水泥浆注入量。、检查桩位，偏差值、检查桩位，偏差值50mm50mm；垂直度；垂直度1.51.5。、按设计要求施工，严格控制机头下沉和、按设计要求施工，严格控制机头下沉和 提升速度，均匀喷浆。提升速度，均匀喷浆。、严格控制桩长和标高。桩底标高、严格控制桩长和标高。桩底标高200mm,200mm,桩顶标高桩顶标高50mm,50mm,100mm100mm。、相邻桩要搭接施工、相邻桩要搭接施工(搭接长度搭接长度20
12、0mm)200mm)和和 连续施工。连续施工。、施工结束后检查桩体强度。、施工结束后检查桩体强度。3.3.土层锚杆的施工土层锚杆的施工（1 1）构造：锚头、套管、钢拉杆、锚固体。）构造：锚头、套管、钢拉杆、锚固体。锚杆以主动滑动面为界，分为自由段和锚杆以主动滑动面为界，分为自由段和锚固段。自由段锚固段。自由段5m5m，锚固段，锚固段4m4m。（2 2）布置：）布置：锚杆层数：依支护结构的截面和荷载计算确定锚杆层数：依支护结构的截面和荷载计算确定 水平及垂直距离：水平水平及垂直距离：水平1.5m,1.5m,垂直垂直2m2m。倾角：倾角：15152525度，且不大于度，且不大于4545度度（3 3
13、）施工：）施工：钻孔钻孔安放钢拉杆安放钢拉杆灌浆灌浆张拉张拉锚固锚固、钻孔：、钻孔：机械：旋转式钻机、冲击式钻机、机械：旋转式钻机、冲击式钻机、旋转冲击式钻机。旋转冲击式钻机。成孔方法：螺旋钻孔干作业法、成孔方法：螺旋钻孔干作业法、清水循环钻进法、清水循环钻进法、潜钻成孔法。潜钻成孔法。要求：孔壁顺直、不坍塌不松动。要求：孔壁顺直、不坍塌不松动。孔长一般在孔长一般在101030m30m。、安放钢拉杆：、安放钢拉杆：材料：粗钢筋、高强钢丝束、钢绞线。材料：粗钢筋、高强钢丝束、钢绞线。方法：方法：1.5-2.5m1.5-2.5m设定位器，安放在孔道中心。设定位器，安放在孔道中心。要求：拉杆平直，并
14、进行防腐处理。要求：拉杆平直，并进行防腐处理。自由段设塑料套管。自由段设塑料套管。不得扰动孔壁。不得扰动孔壁。、灌浆、灌浆（重要工序、质量关键）（重要工序、质量关键）方法：一次灌浆法、二次灌浆法。方法：一次灌浆法、二次灌浆法。材料：水泥浆：水灰比材料：水泥浆：水灰比0.45-0.5,0.45-0.5,水泥砂浆：灰沙比水泥砂浆：灰沙比1:1-1:2,1:1-1:2,水灰比水灰比0.38-0.450.38-0.45 二次灌浆使用水灰比为二次灌浆使用水灰比为0.45-0.50.45-0.5的水泥浆。的水泥浆。、张拉与锚固：、张拉与锚固：前提条件：锚固体强度达到前提条件：锚固体强度达到15MP15MP
15、，且达到，且达到 设计强度的设计强度的75%75%。顺序：顺序：“跳拉法跳拉法”，隔二拉一。，隔二拉一。预拉（预拉（0.1-0.20.1-0.2倍设计拉力）。倍设计拉力）。正式张拉：分级加载，至设计要求进行锚固锁定。正式张拉：分级加载，至设计要求进行锚固锁定。（3 3）施工质量检查与控制：）施工质量检查与控制：原则：分段分层开挖、分段分层支护。原则：分段分层开挖、分段分层支护。注意事项：注意事项：上层锚固体强度达到设计要求后再上层锚固体强度达到设计要求后再 施工下层锚杆；施工下层锚杆；每段施工完毕后应检查支护结构墙顶每段施工完毕后应检查支护结构墙顶 水平位移及周围环境变化；水平位移及周围环境变
16、化；检查锚杆位置、孔径、深度及角度、检查锚杆位置、孔径、深度及角度、注浆配比、压力及注浆量、锚杆锁力等。注浆配比、压力及注浆量、锚杆锁力等。允许偏差：锚杆位置允许偏差：锚杆位置100mm100mm；锚杆长度锚杆长度30mm30mm；钻孔倾斜度钻孔倾斜度1 1 4 4、土钉墙施工：、土钉墙施工：最早是最早是7070年代法国、德国、美国开始研究应用。年代法国、德国、美国开始研究应用。我国我国19801980年首次在山西柳湾煤矿的边坡支护中使用。年首次在山西柳湾煤矿的边坡支护中使用。主要应用领域：主要应用领域：现场录像现场录像（1 1）设计与构造：）设计与构造：土钉必须与面层有效连接成整体。土钉必须
17、与面层有效连接成整体。土钉与面层间设承压板，加螺母或焊接土钉与面层间设承压板，加螺母或焊接 面层：配筋：面层：配筋：6-10,150-3006-10,150-300，混凝土标号：混凝土标号：C20C20，厚度：厚度：80-100,80-100,坡面上下段钢筋网搭接长度坡面上下段钢筋网搭接长度300300，土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面。土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面。（2 2）土钉墙的施工：）土钉墙的施工：开挖并修正坡开挖并修正坡面面埋设厚度控制标埋设厚度控制标志志喷射第一层混凝喷射第一层混凝土土钻孔安设土钉注钻孔安设土钉注浆浆绑扎钢筋网安设连接绑扎钢筋网安设连接件件喷射第二层混凝喷射第二
18、层混凝土土设置坡顶坡面坡脚排水系设置坡顶坡面坡脚排水系统统施工工艺流程：施工工艺流程：（3 3）质量检测：）质量检测：承载能力检测：抗拉实验，数量承载能力检测：抗拉实验，数量1%,1%,3 3根。根。墙面混凝土厚度：钻孔检测，允许偏差墙面混凝土厚度：钻孔检测，允许偏差1010，数量，每数量，每100100取取1 1组，每组不少于组，每组不少于3 3个点。个点。注意事项：注意事项：自上而下，分层分段进行；自上而下，分层分段进行；机械开挖，人工修坡；机械开挖，人工修坡；上层强度达到上层强度达到70%70%时方可进行下层施工；时方可进行下层施工；坡面干燥，清除虚土；坡面干燥，清除虚土；钢筋与首层混凝
19、土间隙钢筋与首层混凝土间隙2020；混凝土分段喷射，自下而上，单次厚度混凝土分段喷射，自下而上，单次厚度4040；终凝终凝2h2h后进行养护。后进行养护。（三）基坑支护工程的现场监测（三）基坑支护工程的现场监测1 1、监测方案：监测目的和内容；测点布置；监测、监测方案：监测目的和内容；测点布置；监测仪器；监测精度；观测方法；观测周期；监测项仪器；监测精度；观测方法；观测周期；监测项目报警值；监测结果处理要求和结果反馈制度。目报警值；监测结果处理要求和结果反馈制度。2 2、监测的主要内容：、监测的主要内容：水平位移、沉降、裂缝及漏水情况等。水平位移、沉降、裂缝及漏水情况等。3 3、监测的基本要求
20、：、监测的基本要求：（1 1）严格执行监测方案；）严格执行监测方案；(2)(2)观测及时；观测及时；(3)(3)仪器精度符合要求，观测数据可靠；仪器精度符合要求，观测数据可靠；(4)(4)发现异常情况，及时预报险情，应急补救，发现异常情况，及时预报险情，应急补救，确保工程安全；确保工程安全；(5)(5)记录完整；记录完整；(6)(6)基坑变形的监控值依据设计或下表基坑变形的监控值依据设计或下表 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB 50202-2002 GB 50202-2002 小结：小结：两个重点：两个重点：支护结构的组成和类型；支护结构的组成和类型；四种主要支护结构的施工。四种主要支护结构的施工。
