基坑支护工程与边坡工程稳定性、支挡结构设计

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1、基坑支护工程与边坡工程稳定性、支挡结构设计为建筑基础开挖的临时性坑井称为基坑。基坑属于临时性工程，其作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。基坑稳定性验算是指分析基坑周围土体或土体与围护体系一起保持稳定性的能力。导致基坑失稳的原因主要有两类:一类是结构物(包括墙体和支撑等)强度、刚度或稳定性不足;另一类是地基土抗剪强度不足或土体变形过大。前一类失稳属于支护结构内力范围,后一种主要由土体变形主要引起的失稳。1.根据围护形式不同，基坑的第一类失稳形态主要表现为如下一些模式。（1）放坡开挖基坑由于设计不合理坡度太陡，或雨水、管道渗漏等原因造成

2、边坡渗水导致土体抗剪强度降低，引起基坑边土体整体滑坡。（2）刚性挡土墙基坑刚性挡土墙是水泥土搅拌桩、旋喷桩等加固土组成的宽度较大的一种重力式基坑围护结构，其破坏形式有如下几种：a.由于墙体的入土深度不足，或由于墙底存在软弱土层，土体抗剪强度不够等原因，导致墙体随附近土体整体滑移破坏。b.由于基坑外挤土施工如坑外施工挤土桩或者坑外超载作用如基坑边堆载、重型施工机械行走等引起墙后土体压力增加，导致墙体向坑内倾覆。c.当坑内土体强度较低或坑外超载时，导致墙底变形过大或整体刚性移动。（3）内支撑基坑内支撑基坑是指通过在坑内架设混凝土支撑或者钢支撑来减小柔性围护墙变形的围

3、护形式，其主要破坏形式如下：a因为坑底土体压缩模量低，坑外超载等原因，致使围护墙踢脚产生很大的变形，结构失稳和地面塌陷的严重事故，坑底部土体的抗剪强度较低，致使坑底土体随围护墙踢脚向坑内移动，产生隆起破坏。合理或者坑底超挖，承压含水层的水头压力。不合理或者井点降水失效后，导致水位上升，会产生坡较陡。b在含水地层（特别是有砂层、粉砂层或者其他透水性较好的地层），由于围护结构的止水设施失效，致使大量的水夹带砂粒涌入基坑，严重的水土流失会造成支护还可能先在墙后形成空穴而后突然发生地面塌陷。c由于基坑底部土体的抗剪强度较低，致使坑底土体随围护墙踢脚向坑内移动，产生隆起破

4、坏。d在承压含水层上覆隔水层中开挖基坑时，由于设计不冲破基坑底部土层，发生坑底突涌破坏。e在砂层或者粉砂地层中开挖基坑时，降水设计生管涌，严重时会导致基坑失稳。f在超大基坑，特别是长条形基坑（如地铁站、明挖法施工隧道等）内分区放坡挖土，由于放降雨或其他原因导致滑坡，冲毁基坑内先期施工的支撑及立柱，导致基坑破坏。（4）拉锚基坑a由于围护墙插入深度不够，或基坑底部超挖，导致基坑踢脚破坏。b由于设计锚杆太短，锚杆和围护墙均在滑裂面以内，与土体一起呈整体滑移，致使基坑整体滑移破坏。2.基坑第二类失稳形态根据破坏类型主要表现为以下几种。（1）围护墙破坏此类破坏模式主要是由

5、于设计或施工不当造成围护墙强度不足引起的围护墙剪切破坏或折断，导致基坑整体破坏，例如挡土墙剪切破坏，柔性围护墙墙后土压力较大，而围护墙插入较好土层或者少加支撑导致墙体应力过大，使围护墙折断，基坑向坑内塌陷。（2）支撑或者拉锚破坏该类破坏主要是因为设计支撑或拉锚强度不足，造成支撑或拉锚破坏，导致基坑失稳。（3）墙后土体变形过大引起的破坏该类破坏主要是因为围护墙刚度较小，造成墙后土体产生过大变形，危及基坑周边既有构筑物，或者使锚杆变位，或产生附加应力，危及基坑安全。边坡是指为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程

6、度。按照成因，边坡分为天然斜坡和人工边坡两类，后者又分为开挖边坡和堤坝边坡等。按照物质组成，边坡分为岩体边坡、土体边坡,以及岩、土体复合边坡3种。按照稳定程度，分为稳定边坡、不稳定边坡，以及极限平衡状态边坡。不稳定的天然斜坡和设计坡角过大的人工边坡，在岩、土体重力,水压力，振动力以及其他外力作用下,常发生滑动或崩塌破坏。大规模的边坡岩、土体破坏能引起交通中断，建筑物倒塌，江河堵塞，水库淤填，给人民生命财产带来巨大损失。研究边坡稳定性的目的，在于预测边坡失稳的破坏时间、规模，以及危害程度，事先采取防治措施，减轻地质灾害，使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。从上面

7、可以明显看出边坡和基坑在稳定性分析方面的异同，基坑一般都是后天人工进行开挖，都是都一定的理论基础的，而边坡不同，有很多都是天然的，对于它的稳定性有很多不太确定的因素。基坑的支护结构设计一般指的是深基坑的支护结构设计。支挡结构是深基坑存在的普遍性问题,而软土基坑是其中的难点和争议较多的问题故以下评述中以软土为主,其原则对一般粘性土层为主的基坑支护也大体适用。（1）重力式围护以水泥搅拌桩墙为代表。这种方式首先在上海推广,曾在国内风靡一时,目前又是从上海开始逐渐退出舞台。其原因主要是:a由于软土的强度和摩擦力低,维持稳定要求较大的断面和一定的插入深度,造价已不具备竞争

8、能力。b搅拌桩长度约7m