《深基坑與邊坡工程》課件

深基坑與邊坡工程基坑工程和邊坡工程是建筑施工中的重要組成部分,涉及地質(zhì)勘察、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工等多方面內(nèi)容。本課件將全面介紹這兩類工程的關(guān)鍵知識和實踐應(yīng)用。課程概述課程簡介本課程將深入講解深基坑與邊坡工程的基本概念、設(shè)計原理和施工技術(shù),幫助學生全面掌握相關(guān)知識。課程大綱從深基坑工程特點、分類、支護方式,到邊坡工程的評價指標和分析方法,課程內(nèi)容全面涵蓋了相關(guān)領(lǐng)域。課程目標培養(yǎng)學生深入理解基坑與邊坡工程的設(shè)計原則和關(guān)鍵技術(shù),為今后從事相關(guān)工作打下堅實基礎(chǔ)。深基坑工程的特點1深度大深基坑通常挖掘至地下10米以下,需要重點考慮支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和地下水控制。2周邊環(huán)境復雜深基坑常位于城市中心或繁華地區(qū),需處理好與周圍建筑、設(shè)施、地下管線等的關(guān)系。3施工難度高深基坑施工需要專業(yè)的機械設(shè)備和復雜的支護技術(shù),對施工團隊的專業(yè)水平要求很高。4安全隱患大深基坑工程存在坍塌、涌水等嚴重安全風險,需嚴格的安全管理措施。深基坑工程的分類開敞式深基坑以平面開敞式布置為主，適用于地質(zhì)條件較好、地下水位較淺的地區(qū)。半開敞式深基坑采用圍護支護結(jié)構(gòu)的部分開放式布置，可以有效控制地下水滲入。封閉式深基坑采用完全封閉的圍護支護結(jié)構(gòu),適用于地質(zhì)條件較差、地下水位較高的地區(qū)。順作式深基坑基坑開挖與周圍建筑物基礎(chǔ)施工同步進行,可避免基坑對周邊建筑物的影響。深基坑的支護方式鋼板樁支護利用鋼板樁圍護結(jié)構(gòu)在深基坑周圍形成鋼筋混凝土支護體系,可有效控制變形和穩(wěn)定基坑。這種方式適用于土層均勻、承載力較高的工程。錨桿支護利用錨桿和框架樁形成穩(wěn)定支護結(jié)構(gòu),可有效減小開挖后基坑的水平變形。這種方式適用于軟弱土層的深基坑工程。土釘支護利用土釘和噴錨網(wǎng)形成掛網(wǎng)支護體系,可有效控制基坑開挖過程中的邊坡變形。這種方式適用于軟土或邊坡較陡的深基坑工程。內(nèi)支撐支護利用內(nèi)支撐和框架結(jié)構(gòu)形成內(nèi)支撐支護體系,可有效控制基坑變形。這種方式適用于外界條件受限,無法設(shè)置外部支撐的深基坑工程。支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則穩(wěn)定性支護結(jié)構(gòu)必須足夠穩(wěn)定,能抵抗各種荷載作用,確保整體結(jié)構(gòu)安全。耐久性支護結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的使用壽命,能承受相應(yīng)的環(huán)境腐蝕和磨損。經(jīng)濟性支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)在滿足安全要求的前提下,盡可能降低工程造價?？墒┕ば灾ёo結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)考慮現(xiàn)場條件,確保施工操作簡便、安全、高效。支護結(jié)構(gòu)的材料選擇鋼材鋼材具有高強度、剛度大、加工性能好等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于深基坑支護結(jié)構(gòu)。不同種類的鋼材有不同的適用場景?；炷粱炷量梢袁F(xiàn)場澆筑成型,具有較高的抗壓強度和耐久性,是深基坑支護的常用材料。需根據(jù)實際情況選擇合適的配合比。木材木材具有輕質(zhì)、加工簡單等特點,常用于臨時支護結(jié)構(gòu)。在地下環(huán)境中,木材容易腐爛,因此使用時需注意防腐處理。復合材料玻璃鋼、碳纖維等復合材料性能優(yōu)良,能滿足特殊工況下的支護要求。但成本相對較高,應(yīng)根據(jù)具體情況進行選擇。樁基支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計1選擇合適的樁型根據(jù)地質(zhì)條件和荷載情況選擇H型鋼樁、鋼管樁或者鉆孔灌注樁等2合理布置樁位結(jié)合支護結(jié)構(gòu)布置,合理確定樁間距和排布形式3優(yōu)化樁長設(shè)計根據(jù)基坑深度和地層條件,確定合理的樁長4加強與主體結(jié)構(gòu)的連接通過柱件和檁條等做好樁與主體結(jié)構(gòu)的連接樁基支護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件、基坑深度、荷載情況等,選擇合適的樁型并合理布置。同時需優(yōu)化樁長設(shè)計,并加強與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接,確保整體穩(wěn)定性。錨桿支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計1錨桿設(shè)置合理確定錨桿長度、角度及間距2錨桿布置根據(jù)不同深基坑條件調(diào)整錨桿數(shù)量和布置3錨固體設(shè)計選擇合適的錨固體材料和結(jié)構(gòu)錨桿支護是深基坑支護的常用方式之一。其設(shè)計需要綜合考慮基坑深度、地質(zhì)條件、支護結(jié)構(gòu)等因素,合理確定錨桿的長度、角度和間距,優(yōu)化錨桿的布置方式,并選擇適當?shù)腻^固體材料,確保支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。土釘墻支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計確定土釘參數(shù)結(jié)合場地條件和土層特性,確定土釘長度、間距、傾角等關(guān)鍵參數(shù)。選擇合適材料根據(jù)土釘承載需求,選用鋼筋、高強度水泥等材料進行制造。設(shè)計支護結(jié)構(gòu)將土釘與擋墻、錨桿等結(jié)構(gòu)有機結(jié)合,形成整體受力的支護體系。計算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性采用極限平衡法等方法,對支護結(jié)構(gòu)的安全性能進行全面評估。優(yōu)化設(shè)計方案根據(jù)計算結(jié)果,對參數(shù)進行調(diào)整優(yōu)化,確保支護結(jié)構(gòu)安全可靠?；炷翐鯄χёo結(jié)構(gòu)的設(shè)計1了解地質(zhì)情況首先需要充分了解基坑周邊的地質(zhì)情況,包括土質(zhì)、地下水位等。這對于確定擋墻的規(guī)模和形式很關(guān)鍵。2選擇適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式根據(jù)實際情況,可以選擇重力式、受力式或支撐式混凝土擋墻。每種形式都有其適用的場景和結(jié)構(gòu)特點。3設(shè)計擋墻結(jié)構(gòu)需要計算擋墻的高度、截面尺寸、鋼筋配置等,確保其能抵抗土壓力、水壓力等外部荷載。深基坑涌水的控制1滲水分析與治理通過土質(zhì)分析和滲水計算,掌握深基坑可能出現(xiàn)的涌水問題,并采取有效的防治措施。2降水系統(tǒng)設(shè)計合理規(guī)劃降水系統(tǒng),通過抽水井、真空吸水等方式主動控制地下水位,減少涌水。3防滲與排水在基坑周邊設(shè)置防滲隔離墻,并在基坑內(nèi)部設(shè)置排水溝渠,將滲水引導至排水系統(tǒng)。4應(yīng)急預案制定詳細的涌水應(yīng)急預案,一旦發(fā)生涌水事故,能迅速采取有效的應(yīng)急措施。深基坑的降水方法井點降水法在基坑周圍施工井點,通過抽取地下水來降低基坑內(nèi)地下水位,有效控制地下水涌入。邊坡降水法在基坑邊坡上設(shè)置排水溝和排水孔,引導地下水流出,降低基坑內(nèi)地下水位。真空降水法利用真空抽吸的原理抽取地下水,可以在短時間內(nèi)大幅降低基坑內(nèi)地下水位。降水系統(tǒng)的設(shè)計合理布置深基坑降水系統(tǒng)的設(shè)計需要根據(jù)基坑地質(zhì)條件和水文特征合理布置。合理的排水孔位置和間距可以有效降低地下水位。集中排水采用集中排水的方式可以提高排水效率,集中的排水孔能夠更好地控制地下水位。同時還需考慮排水渠道的設(shè)置。動態(tài)調(diào)整隨著基坑開挖的深度變化,需要動態(tài)調(diào)整排水系統(tǒng),以維持基坑內(nèi)較穩(wěn)定的地下水位。關(guān)鍵是要實時監(jiān)測地下水位變化。確保安全排水系統(tǒng)的設(shè)計還需充分考慮基坑邊坡的穩(wěn)定性,防止水流沖刷造成邊坡失穩(wěn)。同時還要注意防止基坑內(nèi)滲水。深基坑施工安全技術(shù)個人防護深基坑施工作業(yè)時,必須配備安全帽、防塵口罩、反光背心等基本防護裝備,確保施工人員的安全。現(xiàn)場隔離在基坑周圍設(shè)置警示標志和防護欄桿,劃分出安全作業(yè)區(qū)域,避免非作業(yè)人員進入危險區(qū)域。邊坡支護采用合理的支護方式,如樁基、錨桿等,確保邊坡穩(wěn)定,防止坍塌事故的發(fā)生。涌水控制針對基坑的涌水情況,采取適當?shù)慕邓胧?避免積水引發(fā)坍塌或淹沒事故。深基坑支護結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測沉降觀測利用水準儀、傾斜儀等設(shè)備定期測量基坑周邊及支護結(jié)構(gòu)的沉降變形。及時了解支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。位移監(jiān)測利用測距儀、測斜儀等設(shè)備測量支護結(jié)構(gòu)的水平和垂直位移。防止局部失穩(wěn)并預警整體失穩(wěn)。應(yīng)力檢測利用應(yīng)變計等設(shè)備測量支護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力變化。評估結(jié)構(gòu)承載能力并優(yōu)化設(shè)計。滲流監(jiān)測利用滲壓計等設(shè)備監(jiān)測基坑內(nèi)外水位差變化。防止?jié)B流引起的管道破壞和基坑涌水。邊坡工程的分類1自然邊坡由于地質(zhì)作用自然形成的邊坡,如山崖、巖石坡等。需要考慮地質(zhì)災害的風險。2人工邊坡由人工挖掘、填筑形成的邊坡,如公路、鐵路、建筑工程等。需要進行穩(wěn)定性設(shè)計。3河流邊坡位于河流兩岸的邊坡,受水流沖刷的影響較大,需要重點考慮防護措施。4海岸邊坡位于海灣、海岸線附近的邊坡,需要根據(jù)海浪作用設(shè)計防護方案。邊坡穩(wěn)定性的評價指標因素指標說明邊坡幾何形狀邊坡高度、坡度邊坡高度越高、坡度越陡,穩(wěn)定性越差。土石材料性質(zhì)土壤/巖石強度參數(shù)土壤/巖石的抗剪強度和黏聚力直接影響邊坡穩(wěn)定性。水文地質(zhì)條件地下水位、滲流壓力地下水流經(jīng)邊坡會引起浸潤、沖刷,嚴重影響穩(wěn)定性。外荷載地震力、車輛荷載外部荷載作用會加大邊坡變形和滑動風險。邊坡穩(wěn)定性分析方法極限平衡法將邊坡劃分為多個切片,分析每個切片的力平衡,從而確定邊坡的整體穩(wěn)定性。有限元法采用數(shù)值模擬的方式,考慮邊坡的幾何形狀、土體性質(zhì)等因素,全面分析邊坡的應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)。試驗法通過室內(nèi)土樣試驗或現(xiàn)場試驗,直接測試邊坡土體的強度參數(shù),為穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。邊坡支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計設(shè)計目標邊坡支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計旨在提高邊坡穩(wěn)定性,確保施工及使用安全。關(guān)鍵是合理選擇支護方式并對關(guān)鍵部位進行加強。支護結(jié)構(gòu)類型常見邊坡支護結(jié)構(gòu)包括擋土墻、錨桿支護、土釘墻等。需根據(jù)邊坡實際情況和承載需求選擇合適的支護方式。設(shè)計原則滿足穩(wěn)定性要求確保施工安全考慮環(huán)境協(xié)調(diào)性優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式合理控制工程造價關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計時應(yīng)充分考慮邊坡地質(zhì)條件、荷載、排水等因素,做好穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設(shè)計。邊坡防護措施擋土墻通過建筑物支撐來阻擋土體移動,是常用的邊坡防護方式。植被覆蓋在邊坡表面種植草本或喬木植被,可增加坡面抗滑穩(wěn)定性。排水系統(tǒng)通過修建排水溝渠、排水板等,控制邊坡水分含量,增強穩(wěn)定性。土釘加固在邊坡中打入鋼筋或其他材質(zhì)的土釘,可增加抗滑力和抗剪強度。邊坡監(jiān)測的方法位移監(jiān)測利用測量儀器定期監(jiān)測邊坡的位移變化,及時發(fā)現(xiàn)隱患,為邊坡加固提供數(shù)據(jù)支持。應(yīng)力監(jiān)測通過應(yīng)力傳感器監(jiān)測邊坡內(nèi)部應(yīng)力變化,掌握其變化趨勢,為工程分析提供依據(jù)。滲水監(jiān)測利用滲水監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)控邊坡的滲水情況,及時發(fā)現(xiàn)積水問題并采取有效措施。預警系統(tǒng)建立邊坡安全預警系統(tǒng),通過多種監(jiān)測手段及時分析邊坡狀況,發(fā)出預警信號。邊坡施工安全技術(shù)1危險源識別仔細評估施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、環(huán)境因素等,提前發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患。2個人防護配備安全帽、安全帶、防滑鞋等必要的個人防護裝備,確保施工人員安全。3邊坡支護根據(jù)邊坡狀況采取掛網(wǎng)、錨桿支護、加固等措施,確保邊坡穩(wěn)定性。4環(huán)境監(jiān)測實時監(jiān)測邊坡變形、地下水位等數(shù)據(jù),及時發(fā)現(xiàn)問題并采取應(yīng)急措施。基坑與邊坡工程的典型案例華北某污水處理廠該項目位于河北省某地,基坑深度達到20米,采用了樁錨支護結(jié)構(gòu)。工程實施中嚴格控制基坑變形,通過多點監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)異常情況,確保了施工安全。深圳某超高層建筑該項目基坑深度超過50米,采用了大直徑鉆孔灌注樁與錨桿的組合支護方式。施工過程中充分考慮了基坑周邊環(huán)境,通過設(shè)置明渠等措施有效控制了基坑涌水?；优c邊坡工程的常見問題分析工程復雜性基坑和邊坡工程通常涉及復雜的地質(zhì)條件和工程環(huán)境,需要全面考慮各種因素。這給設(shè)計和施工帶來了很大挑戰(zhàn)。安全隱患基坑和邊坡工程存在坍塌、滑坡等安全隱患,需要采取嚴格的安全防護措施。監(jiān)測難度監(jiān)測基坑和邊坡的變形、應(yīng)力等參數(shù)是基坑與邊坡工程的重點難點之一。環(huán)境影響基坑和邊坡工程可能會對周圍環(huán)境和建筑物造成不利影響,需要采取有效措施進行防護?；优c邊坡工程的未來發(fā)展趨勢智能化施工采用自動化機械設(shè)備和BIM技術(shù),提高施工效率和安全性?？沙掷m(xù)發(fā)展注重環(huán)保和資源利用,最大限度減少對環(huán)境的影響。創(chuàng)新材料研發(fā)新型支護材料,如納米材料