浅谈建筑边坡工程及应用.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目： 浅谈建筑边坡工程及其应用 学习中心：安徽马鞍山奥鹏学习中心层 次： 专科起点本科 专 业： 本科 年 级： 年 春/秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2016年 1 月 1 日【精品文档】第 28 页内容摘要边坡一般定义为具有侧向临空面的地质体,分为自然边坡和人工边坡。边坡工程的概念则有狭义和广义之分,狭义的边坡工程指对边坡的治理,包括设计和施工过程;广义的边坡工程泛指和边坡有关的人类活动,包括地质勘查、稳定性分析、安全性评估、边坡设计、边坡施工、边坡监测、运营期边坡维

2、护等边坡全寿命的人类活动。本文对边坡工程的定义采用狭义的概念,讨论边坡工程稳定性分析及评价，并对边坡支护结构常用型式及工程应用做研究，以及对边坡工程常见技术问题及解决办法进行分析和论述。关键词：边坡工程；边坡支护；稳定性目 录内容摘要I引 言11 概述11.1 边坡工程的重要性11.2 边坡工程的分类21.3 当前边坡工程研究的特点21.3 边坡工程研究内容及意义32 边坡工程稳定性分析及评价42.1 边坡稳定的影响因素分析42.2 边坡破坏的基本形式52.3 边坡稳定性分析计算方法62.3.1 定性分析方法62.3.2 定量评价方法73 边坡支护结构常用型式及工程应用93.1 重力式挡墙93

3、.1.1 工程特点93.1.2 应用实例103.2 排桩支护133.2.1 工程特点133.2.2 应用实例144 常见技术问题及解决办法234.1 岩土工程中基坑支护工程存在的问题234.2 岩土工程中基坑支护工程问题的对策探讨245 结论27参考文献28引 言 坡地是地表形态的一种,坡地侧面坡体称边坡。地球在形成与发展的全部过程中,收到地球内应力与外应力的共同作用,其表面是四凸不平的,无处不存在或高或低的坡地及其边坡。边坡一般定义为具有侧向临空面的地质体,分为自然边坡和人工边坡。边坡工程的概念则有狭义和广义之分,狭义的边坡工程指对边坡的治理,包括设计和施工过程;广义的边坡工程泛指和边坡有关

4、的人类活动：包括地质勘查、稳定性分析、安全性评估、边坡设计、边坡施工、边坡监测、运营期边坡维护等边坡全寿命的人类活动。边坡工程的施工是一个破坏土 (石)体原有力学平衡,再利用支挡、加固等措施重新建立力学平衡的过程。因此研究边坡工程,对人类的生存环境、生产建设,都具有非常重大的意义。边坡工程是一类常见而重要的岩土工程,在人类经济活动的许多行业都存在,如:公路、铁道、水要的作用。坡地常常给工程建设带来较大的困难,许多山地灾害及工程事故等。边坡工程完成的好坏,对于主体工程的正常运转有着非常重与边坡有关。1 概述1.1 边坡工程的重要性我国是一个多山的国家,山区的自然灾害大多数与边坡有关,如滑坡、崩塌

5、、坠石、山崩和泥石流等,都是危害人民生命财产安全的重大自然灾害。根据中国科学院院“山地灾害泥石流、滑坡基础研究专家委员会”的统计资料1,在中国科学院编目统计的滑坡有30万个,其中灾害性滑坡占到1.5万个。我国每年泥石流、滑坡造成600-1000人死亡,经济损失平均达50亿-60亿元。2010年全国共发生地质灾害30670起,其中滑坡22329起、崩塌5575起、泥石流1988起、地面塌陷499起、地裂缝238起、地面沉陷41起。造成2246人死亡,669人失踪、534人受伤,直接经济损失63.9亿元。我国陆地面积有约1/5-1/4地区已受到滑坡灾害威胁或可能受到滑坡威胁,其中西南地区发生的滑坡

6、约占全国滑坡次数的一半以上,并且滑坡灾害的规模和频度随着国民经济建设和大规模工程修建有逐年增强之趋势。近些年来,我国西北西南因为大型工程修建或人类活动诱发滑坡所带来的工程处理费用一项上千万的事件就有几十起,如云南漫湾水电站左岸缆机平台边坡失稳,成昆线铁丙滑坡、龙羊峡电站虎丘山边坡变形等。因此对边坡工程的研究,具有理论和现实的重要意义。1.2 边坡工程的分类（1）根据成因自然边坡：剥蚀边坡、堆积边坡、侵蚀边坡、滑塌边坡。人工边坡：挖方边坡、填方边坡。（2）根据岩性岩质边坡（由岩石构成，又分为顺层边坡、切层边坡和逆向坡）。土质边坡：粘土类边坡、碎石类边坡、黄土类边坡。（3）根据坡高超高边坡 ：岩质

7、边坡坡高大于30m，土质边坡坡高大于15m高边坡 ：岩质边坡坡高1530m，土质边坡坡高1015m中高边坡：岩质边坡坡高815m，土质边坡坡高510m 低边坡：岩质边坡坡高小于8m，土质边坡坡高小于5m（4）根据坡度缓坡：坡度小于15中等坡：坡度1530陡坡：坡度3060急坡：坡度大于60至垂直倒坡：坡度大于90 （5）根据安全性 稳定坡：稳定条件好；不稳定坡：稳定条件差或已发生局部破坏，须处理才能稳定；已失稳坡：已发生明显的破坏1.3 当前边坡工程研究的特点(1) 充分利用边坡自身的承载能力组成边坡的岩土体本身就是可以利用和依靠的资源，是天然建筑材料。但是，组成边坡的土体一般自身强度不高，即

8、使岩体也由于结构面的切割而呈现不均质和各向异性，客观条件十分复杂。因此，要在这类岩土体上建成边坡工程，必须适应当地的岩土体条件，充分利用岩土体自身的承载能力，通过各种有效的手段，使这些不均质的岩体或土体成为完整的结构。(2) 先进设备、仪器、工具的广泛应用由于现代施工技术的发展，电子计算的广泛应用以及先进施工机具和试验测试仪器的不断完善，使人们有条件对极其复杂的岩土工程问题进行研究、分析和具体工程处理。为了完成这些工程任务，必须善于充分利用这些先进的手段。(3) 全面研究即系统工程研究边坡工程研究涉及较多专业，如地质学、力学、工程学等，需要深入研究它们之间的内在联系。单学科的研究是必要的基础条

9、件，但是还需要将众多单学科结合起来这个充分条件。只有在这样的必要条件和充分条件均具备的情况下边坡工程问题研究才能落到实处。由于边坡工程涉及的专业覆盖面非常宽，应尽量避免孤立地研究问题，因此，边坡工程研究强调建立研究系统即针对不同的岩土体条件建立相应的研究系统。 全面研究并掌握工作重点由于边坡工程涉及专业面非常宽，研究工作又不可能面面俱到，因而，必须掌握工作的重点，否则，工作量将十分巨大，工作也可能杂乱无章、事倍功半。因此，研究边坡工程，既要将它们有机地结合起来，又要掌握重点，这是岩土工程的灵魂。 多学科知识和广泛的工程实践经验由于岩土条件各异，各岩土体工程性质差异较大，因此，掌握多学科知识以及

10、广泛的工程经验，是从事岩土工程研究的科技人员所必需的基础条件。1.3 边坡工程研究内容及意义边坡稳定问题是工程建设中经常遇到的问题，例如建筑的切坡、水库的岸坡、渠道边坡、隧洞进出口边坡、拱坝坝肩边坡以及公路或铁路的路堑边坡等，都涉及到稳定性问题。边坡的失稳，轻则影响工程质量与施工进度，重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失2。因此，不论土木工程还是水利水电工程，边坡的稳定问题经常成为需要重点考虑的问题。国际上将滑坡(崩塌)、泥石流和火山、地震并列为全球性地质灾害。随着物质文明的提高和科技的进步，对边坡的应用和研究也就越发充分和完善。但总的来说，目前对边坡工程稳定性分析和处治技术的研究还是较为薄弱

11、的，存在实践超前理论的现象，因而研究各种不同类型边坡的稳定性及其有效防治技术具有广泛的理论意义和应用价值。2 边坡工程稳定性分析及评价2.1 边坡稳定的影响因素分析（1）地质构造地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。（2）岩石类型不同岩石类型的力学性质和变形习性存在很大差别。则由它们组成的边坡安全性亦不一样。一般来说，坚硬岩石可以构成高边坡，整体安全性较好，不易发生大规模滑坡灾害；而软弱岩石不易形成高边

12、坡，即使能形成高边坡，其安全性也较差，泥岩、页岩、砂岩等层状构造岩体，容易产生顺层滑动3。（3）风化程度风化程度是影响边坡变形与失稳的又一因素。根据野外观察和室内试验的结果，影响风化速度的因素主要有如下两个：1、边坡坡向与地层倾向：边坡坡向与地层倾向不同，其风化的速度亦不一样，当边坡坡向与地层倾向相同时，大气降雨趋于顺地层层面流失，雨水下渗量少，因此边坡整体风化程度偏低；反之，边坡整体风化程度较高。 2、岩性：风化速度受岩性控制。不同岩石的风化速度不同，它们的风化程度亦不一样。加上其它各种因素的相互影响和共同作用，边坡变形破坏明显增加，说明岩石风化速度对边坡安全性的影响较显著。尤其是软质岩类岩

13、石边坡与硬质岩类岩石边坡相比，发生边坡变形破坏的可能性较大，速度较快，即岩石以软岩为主的边坡，边坡比较容易失稳；反之，边坡的安全性较好。（4）岩层产状岩层产状与边坡的空间几何关系对于边坡的安全性影响也十分显著：当岩层倾向与边坡坡向相反时，边坡相对较为稳定;当岩层倾向与边坡坡向一致或接近一致时，边坡安全性较差，一般不稳定，岩体易顺层垮塌和滑动，岩层层面构成了控制垮塌和滑坡的主要结构面（图1），此时若地层倾角较大，岩性较坚硬时，边坡不稳定的破坏方式多表现为大块崩落和垮塌，当岩性松软时，边坡不稳定的破坏方式则多表现为小块散落；若地层倾角较缓，岩石力学性质较弱时，边坡多易发生整体滑坡，对公路工程造成极

14、大的危害，工程治理难度大4。 （5）植被植被类型和植被覆盖率对于边坡的安全性具有一定影响。坡面植被覆盖率越高，特别是植被类型是以根系发育较深的乔木为主时，越有利于表层风化层土壤的固定，越有效地抑制了坡面泥石流的发生，这样的自然边坡工程安全性较好; 反之，若坡面植被覆盖率越低，植被类型又是以根系发育较浅的草本或灌木为主时，松软的表土层在降雨时越易发生坡面泥石流，建筑边坡的工程安全性越差。直接裸露的边坡相对有植被覆盖的边坡安全性要差。（6）地下水处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，使坡体的有效重力减轻；水流冲刷岩坡，可使坡脚出现临空面，上部岩体失去支撑，导致边坡失稳。 （7）边坡形态边坡形态

15、通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说，坡高越大，坡度越陡，对稳定性越不利。（8）其他作用此外，人类的工程作用、气象条件等因素也会影响边坡的稳定性。2.2 边坡破坏的基本形式边坡的破坏指在边坡岩体中出现了与外界贯通的破坏面，使被分割的岩体以一定的加速度脱离母体。边坡在自然与人为因素下的破坏形式主要表现为滑坡、滑塌、崩塌和倾倒。滑坡（slides）是斜坡部分岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面，缓慢地整体向下移动，具有蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段，有时也具有高速急剧移动现象5。滑塌（slip-slumps）是因开挖、填筑、堆载引起斜坡的滑动或塌落，一般较突然，粘性土类

16、边坡有时也会出现一个变形发展过程12。崩塌是边坡前缘的部分岩体被陡倾角的破裂面分割，以突然的方式脱离母体，翻滚而下，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚而且形成岩堆。倾倒破坏是由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与坡面走向近平行时，在自重应力的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的现象13。边 崩塌 多平面滑动坡 破 平面滑动 双平面滑动坏的 滑坡 楔形状滑动 单平面滑动基本 圆弧形滑动形式 倾倒破坏 坍塌 错落2.3 边坡稳定性分析计算方法2.3.1 定性分析方法 （1）地质分析法（历史成因分析法）根据边坡的地形地貌形态、地质条件和边坡变形破坏的基本规律，追溯边坡演

17、变的全过程，预测边坡稳定性发展的总趋势及其破坏方式，从而对边坡的稳定性做出评价，对已发生过滑坡的边坡，则判断其能否复活或转化。（2）工程地质类比法在将边坡与己知稳定性的类似边坡进行对比的基础上，根据类似边坡的稳定性分析该边坡的稳定性。该方法既适用于既有边坡，也适用于拟建边坡。采用该方法时，要求类似边坡与所研究的边坡在坡高、坡形和内部地质特征（主要是岩体完整性、结构面产状、结构面结合程度、岩石坚硬程度和地下水活动情况)上有较强的可比性，应注意二者在空间形态和坡顶荷载等方面的差异6。（3）图解法用一定的曲线和偌谟图来表征边坡有关参数之间的定量关系，由此求出边坡稳定性系数，或已知稳定系数及其它参数（

18、c、r、结构面倾角、坡角、坡高）仅一个未知的情况下，求出稳定坡角或极限坡高。这是力学计算的简化。利用图解求边坡变形破坏的边界条件，分析软弱结构面的组合关系，分析滑体的形态、滑动方向，评价边坡的稳定程度，为力学计算创造条件。常用的为赤平极射投影分析法及实体比例投影法7。（4）坡率允许值法通过将边坡坡率与相应坡率允许值进行比较判断边坡的稳定性。该方法适用于无贯通性较好的外倾结构面、坡顶近于水平、坡面近于平面的边坡。当坡率明显小于相应坡率允许值时，可判断该边坡稳定;当坡率等于或略小于相应坡率允许值时，可判断该边坡基本稳定;当坡率略大于相应坡率允许值时，可判断该边坡欠稳定;当坡率明显大于相应坡率允许值

19、时，可判断该边坡不稳定89。2.3.2 定量评价方法 （1）极限平衡法极限平衡法在工程中应用最为广泛，极限平衡法是通过潜在滑体的受力分析，引入摩尔一库仑强度准则，根据滑体的力（力矩）平衡，建立边坡安全系数表达式进行定量评价，这种方法由于安全系数的直观性，至今仍被工程界广泛应用，目前我国边坡工程研究中根据工程实际0i入临界滑移理论进行露天边坡的评价也属于此法。这种方法的关键在于正确判断临界破坏面的位置和选定计算参数，这些都需要依靠经验确定。目前，刚体极限平衡方法已经从二维发展到目前的三维。有关边坡稳定三维极限平衡方法，已有众多文献介绍研究成果。下面就几种常用的方法做介绍。解析法土质边坡的滑动面一

20、般为曲线，但在某些情况下可假设为直线。如计算库仑土压力时，岩质边坡的滑动面一般为直线或折线。这种情况下常可用解析法求边坡稳定系数或安全系数。因而解析法是一种有效的实用方法。对于常见的单阶竖直边坡.己有许多计算公式。郑颖人等推导了单阶斜坡与多阶斜坡的解析式。条分法条分法有多种计算方法，因为条分法都需要做假设，由于假设不同而形成不同方法。非严格条分法中要假定条间力的作用方向，即角才能求得稳定系数。严格条分法既要保证整体平衡，又要保证条块的力矩平衡，因而多了一个平衡方程，但同时也多了一个未知数，即条间力作用点的位置，所以仍要作出假设。假设条间力作用点位置的方法就是Janbu法;假设条间力的作用方向是

21、Morgenstern-Price法。假设角为常数是Spencer法。对于非严格条分法只要假定值，问题就变成静定。当=时是瑞典园弧法(其值与Fellenius法相同)，当= 0时为简化Bishop法，即考虑条间的水平力，由于水平力起主要作用。因而简化Bishop法有较高计算精度，且计算方便12。（2）数值分析方法主要是利用某种方法求出边坡的应力分布和变形情况，研究岩体中应力和应变的变化过程，求得各点上的局部稳定系数，由此判断边坡的稳定性。主要有以下几种： 有限单元法（FEM）该方法是目前应用最广泛的数值分析方法。其解题步骤已经系统化，并形成了很多通用的计算机程序。其优点是部分地考虑了边坡岩体的

22、非均质、不连续介质特征，考虑了岩体的应力应变特征，因而可以避免将坡体视为刚体、过于简化边界条件的缺点，能够接近实际地从应力应变分析边坡的变形破坏机制，对了解边坡的应力分布及应变位移变化很有利。其不足之处是：数据准备工作量大，原始数据易出错，不能保证整个区域内某些物理量的连续性；对解决无限性问题、应力集中问题等其精度比较差10。 边界单元法（BEM）该方法只需对已知区的边界极限离散化，因此具有输入数据少的特点。由于对边界极限离散，离散化的误差仅来源于边界，区域内的有关物理量是用精确的解析公式计算的，故边界元法的计算精度较高，在处理无限域方面有明显的优势。其不足之处为：一般边界元法得到的线性方程组

23、的关系矩阵是不对称矩阵，不便应用有限元中成熟的对稀疏对称矩阵的系列解法。另外，边界元法在处理材料的非线性和严重不均匀的边坡问题方面，远不如有限元法11。离散元法（DEM）是由Cundall（1971）首先提出的。该方法利用中心差分法解析动态松弛求解，为一种显式解法，不需要求解大型矩阵，计算比较简便，其基本特征在于允许各个离散块体发生平动、转动、甚至分离，弥补了有限元法或边界元法的介质连续和小变形的限制。因此，该方法特别适合块裂介质的大变形及破坏问题的分析。其缺点是计算时步需要很小，阻尼系数难以确定等。离散单元法可以直观地反映岩体变化的应力场、位移场及速度场等各个参量的变化，可以模拟边坡失稳的全

24、过程。块体系统连续变形分析方法(简称DDA)块体系统连续变形分析方法(简称DDA)是基于岩体介质非连续性发展起来的一种崭新的数值分析方法。DDA法可以模拟出岩石块体的移动、转动、张开、闭合等全部过程。据此.可以判定出岩体的破坏程度、破坏范围，从而对岩体的整体和局部的稳定性作出正确的评价。当然，DDA方法在岩体参数的选取、计算时步的大小、边坡渗流及解决大变形问题等方而有一定的局限性，但它作为一种新型的岩土数值计算方法，有着广阔的应用前景。流形元法(Manifold element.简称NMM法)流形元法(Manifold element.简称NMM法)20世纪90年代初由石根华、林德璋等人提出.

25、对解决有如动、静交叉以及连续与非连续介质藕合问题等是一种新的数值分析方法。数值流形法以拓扑流形学为基础.应用有限覆盖技术.包融并吸收了FEM和DDA两者的优点.通过在分析域各物理覆盖上建立通用的覆盖函数和以加权求和形成总体位移函数.从而把上述的连续和非连续变形学问题统一到这种方法之中.因此该法具有更为通用的特色12。3 边坡支护结构常用型式及工程应用3.1 重力式挡墙重力式挡土墙，指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做

26、成简单的梯形。它的优点是就地取材，施工方便，经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。3.1.1 工程特点 常见的重力式挡土墙高度一般在56 m以下，大多采用结构简单的梯形截面形式，对于超高重力式挡土墙（一般指6m以上的挡墙）即有半重力式、衡重力式等多种形式，如何科学地、合理地选择挡土墙的结构形式，是挡土墙技术中的一项重要内容。由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙太高，它耗费材料多，也不经济。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。重力式挡土墙一般不

27、配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在6m以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。重力式挡土墙墙面胸坡和墙背的背坡一般选用1：0.21：0.3，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙背坡不小于1：0.25，墙面尽量与墙背平行。对于垂直墙，当地面坡度较陡时，墙面坡度可有1：0.051：0.2，对于中、高挡土墙，地形平坦时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.4。采用混凝土块和石砌体的挡土墙，墙顶宽不宜小于0.4m；整体灌注的混凝土挡土墙，墙顶宽不应小于0.2m；钢筋混凝土挡土墙，墙顶不应小于0.2m

28、。通常顶宽约为H12，而墙底宽约为（0.50.7）H，应根据计算最后决定墙底宽。 当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶时挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，要求墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角（图63），对于石砌圬工不大于35，对于混凝土圬工不大于45。一般墙趾的宽度不大于墙高的二十分之一，也不应小于0.1m。墙趾高应按刚性角定，但不宜小于0.4m14。墙体材料：挡土墙墙身及基础，采用混凝土不低于C15，采用砌石、石料的抗压强度一般不小于MU30，寒冷及地震区，

29、石料的重度不小于20kN/m3，经25次冻融循环，应无明显破损。挡土墙高小于6m砂浆采用M5；超过6m高时宜采用M7.5，在寒冷及地震地区应选用M1015。3.1.2 应用实例一、工程概况挡墙位于职教中心迁建工程场区内，挡墙最高高度为15米，设计采用C20毛石砼。挡墙施工范围较宽，部份施工区域材料无法达到，需修建临时便道，施工用水接口甲方指定，但不能满足施工用水量要求，为满足工程需要，施工方自行安装管道抽水解决。二、施工布置：2.1高程设置水准点以甲方指定的点转入，自行建立高程控制网。2.2材料准备根据设计和有关施工规范要求选定挡墙施工所需水泥、砂、碎石、和片石等材料的品种和规格，并按设计和有

30、关规范取样进行原材检验，经检验合格的原材由项目部材料管理人员根据工程进展需要，分期送往施工现场。2.3水电布置由于业主指定的供水点不能满足生产需要，施工单位自行采用抽水的方式在离施工场所七百米左右的水源点引入。为解决经常停电的问题，施工单位自备一台200KM的发电机，供停电之时用。2.4垂直运输由于挡墙较高，且在挡墙上方又无法修筑临时道路，材料只能运到挡墙跟部，所用的材料利用塔吊转运，塔吊布置跟据工程需要确定。2.5任务的划分作业一组负责中部挡墙延伸段重力式挡墙；作业二组负责中部挡墙中重力式挡墙；作业三组负责学校周边围墙挡墙。2.6劳动力的配置情况作业一组28人，管理和技术人员3人、技工8人、

31、普工17人。 作业二组33人 ，管理和技术人员3人、技工10人、普工20人。 作业二组30人 ，管理和技术人员3人、技工10人、普工17人。2.7施工工期：根据现场的实际情况，本工程的施工工期定为2013年12月10日2014年6月30日。三、主要工序施工方法1、控制测量：植被清理在挡墙用地范围内的树木、树桩、杂草、垃圾、废碴等所有障碍物利用挖机或人工及时的清除。按照设计图纸放出挡墙线及土方开挖线，并确定开挖深度。2、基槽土石方开挖 根据土石方开挖线采用人工开挖。 基槽土石方开挖时根据土质情况及开挖深度，确定土方开挖线，开挖坡度应在1：0.31：0.1之间。当为岩层时坡度应适当放小，基坑工作面

32、为30cm。 挖出的土石方如能作为填料应及时运至填方区回填，如不能用作填料，则现场能堆放就堆放在现场，不能堆放的就及时运至指定的弃碴场。如堆在现场堆点应在基坑1.8m以外，且堆放高度不能大于1.5m。开挖至设计基底上200mm时，应停止开挖，测量人员重新放出挡 墙线及测出标高，当符合要求后，再进行清底。基底清成0.1：1的反坡。如基坑内有水时应在基坑四周明挖排水沟，在适当部位开挖集水井。集水井底深度比基坑底部深0.50.8m，并及时的用水泵将水排出，以免基坑由于水的侵泡而降低承载力。 墙址处地面较陡时，挡土墙下部应开挖成台阶式，台阶高度比应不大于1：2，且最外侧台阶宽度不应小于2m，台阶底部应

33、人工挖成0.1：1的逆坡。 基槽开挖后若发现基础与设计有出入，应通知有关人员确定方案。 基坑开挖完成后，应及时的对地基承载力进行检验，当符合设计要求时进行基础片石砼的施工工作，同时做好有关的资料。3、基础施工地基为中风化泥岩或砂岩，埋置深度0. 5m，襟边宽度为0.81.6m。 基础采用C20毛石砼浇筑。浇筑前需经试验检查报告合格后方可进行，并清除块石表面泥垢等杂质，必要时用水清洗干净。在基础施工时，施工队实验人员应及时的进行砼抽检工作，做好砼试件标准养护，28d以后送中心实验室检测。4模板、脚手架施工（1）、模板采用木模，模板及支架应具有足够的强度，刚度和稳定性；能承载所浇筑混凝土侧压力及施

34、工荷载，保证结构尺寸的正确性。（2）、模板及支架必须安置于符合设计的可靠基础上，并有足够的支承面积和防排水措施。（3）、模板安装必须牢固可靠，接缝严密。必须做到不跑模，不胀模。（4）、挡墙内外脚手架采用双排钢管脚手架，立杆丛向间距为1.5m,横向间距为1.m. 水平杆间距为1.5m,沿双排架丛向搭设剪刀撑，间距6m一道，脚手架应与浇筑好的挡墙连接牢固。（5）、模板用直径14mm的对拉螺杆加固，螺杆间距600mmX600mm,外套直径20mmPVC套管。四、混凝土的浇筑4.1、准备工作（1）、模板与混凝土的接触面必须清理干净，并涂刷隔离剂。（2）、混凝土浇注前，模板内的积水和杂物必须清理干净。（

35、3）、检验模板的几何尺寸、表面平整度、垂直度、高程、轴线。4.2、混凝土的浇筑1、砼使用商品砼，在砼基础浇筑完之后，测量人员随即放出挡墙顶面线及边线，2、根据挡墙基础线立好坡度尺，并严格按照坡度尺进行施工作业，坡度尺的间距为1015m，以确保坡度顺畅，自然坡比符合设计要求。3、墙身挡墙采用C20毛石砼浇筑，毛石掺量小于15%。毛石需经试验检查报告合格后方可使用。4、挡墙墙身在岩土分界线以上部分分层设置泄水孔，泄水孔间距2.5m，上下交错布置，孔内预埋110mmPVC管应伸出墙背50cm，端部20cm处用土工布包裹，要求泄水孔应保证排水顺畅，无阻塞现象，泄水管向外排水，坡度为3%。5、墙身沿纵向

36、及地形变化情况每隔1015m设置沉降缝一道，缝宽为3cm，用聚苯乙烯嵌入施工缝中，并沿缝内、外、顶三方填塞沥青麻丝，深度为15cm。6、在施工过程中测量人员应注意复测挡墙的平面位置、标高、几何尺寸及坡比。每浇34米为一个分阶段层检测单位，确保挡墙按照设计要求进行施工。7、为保证模板的不爆模，每次砼浇筑高度为1.5m,在每次浇筑的砼顶面以下20mm位置埋设一排老墙螺杆，用于对上层模板底口的紧固，间距为600mm。老墙螺杆采用直径14mm的高强杆，埋入砼的深度不少于80cm,保证浇筑砼时不被拔出。五、台背回填1、衡重式挡墙由于高度较大，偏心距较大，若待全部浇筑完成后回填台背存在很多困难，如填筑质量

37、不易保证和墙身及地基容易损坏等问题。当墙身浇筑到56米，砼强度达到70%以上时可进行基础及台背的回填工作，以确保挡墙的稳定和施工安全。2、挡墙背面干砌50cm的片石滤水层，20cm厚的碎石层。墙背用土夹石回填，块石含量为40%，块石最大直径不超过20cm.3、墙背回填分层夯实，在机械不能操作的位置采用人工夯实回填，人工夯实每次回填土虚铺厚度不超过30cm,采用立式夯机夯实，在机械能到达的位置，利用16吨压路机碾压，每次铺土厚度不超过60cm。土的压实度在墙顶2米的内要求不低于95%，2米以下压实度不小于90%。3.2 排桩支护排桩支护是指由成队列式间隔布置的钢筋砼人工挖孔桩、钻孔灌注桩、沉管灌

38、注桩、打入预应力管桩等组成的挡土结构。3.2.1 工程特点 按基坑开挖的深度及支护结构受力情况,排桩支护结构可以分为以下几种：1、无支撑(悬臂)围护结构当基坑开挖深度不大时,可利用悬臂作用挡住围护结构后土体。单层支点支护当基坑开挖深度较大时,不能采用无支撑围护结构,可以在围护结构顶部附近设置一单支撑。多层支点支护当基坑开挖深度较深时，仅仅设置一层支撑已经不能满足控制支护结构内力和位移的要求，可以在不同的标高处设置多道支撑，以减少围护结构的内力和位移。2、排桩支护依其结构形式可分为悬臂式支护结构与（预应力）锚杆结合形成桩锚式和与内支撑(钢筋混泥土支撑、钢支撑)结合形成桩撑式支护结构13悬臂式排桩

39、支护结构 悬臂式支护结构主要是根据基坑周边的土质条件和环境条件的复杂程度选用，其技术关键之一是严格控制支护深度。如图1-2所示，悬臂式支护结构适用于开挖深度不超过l0m 的粘土层，不超过5m的砂性土层，以及不超过4-5m的淤泥质土层。内撑式排桩支护结构 内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分组成。支护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙、SMW工法、钢筋混凝土咬合桩等型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑。当基坑平面面积很大，而开挖深度不太大时，宜采用单层斜支撑16。 拉锚式排桩支护结构拉锚式支护结构由支护结构体系和锚固体系两部

40、分组成。支护结构体系同于内撑式支护结构，常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。随基坑深度不同，锚杆式也可分为单层锚杆、二层锚杆和多层锚杆。地面拉锚式支护结构和双层锚杆式支护结构示意图分别如图1-4所示。地面拉锚式支护结构需要有足够的场地设置锚桩，或其它锚固物。锚杆式需要地基土能提供较大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用17。3.2.2 应用实例1、工程概况 北京地铁四号线中关村站处于商业高度发达的高 科技 园区中心,车站主体位于 交通 繁忙的中关村大街主路下方,为全埋式地下车站,共设四座出入口

41、和两座风道。其中三号出入口位于车站西北角,设计为单层现浇钢筋混凝土箱型框架结构,采用明挖法施工,基坑宽6.3 m,挖深达13.0 m,基坑土层从上至下为人工填土层、粉土层、粉质粘土层、粘土层、粉砂、中粗砂和砂砾层。结构西侧8 m为恒昌数码电脑商城和中关村科技广场展示中心,结构东侧2 m为中关村大街主路,基坑四周市政管线密布。只好采取直壁式支护开挖施工 方法 。基坑围护结构采用800 mm混凝土灌注排桩和钢管支撑体系,桩顶设0.8 m高冠梁将排桩连接成整体,钢支撑采用400钢管,支撑水平间距3.04. 5 m,竖向设3道。2降水施工 基坑开挖前,需将坑内的地下水位降低并排除,使坑内土体在基坑开挖

42、时,通过排水固结达到一定强度,提高坑内土体的水平抗力,减少基坑的变形量;增强基坑底部稳定性,减少坑底土体的隆起。本出入口结构范围地层地下水主要为:上层滞水,位于地面下34 m,含水层为人工填土层和粉土层,透水性弱;潜水,位于地面下89 m,含水层为粉质粘土层和粉土层,透水性一般;承压水,位于地面下12 m以下,含水层为粘土层、粉砂、中粗砂和砂砾层,透水性强。基坑降水采用管井+渗井方式,降水早于基坑开挖前20天开始。降水过程中对临近建筑物和地下管线的安全进行观察监测,同时在坑外地面设回灌井,必要时应采取回灌措施,确保周边建筑物安全。3基坑围护施工基坑四周设800 mm混凝土灌注排桩围护结构,桩间

43、距1.01.2m,转角部位局部加强。围护桩采用旋挖钻机成孔,导管法水下浇注混凝土成桩。钻孔施工时,为减少对邻桩的干扰,保证成桩质量,采用隔三打一的办法施工(即每隔三根桩施工一根桩)。 冠梁将围护桩连接成整体排架,使全体围护桩形成共同受力体系,抵抗外部土体或围岩侧向荷载。围护桩施工完成后,立即进行冠梁开挖和桩顶混凝土凿除清理,围护桩主筋锚入冠梁,冠梁采用与围护桩同标号混凝土现场浇注,浇注时同时安装预埋钢板,满足下部钢支撑安装需要。土方开挖后围护桩间采用喷锚支护,防止桩间土体掉块。4基坑土方开挖施工 基坑土方开挖遵循“分段、分层、分块挖土,先中间后两边,随挖随撑,限时完成”的原则,利用土体在基坑开

44、挖过程中位移的变化 规律 ,对基坑开挖作动态管理,采用监控量测手段实行信息化施工,确保基坑变形量在设计允许之内。 水平开挖采用从一端先向另一端分段顺序开挖,竖向开挖采用由上到下顺序分层开挖。开挖时支撑和挖土紧密配合,随挖随撑。基坑沿纵向分段分层开挖,每层每段开挖长度不宜超过支撑的间距,第一层一般为78 m,在第二层及以下土层一般为4 m左右,每层开挖面标高以该层支撑的底面或设计基坑底标高为准,开挖完成及时安装钢支撑施加预应力。 为防止边坡失稳,施工前先清除基坑边堆土等荷载,同时在基坑四周做好防排水和管线保护措施。基坑开挖主要采用挖掘机进行,每一开挖区域分别配备长臂挖掘机和小型挖掘机。长臂挖掘机

45、置于地面垂直开挖和装运土方,小型挖掘机主要用于底部、边角清理开挖和收集土方。 基坑开挖分层进行,从上到下、按层次序进行开挖,严禁掏底开挖。土方开挖分三层进行,每层均挖至钢支撑以下0.5 m位置,坡度和台阶满足挖掘机作业要求同时尽量缩短长度。开挖流程钢支撑施工围护桩外加钢支撑构成基坑空间受力体系,来支撑基坑外巨大的土压力和诸多外加荷载,达到安全施工的目的。因此围护结构支撑的质量控制十分关键,支撑采用400 mm钢管(一般均采用400 mm、600 mm和800 mm钢管,管径视基坑宽度和支撑间距而定)。钢管支撑为轴心受力结构,支撑直接撑在冠梁或钢围檩(俗称“腰梁”),通过钢围檩直接承受排架桩传递

46、的土体荷载或外力,以控制围护桩向基坑内部位移变形。支撑一端设置应力调节装置(俗称“活络头”),主要通过千斤顶施加预应力来调节支撑长度,用于控制支撑轴力。钢支撑和钢围檩均采用工厂制作,现场安装时支撑必须直顺无弯曲,接头紧密牢固。围檩与围护桩墙必须密贴,若有间隙须用速凝细石混凝土填实;当有角撑时,围檩或围护桩墙的连接处除设专门的斜支座确保支撑轴心受力外,还应在围檩与围护桩墙间设置剪力传递的措施。安装实景见图2。钢支撑安装后立即按设计值在支撑一头或二端施加第一次预应力,并检查接头拧紧螺栓。一般在第一次施加预应力后12 h内监测预应力损失及围护结构水平位移情况,并复加预应力至设计值。施加支撑预应力应注意以下事项。(1)当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,立即在当天低温时复加预应力至设计值。(2)当基坑变形的速率超过控制范围,接近警戒值,而支撑轴力未达到自身的规定值时,可增大支撑轴力来控制变形。(3)当围护结构变形过大,采用被动区注浆控制围护结构位移时,应在注浆后12 h内对在注浆范围的支撑复加预应力至设计值,以减少围护结构外移所造成的应力损失。(4)当支撑的轴力接近或超过设计值时,通过增设支撑来分解轴力,提高抗变形能力,阻止基坑变