第6章

土壓力與土坡穩(wěn)定

主要內(nèi)容6.1土壓力的基本概念6.2朗肯土壓力理論6.3庫侖土壓力理論6.4《地基規(guī)范》推薦計(jì)算方法6.5土坡處治基本理論及穩(wěn)定分析6.6擋土墻設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)知道土壓力的基本概念知道土壓力理論,并能計(jì)算作用在擋土墻上的土壓力會用《地基規(guī)范》推薦方法計(jì)算土壓力知道土坡處治基本理論及土坡穩(wěn)定的概念

會進(jìn)行重力式擋土墻的設(shè)計(jì)重點(diǎn)土壓力的基本概念及朗肯土壓力理論土坡處治基本理論及土坡穩(wěn)定的概念重力式擋土墻的設(shè)計(jì)難點(diǎn)朗肯土壓力理論土坡穩(wěn)定的分析方法

土壓力是指擋土結(jié)構(gòu)物后的填土因自重或自重與外荷載共同作用對擋土結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的側(cè)向壓力。土壓力是擋土結(jié)構(gòu)所承受的主要外荷載，確定作用在擋土結(jié)構(gòu)上土壓力的分布、大小、方向和作用點(diǎn)是保證擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的前提。

擋土墻應(yīng)用舉例a)防止土體坍塌的擋土墻b)地下室側(cè)墻c)橋臺d)散粒材料的擋墻e)板樁

6.1土壓力的基本概念

作用在擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力，按擋土結(jié)構(gòu)的位移方向、大小和墻后填土所處的狀態(tài)，可分為靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力三種。

擋土墻上的三種土壓力a)靜止土壓力b)主動土壓力c)被動土壓力

6.1.1靜止土壓力

如果擋土結(jié)構(gòu)在土壓力作用下不發(fā)生任何位移或轉(zhuǎn)動，墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，這時作用在墻背上的土壓力稱為靜止土壓力

靜止土壓力的分布

靜止土壓力強(qiáng)度（kPa）

每延米的總靜止土壓力（kN/m）

6.1.2主動土壓力

若擋土結(jié)構(gòu)在土壓力作用下背離填土方向移動或轉(zhuǎn)動時，隨著變形或位移的增大，墻后土壓力逐漸減小，當(dāng)達(dá)到某一位移量時，墻后土體將出現(xiàn)滑裂面，處于主動極限平衡狀態(tài)，這時作用在墻背上的土壓力稱為主動土壓力。

用表示主動土壓力強(qiáng)度，用表示總主動土壓力

6.1.3被動土壓力

如果擋土墻在外力作用下向填土方向移動或轉(zhuǎn)動時，墻擠壓土體，墻后土壓力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到某一位移量時，土體也將出現(xiàn)滑裂面，墻后土體處于被動極限平衡狀態(tài)，這時作用在墻背上的土壓力稱為被動土壓力。

用

表示被動土壓力強(qiáng)度，用表示總被動土壓力

試驗(yàn)研究表明，相同條件下，產(chǎn)生被動土壓力所需的位移量

p比產(chǎn)生主動土壓力所需的位移量a要大得多

Ea

Eo

Ep

6.2朗肯土壓力理論

朗肯土壓力理論(1857年)假定擋土結(jié)構(gòu)墻背豎直、光滑，其后填土表面水平并無限延伸。因此，填土內(nèi)任意水平面和墻的背面均為主應(yīng)力面（即這兩個面上的剪應(yīng)力為零），作用于這些平面上的法向應(yīng)力均為主應(yīng)力。

6.2.1主動土壓力

墻后填土任一深度z處的豎向應(yīng)力

z=z為大主應(yīng)力1且數(shù)值不變，主動土壓力強(qiáng)度a（水平向應(yīng)力x=a）為小主應(yīng)力3

主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式黏性土

a=ztan2(45

-

/2)-2ctan(45-

/2)或

無黏性土

a

=ztan2(45

-

/2)

或

分析:1.無黏性土的主動土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高的土壓力呈三角形分布

2.黏性土的主動土壓力強(qiáng)度包括兩部分：一部分是由土的自重引起的側(cè)壓力。另一部分是由黏聚力c引起的負(fù)側(cè)向壓力

黏性土的主動土壓力強(qiáng)度包括兩部分：一部分是由土的自重引起的

側(cè)壓力。另一部分是由黏聚力c引起的負(fù)側(cè)向壓力，這兩部分土壓力疊加的結(jié)果如圖4-5c所示，其中ade部分為負(fù)側(cè)壓力，對墻背是拉力，實(shí)際上墻與土之間沒有拉應(yīng)力，在計(jì)算土壓力時，這部分應(yīng)略去不計(jì)，因此黏性土的土壓力分布實(shí)際上僅是abc部分。

取單位墻長計(jì)算:

臨界深度

6.2.2被動土壓力

當(dāng)擋土墻在外力作用下推擠土體而出現(xiàn)被動極限狀態(tài)時，墻背土體中任一點(diǎn)的豎向應(yīng)力

z=z保持不變且成為小主應(yīng)力3，而x達(dá)到最大值，即p成為大主應(yīng)力1，可以推出相應(yīng)的被動土壓力強(qiáng)度計(jì)算公式

黏性土

無黏性土

式中Kp——被動土壓力系數(shù)，Kp=tan2(45

+

/2)

被動土壓力強(qiáng)度分布圖a)被動土壓力的計(jì)算b)無黏性土壓力的分布c)黏性土壓力的分布

如取單位墻長計(jì)算，則被動土壓力為

黏性土

無黏性土

【

例6-1

】某擋土墻，高6m，墻背直立、光滑，填土面水平。填土為黏性土，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)為：c＝7kPa，

＝22°，γ＝18.5kN/m3。試求主動土壓力及其合力作用點(diǎn)，并繪出主動壓力分布圖。

【解答】墻底處的主動土壓力強(qiáng)度為

a=Htan2(45-

/2)-2ctan(45-

/2)=18.5kN/m3

6m

tan2(45-22

/2)-2

7kPa

tan(45

-22

/2)=41.06kPa臨界深度

主動土壓力

主動土壓力距墻底的距離為

（H-z0）/3=(6-1.12)m/3=1.63m主動土壓力分布如下圖

6.2.3常見情況下的土壓力計(jì)算

1．填土表面作用有均布荷載的情況

當(dāng)擋土墻后填土面上有連續(xù)均布荷載q作用時，填土表面下深度z處的豎向應(yīng)力。若為無黏性土，則z深度處土的主動土壓力強(qiáng)度為，從而得出填土表面A點(diǎn)和墻底B點(diǎn)的主動土壓力強(qiáng)度分別為

2．成層填土

當(dāng)擋土墻后填土由幾種不同的土層組成時:

1）第一層的土壓力按朗肯理論計(jì)算；

2）計(jì)算第二層的土壓力時，將第一層土按重度換算成第二層土相同的當(dāng)量土層，即按第二層土頂面有均布荷載作用進(jìn)行計(jì)算；

3）計(jì)算第三層的土壓力時，將第一層土、第二層土按重度換算成第三層土相同的當(dāng)量土層進(jìn)行計(jì)算；

4）若為更多層時，主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算依次類推。注意:由于各層土的性質(zhì)不同，主動土壓力系數(shù)Ka也不同，因此在土層的分界面上，主動土壓力強(qiáng)度會出現(xiàn)兩個數(shù)值。如圖,以無黏性土為例（其中

1

2、3

2）,各點(diǎn)處的應(yīng)力

【

例6-2

】有一擋土墻，高5m，填土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下：

＝30°，c＝0，γ＝18.5kN/m3，墻背直立、光滑，填土面水平并有均布荷載q＝10kPa，試求主動土壓力Ea及其作用點(diǎn)，并繪出土壓力強(qiáng)度分布圖。

【解答】填土表面的主動土壓力強(qiáng)度

a1=qKa=10kPa×tan2(45-30

/2)=3.33kPa

墻底處的主動土壓力強(qiáng)度

a2=(q+H)Ka=[(10+18.5×5)×tan2(45-30

/2)]kPa=34.17kPa

總主動土壓力

Ea=(

a1+a2)H/2=(3.33+34.17)kPa×5m/2=93.75kN/m土壓力作用點(diǎn)的位置

土壓力分布如下圖所示

【

例6-3

】某擋土墻高Ｈ＝５ｍ，墻背垂直光滑，墻后填土面水平。填土分二層，第一層土：

1＝28°，ｃ1＝0，γ1＝18.5kN/m3，h1＝3ｍ；第二層土：γsat＝21kN/m3，

2＝20°，c2＝10kPa，h2＝2ｍ。地下水位距地面以下3ｍ，試求墻背總側(cè)壓力Ea并繪出側(cè)壓力分布圖。

【解答】計(jì)算主動土壓力系數(shù)Ka1=tan2(45

-

1/2)=tan2(45-28

/2)=0.36Ka2=tan2(45-

2/2)=tan2(45-20

/2)=0.49計(jì)算土壓力強(qiáng)度分布

第一層土頂面處

ao=0第一層土底面處a1上=1h1Ka1=（18.5×3×0.36）kPa=19.98kPa第二層土頂面處

=13.20kPa

第二層土底面處

=23.98kPa

計(jì)算主動土壓力

Ea=[19.98×3/2+(13.20+23.98)×2/2]kN/m=67.15kN/m

計(jì)算靜水壓力強(qiáng)度

w=wh2=(10×2)kPa=20kPa計(jì)算靜水壓力

Ew=(20×2/2)kN/m=20kN/m計(jì)算總側(cè)壓力

E

=Ea

+Ew=67.15+20=87.15kN/m土壓力分布如圖

6.3庫侖土壓力理論

庫侖土壓力理論(1773年)是根據(jù)墻后土體處于極限平衡狀態(tài)并形成一滑動楔體時，從楔體的靜力平衡條件得出的土壓力計(jì)算理論。其基本假設(shè)是:①墻后填土是理想的散粒體（黏聚力c＝０）；②滑動破裂面為通過墻踵的平面。

庫侖土壓力理論與朗肯土壓力理論的區(qū)別是可以解決墻背傾斜、填土表面傾斜的一般土壓力問題。

6.3.1主動土壓力

墻體背離填土方向移動或轉(zhuǎn)動而使墻后土體處于主動極限平衡狀態(tài)

土楔體ABC在以上三力的作用下處于靜力平衡狀態(tài)，由平衡條件可得

其中

當(dāng)墻背垂直（

=0），光滑（=0），填土面水平（

=0）時，式（4-14）變?yōu)镵a=tan2(45-

/2)。由此可見在上述條件下，庫倫主動土壓力公式與朗肯主動土壓力公式相同，說明朗肯理論是庫倫理論的一個特例。

6.3.2被動土壓力擋土結(jié)構(gòu)在外力作用下向填土方向移動或轉(zhuǎn)動

土楔體ABC在以上三力的作用下處于靜力平衡狀態(tài)，由平衡條件可得其中

當(dāng)墻背垂直（

=0），光滑（=0），填土面水平（

=0）時，式（４-16）變?yōu)镵p=tan2(45+

/2)。由此可見在上述條件下，庫倫被動土壓力公式與朗肯被動土壓力公式也相同，再次說明朗肯理論是庫倫理論的一個特例。6.4《地基規(guī)范》推薦計(jì)算方法

《地基規(guī)范》規(guī)定邊坡支擋結(jié)構(gòu)土壓力計(jì)算應(yīng)符合以下規(guī)定：①計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)的土壓力時，可按主動土壓力計(jì)算②邊坡工程主動土壓力應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算其中

其中

主動土壓力增大系數(shù)，土坡高度小于5m時宜取1.0；高度為5~8m時宜取1.1；高度大于8m時宜取1.2

為了避免土壓力系數(shù)的繁瑣計(jì)算，《地基規(guī)范》對墻高H≤5m的擋土墻，當(dāng)填土和排水條件符合規(guī)范規(guī)定時，根據(jù)土類、和β值給出了土壓力系數(shù)Ka的曲線圖。

當(dāng)?shù)叵滤S富時，應(yīng)考慮水壓力的作用。圖中土類、填土質(zhì)量應(yīng)滿足下列要求:

1）Ⅰ類：碎石土，密實(shí)度應(yīng)為中密，干密度大于或等于2.0t/m3；2）Ⅱ類：砂土，包括礫砂、粗砂、中砂，其密實(shí)度應(yīng)為中密，干密度應(yīng)大于或等于1.65t/m3；3）Ⅲ類：黏土夾塊石，干密度應(yīng)大于或等于1.9t/m3；4）Ⅳ類：粉質(zhì)黏土，干密度大于或等于1.65t/m3。

6.5土坡處治基本理論及穩(wěn)定分析

在工程建設(shè)中會涉及大量邊坡問題。對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定分析是土力學(xué)中的經(jīng)典和熱點(diǎn)問題。邊坡穩(wěn)定與否關(guān)系到工程能否順利進(jìn)行和安全使用。是否需要對邊坡進(jìn)行加固，以及采用何種措施，與對邊坡的穩(wěn)定性評價的結(jié)果有關(guān)，而邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)是巖土工程師評價邊坡是否穩(wěn)定的關(guān)鍵依據(jù)。6.5.1邊坡穩(wěn)定性的概念及其主要影響因素

邊坡是指具有傾斜坡面的土體或巖體，由于坡面傾斜，在坡體自重及其他外力作用下，整個坡體有從高處向低處滑動的趨勢，同時，由于坡體土（巖）自身具有一定的強(qiáng)度和人為的工程措施，它會產(chǎn)生阻止坡體下滑的抵抗力。一般來說，若邊坡土體內(nèi)部某一個面上的滑動力超過了土體抵抗滑動的能力，邊坡將產(chǎn)生滑動，即失去穩(wěn)定；如果滑動力小于抵抗力，則認(rèn)為邊坡是穩(wěn)定的。土坡沿著某一滑裂面滑動的安全系數(shù)K的定義

將土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低為確和，則土體沿著此滑裂面每一點(diǎn)都達(dá)到極限平衡，即式中

這種定義安全系數(shù)的方法是將材料的強(qiáng)度指標(biāo)除以K，在計(jì)算中，逐漸增加K使其強(qiáng)度降低，直到使土坡失穩(wěn)為止，相應(yīng)的K就是安全系數(shù)。

K>1，土坡穩(wěn)定；

K<1，土坡失穩(wěn)；

K=1，土坡處于極限狀態(tài)。安全系數(shù)影響邊坡穩(wěn)定性的因素

1）坡體自身材料的物理力學(xué)性質(zhì)2）邊坡的形狀和尺寸，指邊坡的斷面形狀、坡度、高度等

3）邊坡的工作條件，是指邊坡的外部荷載，包括邊坡和坡頂上的荷載、坡后傳遞的荷載，如公路路堤的汽車荷載，水壩后方的水壓力等

4）邊坡的加固措施，是指采取人工措施將邊坡的滑動力傳遞或轉(zhuǎn)移到另一部分穩(wěn)定體中，使整個坡體達(dá)到新的平衡

6.5.2土坡穩(wěn)定分析基本理論

土坡穩(wěn)定性分析的方法較多，但總的說來可以分為兩大類，即以極限平衡理論為基礎(chǔ)的條分法和以彈塑性理論為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算方法，如有限單元法。上述兩類方法都涉及大量繁瑣計(jì)算，目前都可以應(yīng)用專用軟件借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。條分法

瑞典人彼得森（K.E.Petterson）1916年提出

假設(shè)滑動面

土條

求解高次超靜定問題

試算法

最危險滑動面

穩(wěn)定安全系數(shù)K

為了簡化計(jì)算，假定和的合力等于和的合力且作用方向在同一直線上，作用互相抵消。這樣，由土條的靜力平衡條件可得

由于試算的滑動圓心是任意選定的，因此所選滑弧不一定是真正的最危險滑弧。為了求得最危險滑弧，必須選擇若干個滑動圓弧，按上述方法分別算出相應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)K，其中最小安全系數(shù)相應(yīng)的滑弧就是最危險滑弧。

試算計(jì)算工作量很大，目前可用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。在用計(jì)算機(jī)編程計(jì)算邊坡穩(wěn)定時，可先在坡頂上方根據(jù)邊坡特點(diǎn)或工程經(jīng)驗(yàn)，先設(shè)定一可能的圓弧滑動面圓心范圍，畫成正交網(wǎng)格，網(wǎng)格長可根據(jù)精度要求確定，網(wǎng)格交點(diǎn)即為可能的圓弧滑動面的圓心，如下圖所示。對每個網(wǎng)結(jié)點(diǎn)分別采用不同的半徑，用式（4-20）進(jìn)行計(jì)算，得到對應(yīng)該圓心的最危險滑動面。比較全部網(wǎng)結(jié)點(diǎn)的，最小的K值所對應(yīng)的圓心和半徑所確定的圓弧就是所求的邊坡的最危險滑動面。

可能的滑動面細(xì)分小區(qū)域網(wǎng)格

6.5.3人工邊坡的確定

工程中，對于相對簡單的人工邊坡，其坡度的允許值，可按《地基規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定查表確定。1．壓實(shí)填土的邊坡允許值

應(yīng)根據(jù)壓實(shí)填土的厚度、填料的性質(zhì)等因素，按表4-1的數(shù)值確定。表4-1壓實(shí)填土的邊坡允許值

填料類別

壓實(shí)系數(shù)

邊坡允許值

填土厚度H/m

H≤5

5＜H≤10

10＜H≤15

15＜H≤20

碎石、卵石碎石

0.904～0.97

1︰1.25

1︰1.50

1︰1.75

1︰2.00

砂夾石（其中碎石、碎石占全重30%～50%）

1︰1.25

1︰1.50

1︰1.75

1︰2.00

土夾石（其中碎石、碎石占全重30%～50%）

1︰1.25

1︰1.50

1︰1.75

1︰2.00

粉質(zhì)黏土、黏粒含量≥10%的粉土1︰1.50

1︰1.75

1︰2.00

1︰2.25

2．開挖邊坡坡度允許值在山坡整體穩(wěn)定的條件下，土質(zhì)邊坡的開挖，當(dāng)土質(zhì)良好均勻、無不良地質(zhì)現(xiàn)象、地下水不豐富時，其坡度可按表4-2確定。

表4-2土質(zhì)邊坡坡度允許值土的類別

密實(shí)度或狀態(tài)

坡度允許值（高寬比）

坡高在5m以內(nèi)

坡高為5~10m

碎石土

密實(shí)中密稍密

1︰0.35～1︰0.501︰0.50～1︰0.701︰0.75～1︰1.00

1︰0.50～1︰0.751︰0.75～1︰1.001︰1.00～1︰1.25

黏性土

堅(jiān)硬硬塑

1︰0.75～1︰1.001︰1.00～1︰1.25

1︰1.00～1︰1.251︰1.25～1︰1.50

注：1.表中碎石土的充填物為堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)的黏性土；

2.對與砂土或充填物為砂土的碎石土，其邊坡坡度允許值均按自然休止角確定。6.6擋土墻設(shè)計(jì)

6.6.1擋土墻的類型

擋土墻按其結(jié)構(gòu)型式可分為三種主要類型

重力式擋土墻

懸臂式擋土墻

扶臂式擋土墻

錨桿擋土結(jié)構(gòu)a）錨定板擋土墻b）錨桿式擋土墻

6.6.2重力式擋土墻的計(jì)算

設(shè)計(jì)擋土墻時，一般先根據(jù)擋土墻所處的條件(工件地質(zhì)、填土性質(zhì)、荷載情況，以及建筑材料和和施工條件等)憑經(jīng)驗(yàn)初步擬定截面尺寸，然后進(jìn)行擋土墻的各種驗(yàn)算。如不滿足要求，則應(yīng)改變截面尺寸或采取其他措施。擋土墻的計(jì)算內(nèi)容

1.穩(wěn)定性驗(yàn)算（包括抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算和抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算）；2.地基承載力驗(yàn)算（驗(yàn)算方法及要求見第6章）；3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算，驗(yàn)算方法參見《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2001)。

作用在擋土墻上的力

墻身自重

土壓力

基底反力

土壓力

擋土墻的穩(wěn)定性破壞通常有兩種形式:一種是在土壓力作用下繞墻趾O點(diǎn)外傾(見下圖)，對此應(yīng)進(jìn)行傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算；另一種是土壓力作用下沿基底滑移，對此應(yīng)進(jìn)行滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算。進(jìn)行傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算進(jìn)行滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

抗傾覆安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求

當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不滿足式(4-21)的要求時，可采取下列措施加以解決

1)增大擋土墻斷面尺寸，加大G，但將增加工程量；

2)將墻背做成仰斜式，以減少土壓力；

3)在擋土墻后做卸荷臺。

滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算

抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks，應(yīng)滿足下式要求

注:

當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不滿足抗滑動要求時，可采取下列措施:1)增大擋土墻斷面尺寸，加大G；

2)擋土墻底面做砂、石墊層,以加大；

3)擋土墻底做逆坡，利用滑動面上部分反力來抗滑；

4)在軟土地基上，其他方法無效或不經(jīng)濟(jì)時，可在墻踵后加施板，利用拖板上的土重來抗滑，拖板與擋土墻之間用鋼筋連接。

【

例6-4

】某擋土墻高H為6m，墻背垂直光滑(ε=0，δ=0)，填土面水平(β=0)，擋土墻采用毛石和M2.5水泥砂漿砌筑，墻體重度γk=22kN/m3，填土內(nèi)摩擦角

=40°，c=0，填土重度γ=18kN/m3，基底摩擦系數(shù)μ=0.5，地基承載力設(shè)計(jì)值170kPa，試設(shè)計(jì)該擋土墻。

【解析】（1）確定擋土墻的斷面尺寸一般重力式擋土墻的頂寬約為1/12H,底寬宜取(1/3～1/2)H，初步選取頂寬0.6m，底寬b=2.5m。（2）計(jì)算主動土壓力Ea求Ea的大小和作用點(diǎn)（3）計(jì)算擋土墻自重及重心

（4）傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

（5）滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算（6）地基承載力驗(yàn)算

（7）墻身強(qiáng)度驗(yàn)算

6.6.3重力式擋土墻的構(gòu)造措施

1．擋土墻截面尺寸及墻背傾斜形式

一般重力式擋土墻的頂寬約為墻高的1/12，對于塊石擋土墻不應(yīng)小于0.5m，混凝土墻可縮小為0.2～0.4m。底寬約為墻高的(1/3～1/2)。擋土墻的埋置深度，一般不應(yīng)小于0.5m，對于巖石地基應(yīng)將基底埋入未風(fēng)化的巖層內(nèi)。

墻背的傾斜形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工要求綜合考慮確定，從受力情況分析，仰斜墻的主動土壓力最小，而俯斜墻的土壓力最大。從挖填方角度來看，如果邊坡是挖方，墻背采用仰斜較合理，因?yàn)檠鲂眽Ρ晨膳c邊坡緊密貼合；若邊坡是填方，則墻背以垂直或俯斜較合理，因仰斜墻背填方的夯實(shí)施工比較因難。當(dāng)墻前地面較陡時，墻面可取1∶0.05～1∶0.2仰斜坡度，亦可直立。當(dāng)墻前地形較為平坦時，對于中、高擋土墻，墻面坡度可較緩，但不宜緩于1∶0.4，以免增高墻身或增加開挖寬度。仰斜墻背坡度愈緩，主動土壓力愈小，但為避免施工困難，仰斜墻背坡度一般不宜緩于1∶0.25，墻面坡應(yīng)盡量與墻背坡平行。

為了增強(qiáng)擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，可將基底做成逆坡，如圖4-27所示。一般土質(zhì)地基的基底逆坡不宜大于0.1∶1，對巖石地基一般不宜大于0.2∶1。當(dāng)墻高較大時，為了使基底壓力不超過地基承載力設(shè)計(jì)值，可加設(shè)墻趾臺階，其寬高比可取h∶a=2∶1，a不得小于20cm。2．墻后排水措施

擋土墻應(yīng)設(shè)置泄水孔，其間距宜取2～3m，外斜5%，孔眼尺寸不宜小于Ф100mm。墻后要做好濾水層和必要的排水盲溝，在墻頂背后的地面鋪設(shè)防水層。當(dāng)墻后有山坡時，還應(yīng)在坡下設(shè)置截水溝。

3．填土質(zhì)量要求

擋土墻填土宜選擇透水性較大的土，例如砂土、礫石、碎石等，因?yàn)檫@類土的抗剪強(qiáng)度較穩(wěn)定，易于排水。不應(yīng)采用淤泥、耕植土、膨脹黏土等作為填料，填土料中亦不應(yīng)摻雜大的凍結(jié)土塊、木塊或其他雜物。當(dāng)采用黏性土作為填料時，宜摻入適量的塊石，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí)。擋土墻應(yīng)每隔10～20m設(shè)置沉降縫，當(dāng)?shù)鼗凶兓瘯r，宜加設(shè)沉降縫，在拐角處，應(yīng)適當(dāng)采取加強(qiáng)的構(gòu)造措施。

謝謝！第7章場地平整與基坑施工7.1場地平整與土方調(diào)配7.2基坑降水、排水7.3基坑支護(hù)7.4土方開挖與回填

7.1場地平整與土方調(diào)配7.1.1場地平整7.1.2土方調(diào)配7.1.3土方施工機(jī)械

包括一切土的挖掘、填筑、運(yùn)輸?shù)冗^程以及排水降水、土壁支撐等準(zhǔn)備工作和輔助工程。常見的土方工程施工內(nèi)容有：

土方工程的內(nèi)容

⑴場地平整：包括障礙物拆除、場地清理、確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高、計(jì)算挖填土方量、合理進(jìn)行土方平衡調(diào)配等。

⑶土方回填與壓實(shí)：包括土料選擇、運(yùn)輸、填土壓實(shí)的方法及密實(shí)度檢驗(yàn)等。

⑵開挖溝槽、基坑(豎井、隧道、修筑路基、堤壩)：包括測量放線、施工排水降水、土方邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等?；油练介_挖土方工程的施工要求●土方量少、工期短、費(fèi)用??；●因地制宜編制合理的施工方案，預(yù)防流砂、管涌、塌方等事故發(fā)生，確保安全；●要求標(biāo)高、斷面控制準(zhǔn)確；●應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的施工工藝、施工組織和機(jī)械化施工?！裢馏w有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；基坑土方開挖道路土方開挖7.1.1場地平整1.場地設(shè)計(jì)標(biāo)高一般有兩種方法

1．一般方法：如場地比較平緩，對場地設(shè)計(jì)標(biāo)高無特殊要求，可按照“挖填土方量相等”的原則確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高；

2．用最小二乘法原理求最佳設(shè)計(jì)平面：應(yīng)用最小二乘法的原理，不僅可滿足土方挖填平衡、還可做到土方的總工程量最小。

2.場地設(shè)計(jì)標(biāo)高Z0的重要性

場地設(shè)計(jì)標(biāo)高是進(jìn)行場地平整和土方量計(jì)算的依據(jù),也是總圖規(guī)劃和豎向設(shè)計(jì)的依據(jù)。合理地確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高，對減少土方工程量、加速工程進(jìn)度、降低工程造價有著重要意義。

確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)結(jié)合各類影響因素反復(fù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇一個最佳方案。場地平整施工3.Z0的確定原則

●滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊螅弧癯浞掷玫匦?，分區(qū)或分臺階布置，分別確定不同的設(shè)計(jì)標(biāo)高；●考慮挖填平衡，棄土運(yùn)輸或取土回填的土方量最少；●要有合理的泄水坡度(≥2‰)，滿足排水要求；●考慮最高洪水位的影響。分臺階布置確定不同的場地設(shè)計(jì)標(biāo)高考慮挖填平衡設(shè)置不同的場地設(shè)計(jì)標(biāo)高4.Z0的確定步驟（一般方法）

如場地設(shè)計(jì)標(biāo)高無特殊要求時，可根據(jù)挖填土方量平衡的原則確定H0,其步驟如下：

①劃分方格網(wǎng)

方格網(wǎng)邊長a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原則即場地內(nèi)土方的絕對體積在平整前、后相等等高線方格網(wǎng)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算圖用插入法求得H13=251.70②確定各方格網(wǎng)角點(diǎn)高程

●水準(zhǔn)儀實(shí)測；●利用地形圖上相鄰兩等高線的高程，用插入法求得。插入法的圖解法

按每一個方格的角點(diǎn)的計(jì)算次數(shù)（權(quán)數(shù)），即方格的角點(diǎn)為幾個方格共有的情況，確定設(shè)計(jì)標(biāo)高H0的實(shí)用公式為：③按挖填平衡確定設(shè)計(jì)標(biāo)高水準(zhǔn)儀測量確定各角點(diǎn)高程式中z1——

一個方格獨(dú)有的角點(diǎn)標(biāo)高；

z2、z3、z4——

分別為二、三、四個方格所共有的角點(diǎn)標(biāo)高。④

場地設(shè)計(jì)標(biāo)高Z0的調(diào)整

按以上步驟求得的Z0僅為一理論值，還應(yīng)考慮以下因素進(jìn)行調(diào)整，求出Z,i：

●土的可松性影響；

●場內(nèi)挖方和填方的影響；

●場地泄水坡度的影響。未考慮土的可松性影響導(dǎo)致大量的建筑余土需外運(yùn)未考慮場地泄水坡度導(dǎo)致排水不暢雨季工地常被水淹由于土具有可松性，一般填土需相應(yīng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)高，故考慮土的可松性后，場地設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整為：VWVTZ0V,WV,TZ,0Δh理論設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高5.

土的可松性影響

式中：

Δh——土的可松性引起設(shè)計(jì)標(biāo)高的增加值；

VW、VT——按理論設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算的總挖方、總填方體積；

FW、FT——按理論設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算的總挖方或填方區(qū)總面積；

K，s——土的最后可松性系數(shù)。

場地設(shè)計(jì)標(biāo)高Z0是按挖填土方量平衡的原則確定的，但從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，常會將部分挖方就近棄于場外，或就近于場外取土用于部分填方，均會引起挖填土方量的變化，亦需調(diào)整場地設(shè)計(jì)標(biāo)高。其設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整值按下式計(jì)算：

6.

場內(nèi)挖方和填方的影響式中：

Q——場地根據(jù)Z0平整后多余或不足的土方量。場外就近棄土場外借土填方

調(diào)整后的設(shè)計(jì)標(biāo)高是一個水平面的標(biāo)高,而實(shí)際施工中要根據(jù)泄水坡度的要求(單坡泄水或雙坡泄水)計(jì)算出場地內(nèi)各方格網(wǎng)角點(diǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)高。7.場地泄水坡度的影響

場地為單坡泄水時，場地內(nèi)任意點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高為：場地單向泄水坡度示意圖

i

i

場地雙向泄水坡度示意圖

ix

ix

iy

iy

場地為雙坡泄水時，場地內(nèi)任意點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高為：

正負(fù)號的取值：角點(diǎn)在Z

0之上取“＋”，反之取“－”求出Zi’后，可得各方格角點(diǎn)的施工高度Hi

角點(diǎn)編號施工高度hn

1

-0.7243.2442.52自然地面標(biāo)高H

設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn土方方格網(wǎng)圖例若Hi為正值則該點(diǎn)為填方,Hi為負(fù)值則為挖方。（1-6）9.土方量的計(jì)算在土方工程施工之前，通常要計(jì)算土方的工程量。但土方工程的外形往往復(fù)雜，不規(guī)則，要得到精確的計(jì)算結(jié)果很困難。一般情況下，都將其假設(shè)或劃分成為一定的幾何形狀，并采用具有一定精度而又和實(shí)際情況近似的方法進(jìn)行計(jì)算。道路土方開挖基坑土方開挖場地平整計(jì)算步驟1.場地設(shè)計(jì)標(biāo)高確定后，求出平整的場地各角點(diǎn)的施工高度Hi

。2.確定“零線”的位置。確定“零線”的位置，了解整個場地的挖、填區(qū)域分布狀態(tài)。按每個方格角點(diǎn)的施工高度算出填、挖土方量，并計(jì)算場地邊坡的土方量，這樣即得到整個場地的填、挖土方總量。（1）繪出零線

式中：X1、X2——角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離(m)；

h1、h2——相鄰角點(diǎn)的施工高度(m),用絕對值;

a——方格網(wǎng)的邊長(m).

零線位置的確定：先求出方格網(wǎng)中邊線兩端施工高度有“＋”“－”中的零點(diǎn)，將相鄰兩零點(diǎn)連接起來即為零線。零點(diǎn)位置計(jì)算示意

為省略計(jì)算，亦可用圖解法直接求出零點(diǎn)位置。即用尺在各角點(diǎn)標(biāo)出相應(yīng)比例，用尺相接，與方格相交點(diǎn)即為零點(diǎn)位置。

h1+0.30h2-0.20±0551010h7h8+0.7-0.10用尺量出h1＋0.3的刻度用尺量出h2－0.2的刻度兩點(diǎn)連線與方格的交點(diǎn)為零點(diǎn)用尺量出h8－0.1的刻度用尺量出h7＋0.7的刻度兩點(diǎn)連線與方格的交點(diǎn)為零點(diǎn)兩零點(diǎn)連線即為零線

“零線”求出，也就劃出了場地的挖方區(qū)和填方區(qū)，便可按平均高度法計(jì)算各方格的挖、填土方量。土方量計(jì)算的基本方法有平均高度法

和平均斷面法

兩種。㈠平均高度法

⑴四方棱柱體法：將施工區(qū)域劃分為若干個邊長等于a的方格網(wǎng)，每個方格網(wǎng)的土方體積V等于底面積a2乘四個角點(diǎn)高度的平均值，即：（2）計(jì)算場地挖、填土方量四方棱柱體的體積計(jì)算取絕對值方格四個角點(diǎn)，部分是挖方，部分是填方（圖1-5b和c）

角點(diǎn)二填二挖；

角點(diǎn)一填（挖）三挖（填）2.1

土方量計(jì)算的基本方法

⑵三角棱柱體法：將每一個方格順地形的等高線沿對角線劃分為兩個三角形，然后分別計(jì)算每一個三角棱柱體的土方量。三角棱柱體的體積計(jì)算1)．當(dāng)三角形三個角點(diǎn)全部為挖或全部為填時2)．三角形三個角點(diǎn)有填有挖時，零線將三角形分成兩部分，一個是底面為三角形的錐體，一個是底面為四邊形的楔體㈡

平均斷面法基坑、基槽、管溝、路堤的土方量計(jì)算可采用平均斷面法。即：基坑土方量計(jì)算基槽、路堤土方量計(jì)算F1F0F0F1F2F27.1.2土方調(diào)配

⑵土方調(diào)配的原則：力求挖填平衡、運(yùn)距最短、費(fèi)用最省，考慮土方的利用，以減少土方的重復(fù)挖填和運(yùn)輸。

⑴土方調(diào)配的步驟：劃分調(diào)配區(qū)(繪出零線)→計(jì)算調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距(即挖方區(qū)至填方區(qū)土方重心的距離)→確定初始調(diào)配方案→優(yōu)化方案判別→繪制土方調(diào)配圖表。

⑶最優(yōu)調(diào)配方案的確定：最優(yōu)調(diào)配方案的確定，是以線性規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，常用“表上作業(yè)法”求解。步驟如下：用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案最優(yōu)方案判別方案調(diào)整最優(yōu)方案判別繪制土方調(diào)配圖否是土方調(diào)配的步驟

先按下式求出各挖方或填方區(qū)土方重心坐標(biāo)X0、Y0：

⑴計(jì)算各挖、填方調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距填方區(qū)··yH0H0xxOWxOTyOWyOTL0挖方區(qū)式中：

xi、yi——i塊方格的重心坐標(biāo)；

Vi——i塊方格的土方量。V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方區(qū)重心填方區(qū)重心

則填、挖方區(qū)之間的平均運(yùn)距

L0

為：式中：x0T、y0T——填方區(qū)的重心坐標(biāo)；

x0W、y0W——挖方區(qū)的重心坐標(biāo)。

在實(shí)際工作中，亦可用作圖法近似地求出調(diào)配區(qū)的形心位置O代替重心坐標(biāo)，用比例尺量出每對調(diào)配區(qū)的平均運(yùn)距。挖方施工及長距離土方調(diào)運(yùn)⑵

初始調(diào)配方案

下圖為一矩形廣場，圖中小方格內(nèi)的數(shù)字為各調(diào)配區(qū)的土方量，箭桿上的數(shù)字則為各調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距。試求土方調(diào)配最優(yōu)方案。500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方區(qū)編號填方區(qū)編號挖方區(qū)需調(diào)出土方填方區(qū)需調(diào)進(jìn)土方調(diào)配區(qū)間的平均運(yùn)距各調(diào)配區(qū)土方量及平均運(yùn)距

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W1x1150x1270x13100500C,11C,12C,13W2x2170x2240x2390500C,21C,22C,23W3x3260x32110x3370500C,31C,32C,33W4x4180x42100x4340400C,41C,42C,43填方量m380060050019002.3土方調(diào)配

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3,11C,12C,13W2704090500C,21C,22C,23W36011070500C31C32C33W480100C,41C,42C,43填方量m38006005001900

步驟1：選取平均運(yùn)距最小(C22=C43=40)的方格，確定它所對應(yīng)的調(diào)配土方數(shù)，并使其盡可能大。本例選取C43=40，X43=400(W4的全部挖方調(diào)往T3)，X41、X42=0(W4的挖方不調(diào)往T1、T2)，在X41、X42的方格內(nèi)畫上“×”40400××400

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W15070100C,11C,12C,13W2704090C,21C,22C,23W36011070C,31C,32C,33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900

步驟2：重復(fù)步驟1，按平均運(yùn)距由小到大依次計(jì)算X22、X11、X31（C22→C11→C31）

，我們就得到了土方調(diào)配的初始方案。5005001003001004050××××6070110500500500⑶最優(yōu)方案判別

初始調(diào)配方案是按“就近調(diào)配”求得的，它保證了挖填平衡、總運(yùn)輸量是較小的，但不一定是最小的，因此還需進(jìn)行判別。

我們引入“假想價格系數(shù)”求檢驗(yàn)數(shù)λij來判別。首先求出表中各方格的假想價格系數(shù)，有調(diào)配土方的假想價格系數(shù)C，ij=Cij

，無調(diào)配土方的假想價格系數(shù)按下式計(jì)算：

即：構(gòu)成任一矩形的四個方格內(nèi)對角線上的假想價格系數(shù)之和相等。

利用已知的假想價格系數(shù)，我們可逐個求解未知的C，ij。

步驟1：在有調(diào)配土方的方格內(nèi)，C，ij=Cij，將數(shù)據(jù)填入表中;2.3土方調(diào)配

步驟2：按任一矩形的四個方格內(nèi)對角線上的C，ij之和相等，逐個求解未知的C，ij；如：填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W150050×70×10050050W2×7050040×9050040W330060100110100705006011070W4×80×1004004040040填方量m38006005001900－1010006080302.3土方調(diào)配填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W150050701005005010060W2705004090500-10400W330060100110100705006011070W48010040040400308040填方量m38006005001900

步驟3：引入檢驗(yàn)數(shù)λ，按下式求出表中無調(diào)配土方方格的檢驗(yàn)數(shù)(即方格右邊兩小格數(shù)字上下相減，將正負(fù)號填入表中)：

－

λ12出現(xiàn)負(fù)數(shù)說明方案不是最佳方案，需要進(jìn)行調(diào)整。＋＋＋＋＋2.3土方調(diào)配⑷

方案的調(diào)整

步驟2：找出x12的閉回路。其作法是，從x12方格出發(fā)，沿水平或豎直方向前進(jìn)，遇到有數(shù)字的方格作900轉(zhuǎn)彎(也可不轉(zhuǎn)彎)，如果路線恰當(dāng)，有限步后便能回到出發(fā)點(diǎn)。形成一條以有數(shù)字的方格為轉(zhuǎn)角點(diǎn)、用水平或豎直線聯(lián)起來的閉回路。見下表：

T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400①②③④⑤

步驟1：在所有負(fù)檢驗(yàn)數(shù)中挑選一個(一般選最小的)，本例即λ12，將它對應(yīng)的變量

x12作為調(diào)整對象。

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W150070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W330060110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900

步驟3：從空格

X12出發(fā)，沿閉回路（方向任意）行進(jìn)，在各奇數(shù)轉(zhuǎn)角點(diǎn)的數(shù)字中挑出一個最小的（本例即X32=100）將它由X32調(diào)到X12方格中。500100

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m3W15070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W360110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900

步驟4：將“100”數(shù)字填入X12方格中，被調(diào)出的X32為0，同時將閉回路上其它奇數(shù)次轉(zhuǎn)角（X11）方格內(nèi)的數(shù)字都減去100，偶數(shù)次轉(zhuǎn)角（X31）方格內(nèi)的數(shù)字都增加100，使得填、挖方區(qū)的土方量仍然保持平衡。這樣我們就得到了下表中的新調(diào)配方案。40001004002.3土方調(diào)配

填方區(qū)挖方區(qū)T1T2T3挖方量m31005005060W2+7050040+90500400W3400600110100705006070W4+80+100400404003040填方量m38006005001900步驟5：對新調(diào)配方案按“⑵最優(yōu)方案判別”的方法和步驟再進(jìn)行判別和檢驗(yàn)，如仍出現(xiàn)負(fù)數(shù)，則重復(fù)步驟1～4繼續(xù)調(diào)整，如不出現(xiàn)負(fù)數(shù)，方案即是最優(yōu)方案。10070-1020110808050計(jì)算無調(diào)配土方方格的檢驗(yàn)數(shù)λ，無負(fù)數(shù)，方案是最優(yōu)方案。繪出最終土方調(diào)配圖如左所示500500800600500500400W1T1W3400601007040040W4T3W2T2100705004040050

該優(yōu)化方案的土方總運(yùn)輸量為：

Z=400×50＋100×70＋500×40＋400×60＋100×70＋400×40=94000（m3·m）

初始方案的土方總運(yùn)輸量為：

Z=500×50＋500×40＋300×60＋100×110＋100×70＋400×40=97000（m3·m）

調(diào)整后的總運(yùn)輸量減少了3000（m3·m）。7.2基坑降水排水基坑開挖時，流入坑內(nèi)的地下水和地表水如不及時排除，會使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會降低地基的承載力。施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。明排水法一般采用截、疏、抽的方法。

截：在現(xiàn)場周圍設(shè)臨時或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域；抽：在低洼地段設(shè)置集水、排水設(shè)施,然后用抽水機(jī)抽走。疏：在基坑內(nèi)設(shè)置縱橫排水溝，疏通、排干場內(nèi)地表積水；水淹基坑損失慘重工期延誤明溝與集水井排水

在基坑的一側(cè)或四周設(shè)置排水明溝，在四角或每隔20～30m設(shè)集水井,排水溝始終比開挖面低0.4～0.5m，集水井比排水溝低0.5～1m，在集水井內(nèi)設(shè)水泵將水抽排出基坑。適用于土質(zhì)好、地下水量不大的基坑排水。普通與集水井排水法分層明溝排水

當(dāng)基坑土層由多種土層組成,中部夾有透水性強(qiáng)的砂類土?xí)r,為防止上層地下水沖刷基坑下部邊坡,宜在基坑邊坡上分層設(shè)置明溝及集水井。分層明溝排水法溝側(cè)開挖法點(diǎn)擊動畫反鏟挖土深基坑的接力開挖管溝的溝側(cè)開挖

即反鏟停于溝側(cè)，沿溝邊開挖，它可將土棄于距溝較遠(yuǎn)的地方，如裝車則回轉(zhuǎn)角度較小，但邊坡不易控制。溝側(cè)開挖法

一般用于橫挖土層和需將土方卸到離溝邊較遠(yuǎn)的距離時使用。深層明溝排水

當(dāng)?shù)叵禄酉噙B、土層滲水量和排水面積大，為減少大量設(shè)置排水溝的復(fù)雜性，可在基坑內(nèi)的深基礎(chǔ)或合適部位設(shè)置一條縱、長、深的主溝，其余部位設(shè)置邊溝或支溝與主溝連通，通過基礎(chǔ)部位用碎石或砂子作盲溝。適用于深度大的大面積地下室、箱基的基坑施工排水。深層明溝排水法不考慮基坑排水的惡果沙灣電站廠房深基坑排水施工全景施工降水

在含水豐富的土層中開挖大面積基坑時，明溝排水法難以排干大量的地下涌水，當(dāng)遇粉細(xì)砂層時，還會出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿、冒泥、涌砂現(xiàn)象，不僅基坑無法挖深，還可能造成大量的水土流失、邊坡失穩(wěn)、地面塌陷，嚴(yán)重者危及鄰近建筑物的安全。基坑底低于地下水位時基底會不停的滲水人工降水方法主要有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)，統(tǒng)稱井點(diǎn)降水。

遇有此種情況時應(yīng)采用井點(diǎn)降水的人工降水方法施工井點(diǎn)降水的作用減小橫向荷載防止流砂防止涌水穩(wěn)定邊坡防止塌方防止管涌防止地下水涌入基坑防止地下水的滲流引起邊坡塌方消除地下水的水位差,防止坑底的管涌降水后,使板樁減少了橫向荷載消除地下水的滲流,也就防止流砂現(xiàn)象降低地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土的承載能力!輕型井點(diǎn)降水輕型井點(diǎn)是沿基坑四周將井點(diǎn)管埋入蓄水層內(nèi)，利用抽水設(shè)備將地下水從井點(diǎn)管內(nèi)不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。適用于滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中。

降水深度：單級井點(diǎn)3～6m，多級井點(diǎn)6～12m。輕型井點(diǎn)法降低地下水位全貌圖基坑輕型井點(diǎn)降水⑴輕型井點(diǎn)的設(shè)備

由管路系統(tǒng)（濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管）和抽水設(shè)備（真空泵、離心泵和水氣分離器）組成。輕型井點(diǎn)工作原理及濾管構(gòu)造見圖：

輕型井點(diǎn)設(shè)備工作原理濾管構(gòu)造井點(diǎn)管⑵輕型井點(diǎn)的平面布置

①單排布置：當(dāng)基坑(槽)寬度＜6m、降水深度≯5m時可采用單排布置。井點(diǎn)管應(yīng)布置在地下水的上游一側(cè)，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度B。

②雙排布置：當(dāng)基坑(槽)寬度＞6m時采用。單排布置

③環(huán)型或U型布置：當(dāng)基坑面積較大時，應(yīng)采用環(huán)型布置（考慮施工機(jī)械進(jìn)出基坑時宜采用U型布置）。雙排布置環(huán)型布置U型布置

●采用雙排、環(huán)型或U型布置時，位于地下水上游一排的井點(diǎn)間距應(yīng)小些，下游井點(diǎn)的間距可大些。

●如采用U形布置，則井點(diǎn)管不封閉的一段應(yīng)在地下水的下游方向。地下室電梯井局部二次降水井點(diǎn)降水不到位的基坑基礎(chǔ)施工至地下水位以上施工降水方可停止⑶輕型井點(diǎn)的高程布置

輕型井點(diǎn)降水深度一般≯6m。井點(diǎn)管埋置深度H(不包括濾管)，可按下式計(jì)算：

●如H值小于降水深度6m時，則可用一級井點(diǎn)；●當(dāng)H值稍大于6m時，如降低井點(diǎn)管的埋置面可滿足降水深度要求時，仍可用一級井點(diǎn)降水；

一級輕型井點(diǎn)高程布置輕型井點(diǎn)的高程布置

●在確定井點(diǎn)管埋置深度時，還應(yīng)考慮井點(diǎn)管露出地面0.2～0.3m，濾管必須埋在透水層內(nèi)?！癞?dāng)一級井點(diǎn)達(dá)不到降水深度要求時，則可采用二級井點(diǎn)?；佣壿p型井點(diǎn)降水地下室三級井點(diǎn)降水二級輕型井點(diǎn)降水⑷輕型井點(diǎn)的設(shè)計(jì)及計(jì)算

井點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)掌握施工現(xiàn)場地形圖、水文地質(zhì)勘察資料、基坑的施工圖設(shè)計(jì)等資料。

設(shè)計(jì)內(nèi)容除進(jìn)行井點(diǎn)系統(tǒng)的平面布置和高程布置外,尚應(yīng)進(jìn)行涌水量的計(jì)算，確定井管數(shù)量及井距，選擇抽水設(shè)備等工作。⑸輕型井點(diǎn)的埋設(shè)程序

排放總管→埋設(shè)井點(diǎn)管→用彎聯(lián)管將井點(diǎn)與總管接通→安裝抽水設(shè)備。

排放總管埋設(shè)井點(diǎn)管接通彎聯(lián)管⑹防范井點(diǎn)降水不利影響的措施

井點(diǎn)降水必然會形成降水漏斗，從而導(dǎo)致周圍土壤固結(jié)并引起地面沉陷，為減少井點(diǎn)降水對周圍建筑物及地下管線造成影響，可在井點(diǎn)線外4～5m處設(shè)置回灌井點(diǎn)，將井點(diǎn)中抽出水經(jīng)沉淀后用壓力注入回灌井中，形成一道水墻。

設(shè)置擋土帷幕也可減少井點(diǎn)降水引起的不利影響。回灌井點(diǎn)水位圖回灌井點(diǎn)布置設(shè)置擋土帷幕減少不利影響管井井點(diǎn)

管井井點(diǎn)由濾水井管、吸水管和抽水機(jī)組成。管井埋設(shè)的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距10～50m，最大埋深可達(dá)10m，管井距基坑邊緣距離≮1.5m(沖擊鉆成孔)或3m(鉆孔法成孔)，適用于降水深度3～5m、滲透系數(shù)為20～200m/d的基坑中施工降水。管井井點(diǎn)設(shè)備簡單、排水量大、易于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。管井埋設(shè)管井填充濾料管井抽排水施工

如需降水深度較大，可采用深井井點(diǎn),適用于降水深度＞15m、滲透系數(shù)為10～250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。管井井點(diǎn)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)管井小井管井深井井點(diǎn)PVC簡易管井噴射井點(diǎn)

是在井點(diǎn)管內(nèi)設(shè)特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機(jī)向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流,將地下水抽出排走。其降水深度可達(dá)8～20m。噴射井點(diǎn)平面布置噴射井點(diǎn)豎向布置電滲井點(diǎn)電滲井點(diǎn)構(gòu)造與布置

電滲井點(diǎn)以井點(diǎn)管作負(fù)極，打入的鋼筋作正極，通入直流電后，土顆粒自負(fù)極向正極移動，水則自正極向負(fù)極移動而被集中排出。本法常與輕型井點(diǎn)或噴射井點(diǎn)結(jié)合使用。噴射井點(diǎn)與電滲井點(diǎn)在一般工程中的應(yīng)用較少!7.3基坑支護(hù)7.3.1邊坡穩(wěn)定

土方開挖過程中,土壁是由土體內(nèi)磨擦阻力和粘結(jié)力保持平衡而穩(wěn)定。一旦土體失去平衡(俗稱失穩(wěn)),土體就會塌方,這不僅會造成人身安全事故、影響工期,有時還會危及附近的建(構(gòu))筑物。

⑴邊坡過陡；

⑵雨水、地下水滲入基坑;

⑶基坑上口邊緣堆載過大;

⑷土方開挖順序、方法未遵守“從上至下、分層開挖；開槽支撐、先撐后挖”的原則。1造成邊坡失穩(wěn)的原因基坑塌方搶險救人2邊坡留設(shè)

合理地選擇基坑、溝槽、路基、堤壩的開挖斷面并留設(shè)邊坡,是減少土方量的有效措施。邊坡的表示方法為

1:m，即：土方邊坡坡度＝h／b

＝1／(b

／h)＝1:m式中

m=b/h

，稱為坡度系數(shù)。其意義為：當(dāng)邊坡高度已知為h時，其邊坡寬度則等于mh。自然放坡的坡率允許值邊坡土類別狀態(tài)坡率允許值（高寬比）坡高小于5m坡高5～10m碎石土密實(shí)1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75中密1:0.50～1:0.751:0.75～1:1.00稍密1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25黏性土堅(jiān)硬1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25硬塑1:1.00～1:1.251:1.25～1:1.50邊坡坡度應(yīng)根據(jù)不同的挖填高度、土的工程性質(zhì)及工程特點(diǎn)而定，既要保證土體穩(wěn)定和施工安全，又要節(jié)省土方。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻且無地下水，其放坡的坡度系數(shù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)確定,無經(jīng)驗(yàn)時可按下表確定：注：表中碎石土的填充物為堅(jiān)硬或硬塑的黏性土。留設(shè)邊坡需考慮的因素

挖填高度：高度大則坡度系數(shù)大，反之坡度系數(shù)小，甚至不放坡；

土的工程性質(zhì)：土的類別、含水量，有無地下水等。土的類別低(密度小)、含水量大，則坡度系數(shù)大；反之坡度系數(shù)小；

施工特點(diǎn)：坡頂是否有荷載？施工季節(jié)及施工期長短？

人工作業(yè)還是機(jī)械作業(yè)？坡頂有荷載(尤其是動荷載)、使用時間長、跨越冬雨季施工的邊坡應(yīng)留有充足的安全系數(shù)規(guī)范的邊坡留設(shè)1規(guī)范的邊坡留設(shè)27.3.2基坑(槽)支護(hù)

一級基坑：重要工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)合一工程，開挖深度＞10m，臨近建筑物、重要設(shè)施在開挖深度以內(nèi)；開挖影響范圍內(nèi)有歷史或近代優(yōu)秀建筑、重要管線需嚴(yán)加保護(hù)；

三級基坑：開挖深度＜7m，且無特別要求的基坑；

二級基坑：不屬于一級或三級的其它基坑?；宇悇e支護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂位移支護(hù)結(jié)構(gòu)墻體最大位移地面最大沉降一級基坑305030二級基坑608060三級基坑80100100基坑變形的監(jiān)控值mm

1基坑的分級2基槽支護(hù)

基(溝)

槽開挖一般采用橫撐式土壁支撐?？煞譃樗綋跬涟寮按怪睋跬涟鍍纱箢悺ｉg斷式水平擋土板支撐垂直擋土板式支撐

對松散、濕度大的土可用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達(dá)5m。連續(xù)式水平擋土板支撐3一般基坑支護(hù)

深度不大的三級基坑，當(dāng)放坡開挖有困難時，可采用短柱橫隔板支撐、臨時擋土墻支撐、斜柱支撐、錨拉支撐等支護(hù)方法。簡易支護(hù)放坡開挖的基坑，當(dāng)部份地段放坡寬度不夠時，可采用短柱橫隔板支撐、臨時擋土墻支撐等簡易支護(hù)方法進(jìn)行基礎(chǔ)施工臨時擋土墻支撐短柱橫隔板支撐2斜柱支撐先沿基坑邊緣打設(shè)柱樁，在柱樁內(nèi)側(cè)支設(shè)擋土板并用斜撐支頂，擋土板內(nèi)側(cè)填土夯實(shí)。適用于深度不大的大型基坑使用。3錨拉支撐先沿基坑邊緣打設(shè)柱樁，在柱樁內(nèi)側(cè)支設(shè)擋土板，柱樁上端用拉桿拉緊，擋土板內(nèi)側(cè)填土夯實(shí)。適用于深度不大、不能安設(shè)橫(斜)撐的大型基坑使用。斜柱支撐錨拉支撐基坑打設(shè)柱樁4深基坑支護(hù)深基坑支護(hù)的基本要求●確保支護(hù)結(jié)構(gòu)能起擋土作用,基坑邊坡保持穩(wěn)定；●確保相鄰的建(構(gòu))筑物、道路、地下管線的安全,不因土體的變形、沉陷、坍塌受到危害；●通過排降水,確保基礎(chǔ)施工在地下水位以上進(jìn)行蘇州市土地交易中心基坑支護(hù)工程常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系排樁式土釘墻錨桿支護(hù)鋼管樁挖孔灌注樁鋼板樁板墻式板樁式組合式粉體噴射注漿樁墻鉆孔灌注樁高壓噴射注漿樁墻深層攪拌水泥土樁墻逆作拱墻式邊坡穩(wěn)定式排樁與板墻式水泥擋土墻式現(xiàn)澆地下連續(xù)墻灌注樁與水泥土樁結(jié)合加筋水泥土圍護(hù)墻型鋼橫擋板1

排樁支護(hù)適于開挖面積大、深度＞6m、不允許放坡、鄰近有建(構(gòu))筑物的基坑支護(hù)

開挖前在基坑周圍設(shè)置砼灌注樁，樁的排列有間隔式、雙排式和連續(xù)式，樁頂設(shè)置砼連系梁或錨樁、拉桿。施工方便、安全度好、費(fèi)用低。懸臂樁的間隔式排樁支護(hù)擋土灌注樁排樁支護(hù)樁頂連系梁又稱冠梁懸臂支護(hù)樁鋼筋砼灌注樁的排列方式北京神華大廈基坑的交錯相間排樁支護(hù)2土釘墻支護(hù)土釘支護(hù)施工工藝：

⑴開挖工作面人工洛陽鏟成孔沖擊式鋼管成孔土層錨桿鉆機(jī)成孔

⑵噴射第一層砼

⑶土釘成孔噴射第一層砼

⑷安設(shè)土釘、注漿

⑸掛鋼筋網(wǎng)、噴射砼面層掛鋼筋網(wǎng)噴射第一層砼面板噴射第一層砼面板進(jìn)入下一層土釘支護(hù)安設(shè)土釘、注漿3錨桿支護(hù)錨桿支護(hù)施工工藝沖擊式鉆機(jī)造孔旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)造孔錨桿造孔近景

⑴造孔：包括鉆機(jī)就位、施鉆成孔、清孔三個作業(yè)步驟。造孔用沖擊式鉆機(jī)、旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)或旋轉(zhuǎn)式?jīng)_擊鉆機(jī)，偏心鉆機(jī)跟進(jìn)護(hù)壁套管方式鉆進(jìn)，造孔須干鉆，嚴(yán)禁水鉆；考慮沉渣厚度，孔底應(yīng)超鉆30～50mm；成孔后高壓風(fēng)清洗孔壁，以保證砂漿與孔壁的粘結(jié)力。制作完畢的錨索⑵錨桿的制作與安裝包括下料、除銹防腐、焊接導(dǎo)向錐、綁扎、入孔六個步驟。錨索入孔導(dǎo)向錐起入孔導(dǎo)向作用緊箍環(huán)自由段外套塑料管錨索預(yù)留長度注漿拉桿的預(yù)應(yīng)力張拉錨桿逐層向下支護(hù)施工⑶灌漿

基坑錨桿常采用埋管式灌漿的一次灌漿法；當(dāng)土體松散或巖石破碎易發(fā)生漏漿時采用二次灌漿法。制漿

⑷預(yù)應(yīng)力張拉及封錨：4

擋土灌注樁與土層錨桿結(jié)合支護(hù)冠梁懸臂支護(hù)樁錨桿及橫撐5鋼板樁支護(hù)

當(dāng)基坑較深、地下水位較高且未施工降水時，采用板樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，既可擋土、防水，還可防止流砂的發(fā)生。U型鋼板樁鋼板樁水上圍堰無錨板樁從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結(jié)束中途不停頓。打法簡便、快速，但單塊打入易向一邊傾斜，累計(jì)誤差不易糾正,壁面平直度也較難控制。鋼板樁入土U型板樁的相互連接無錨板樁的單獨(dú)打入法有錨板樁的雙層圍檁插樁法有錨板樁的雙層圍檁插樁法6地下連續(xù)墻支護(hù)銑削鉆成槽機(jī)

先建造鋼筋砼地下連續(xù)墻,達(dá)到強(qiáng)度后在墻間用機(jī)械挖土。該支護(hù)法剛度大、強(qiáng)度高,可擋土、承重、截水、抗?jié)B,可在狹窄場地施工,適于大面積、有地下水的深基坑施工。連續(xù)墻抓斗—成槽機(jī)槽段的連接導(dǎo)墻施工成槽機(jī)抓土鋼筋籠起吊鋼筋籠入槽連續(xù)墻砼澆筑鎖口管起拔進(jìn)入第二槽段施工亦可用吊車起拔兩邊是鎖口管7

擋墻＋內(nèi)撐支護(hù)大型深基坑的鋼管對撐支護(hù)鋼筋砼構(gòu)架式內(nèi)撐支護(hù)⑴鋼管內(nèi)支撐鋼管內(nèi)支撐的地面拼裝大型深基坑的擋墻＋鋼管內(nèi)支撐支護(hù)地鐵車站的多道鋼管對撐支護(hù)大型深基坑的鋼管角撐擋墻的腰梁⑵鋼筋砼內(nèi)支撐內(nèi)支撐下的基礎(chǔ)工程施工就地制作鋼筋砼內(nèi)支撐內(nèi)支撐下挖樁間土方格構(gòu)式立柱深基坑邊坡支護(hù)坍塌事故排樁支護(hù)基坑失穩(wěn)破壞膨脹土基坑失穩(wěn)破壞上海在建13層樓房整體倒塌

6月27日6時左右，上海棟在建13層住宅樓整體倒塌。兩側(cè)壓力差產(chǎn)生的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力

7.4

土方開挖與回填

推土機(jī)操縱靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)方便、所需工作面小、行駛速度快，能爬300左右的坡。適用于場地平整、開挖深度不大的基坑、移挖作填、填筑堤壩、回填基坑和基槽土方、為鏟運(yùn)機(jī)助鏟、為挖掘機(jī)清理集中余土和創(chuàng)造工作面，修路開道、牽引其它無動力施工機(jī)械，大馬力推土機(jī)還可犁松堅(jiān)巖。1.推土機(jī)施工TQ230G全液壓高原推土機(jī)

TY320C前鏟后犁推土機(jī)土方推送移挖作填水中清碴平整場地

提高推土機(jī)生產(chǎn)效率的方法⑴下坡推土順地面坡勢沿下坡方向推土，可增大鏟刀切土深度和運(yùn)土數(shù)量，縮短推土?xí)r間