1.3.1 土方边坡
在开挖基坑、沟槽或填筑路堤时，为了防止塌方，保证施工安全及边坡稳定，其边沿应考虑放坡。土方边坡的坡度以其高度h与底宽b之比表示（图1－10），即
式中：m＝b／h，称为边坡系数。
边坡的坡度应根据不同的填挖高度、土的物理力学性质、工作的重要性、边坡附近地面堆载情况由设计确定。在满足土体边坡稳定的条件下，可做成直线形和折线形边坡，以减少土方施工量。
图1－10 土方边坡
根据《土方和爆破工程施工及验收规范》规定，当地下水位低于基底，在湿度正常的土层中开挖基坑（槽）或管沟，且敞露时间不长时，可做成直立壁（不放坡）不加支撑，但挖方深度不宜超过下列规定：
密实、中密的砂土和碎石类土（充填物为砂土）：1.0m；
硬塑、可塑的粉土及粉质黏土：1.25m；
硬塑、可塑的黏土和碎石类土（充填物为黏性土）：1.5m；
坚硬的黏土：2m。
基坑（槽）或管沟挖好后应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。
当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1－3的规定。
表1－3 深度在5m内的基坑（槽）、管沟边坡的最陡坡度
续表1－3
注：①静载指堆土或堆放材料等，动载指机械挖土或汽车运输作业等。静载或动载距挖方边缘的距离在0.8m以外，且堆土和堆放材料高度不超过1.5m。
②当有成熟施工经验时可不受本表限制。
当基坑放坡高度较大，施工期和暴露时间较长，或岩土质较差，易于风化、疏松或滑坍，为防止基坑边坡因气温变化或失水过多而风化或松散，或防止坡面受雨水冲刷而产生溜坡现象，应根据土质情况和实际条件采取边坡保护措施，以保护基坑边坡的稳定。常用的基坑坡面保护方法有以下几种：
1）薄膜覆盖或砂浆覆盖法
对基础施工期较短的临时性基坑边坡，采取在边坡上铺塑料薄膜，在坡顶及坡脚用草袋或编织袋装土压住或用砖压住；或在边坡上抹水泥砂浆2～2.5cm厚保护。为防止薄膜脱落，在上部及底部搭盖不应少于80cm，同时在土中插适当锚筋连接，在坡脚设排水沟（图1－11（a））。
2）挂网或挂网抹面法
图1－11 基坑边坡护面方法
1—塑料薄膜；2—草袋或编织袋装土；3—插筋φ10～12mm；4—抹M5水泥砂浆；5—20号钢丝网；6—C15喷射混凝土；7—C15细石混凝土；8—M5砂浆砌石；9—排水沟；10—土堤；11—φ4～6mm钢筋网片，纵横间距250～300mm
对基础施工期短，土质较差的临时性基坑边坡，可在垂直坡面楔入直径10～12mm，长40～60cm插筋，纵横间距1m，上铺20号钢丝网，上下用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土或砂压住，或者再在钢丝网上抹2.5～3.5cm厚的M5水泥砂浆（配合比为水泥∶白灰膏∶砂＝1∶1∶1.5）。在坡顶坡脚设排水沟（图1－11（b））。
3）喷射混凝土或混凝土护面法
对邻近有建筑物的深基坑边坡，可在坡面垂直楔入直径10～12mm、长40～50cm的插筋，纵横间距1m，上铺20号钢丝网，在表面喷射40～60mm厚的C15细石混凝土直到坡顶和坡脚；亦可不铺钢丝网，而坡面铺φ4～6 mm＠250～300 mm钢筋网片，浇筑50～60mm厚的细石混凝土，表面抹光（图1－11（c））。
4）土袋或砌石压坡法
对深度在5m以内的临时基坑边坡，在边坡下部用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土堆砌或砌石压住坡脚。边坡高3m以内可采用单排顶砌法；5m以内，水位较高，用二排顶砌或一排一顶构筑法，保持坡脚稳定。在坡顶设挡水土堤或排水沟，防止冲刷坡面，在底部做排水沟，防止冲坏坡脚（图1－11（d））。
开挖基坑（槽）时，如地质条件及周围条件允许，优先采用放坡开挖。必要时按前述边坡保护方法对边坡进行相应保护，这种方法简单经济，在空旷地区或周围环境允许、土质较好时，能保证边坡稳定的条件下应优先选用。但随着城市建设的快速发展，地下工程越来越多。高层建筑的多层地下室、地铁车站、地下车库、地下商场和地下人防工程等施工时都需开挖较深的基坑。在城市中心地带、建筑物稠密地区往往不具备放坡开挖的条件，因此就应该采用合理的土方支护施工方法进行开挖。
1.3.2 基槽和管沟的支撑方法
土壁支撑根据基坑（槽）及其深度和平面宽度大小采用不同的形式。在开挖较窄的基槽和管沟时，多用横撑式支撑（图1－12）。横撑式土壁支撑根据挡土板设置的不同，分为水平挡土板式和垂直挡土板式。前者又可分为断续式和连续式。断续式水平挡土板支撑在湿度小的黏性土及挖土深度小于3 m时采用；连续式水平挡土板支撑用于较潮湿的松散粒的土，挖土深度可达5m。垂直挡土板支撑用于松散的和湿度很高的土，挖土深度不限。
图1－12 横撑式支撑
1—水平挡土板；2—立柱；3—工具式横撑；4—垂直挡土板；5—横木；6—调节螺栓
1.3.3 基坑支护
支护结构一般由具有挡土、止水功能的围护结构和维持围护结构平衡的支撑结构两部分组成。支护结构类型很多，按受力不同可分为重力式支护结构、非重力式支护结构、边坡稳定式支护；按围护结构工作机理和维护墙的形式可分为水泥土挡墙式、排桩与板墙式、边坡稳定式等。(www.xing528.com)
1）水泥土挡墙式
水泥土挡墙式，依靠其本身自重和刚度保护坑壁，一般不设支撑，特殊情况下经采取措施后亦可局部加设支撑。
（1）深层搅拌水泥土桩墙
深层搅拌水泥土桩墙是采用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理—化学反应，使软土硬化成整体性的并有一定强度的挡土、防渗墙。
水泥土围护墙的优点：施工时无振动、无噪声、无污染；具有挡土、挡水的双重功能，隔水性能好，基坑外不需人工降水；开挖时不需设支撑和拉锚，便于机械化快速挖土；适用于开挖4～8m深的基坑；由于其水泥用量少，一般比较经济。
水泥土加固体的强度取决于水泥掺入比（水泥重量与加固土体重量的比值），常用的水泥掺入比为12%～14%。水泥土围护墙的强度以龄期1个月的无侧限抗压强度为标准，应不低于0.8MPa。水泥土围护墙未达到设计强度前不得开挖基坑。
深层搅拌水泥土桩墙属重力式挡墙，深度大时可在水泥土中插入加筋杆件，形成加筋水泥挡土墙，必要时还可辅以内支撑等。此种结构特别适用于软土地区。
（2）旋喷桩挡墙
旋喷桩挡墙又称为高压喷射注浆法，是利用工程钻机钻孔至设计标高后，将钻杆从地基深处逐渐上提，同时利用安装在钻杆端部的特殊喷嘴，向周围土体喷射固化剂，将软土与固化剂强制混合，使其胶结硬化后在地基中形成直径均匀的圆柱体。该固化后的圆柱体称为旋喷桩。桩体相连形成帷幕墙，用作支护结构（图1－13）。
2）排桩与板墙式
（1）钢板桩
钢板桩常见的有槽钢钢板桩、热轧锁口钢板桩等。
槽钢钢板桩是一种简易的钢板桩围护墙，由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长6～8m，型号由计算确定。打入地下后顶部接近地面处设一道拉锚或支撑。由于其截面抗弯能力弱，一般用于深度不超过4m的基坑。由于搭接处不严密，一般不能完全止水。如果地下水位高，需要时可用轻型井点降低地下水位。一般只用于一些小型工程。其优点是材料来源广，施工简便，可以重复使用。
图1－13 旋喷桩挡墙
热轧锁口钢板桩的形式有U形、L形、一字形、H形和组合型，建筑工程中常用前两种。钢板桩由于一次性投资大，施工中多为租用，用后拔出归还。
钢板桩的优点是材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便；有一定的挡水能力（小趾口者挡水能力更好）；可多次重复使用；一般费用较低。其缺点是一般的钢板桩刚度不够大，用于较深的基坑时支撑（或拉锚）工作量大，否则变形较大；在透水性较好的土层中不能完全挡水；拔除时易带土，如处理不当会引起土层移动，可能危害周围环境。常用的U形钢板桩，多用于周围环境要求不高的深5～8m的基坑，视支撑（拉锚）加设情况而定。钢板桩支护结构见图1－14所示。
图1－14 常用锁口的钢板桩截面型式
1—围檩桩；2—围檩；3—两端先打入的定位钢板桩
（2）钢筋混凝土桩排桩挡墙
目前常用的钢筋混凝土桩排桩挡墙，桩体常用灌注桩（图1－15）。刚度较大，抗弯能力强，变形相对较小，有利于保护周围环境，价格较低，经济效益较好。宜用于开挖深度7～12m的基坑。排桩主要有钻孔灌注桩和人工挖孔桩等桩型。因为灌注桩为间隔排列，因此它不具备挡水功能，需另做挡水帷幕。我国应用较多的是厚1.2m的水泥土搅拌桩作为挡水帷幕。
图1－15 灌注钢筋混凝土桩挡墙
桩的间距、埋入深度和配筋由设计根据结构受力和基坑底部稳定计算确定，桩径一般为φ600～1 100mm，密排式灌注桩间距为100～150mm（常用），间隔式灌注桩间距为1m左右（适用于黏土、砂土和地下水较低的土层）。施工时应采取间隔施工的方法，避免由于土体扰动而对已浇注桩带来影响；排桩顶部通常需做加固处理，加强桩的整体受力。
（3）地下连续墙
地下连续墙是在基坑开挖之前，用特殊挖槽设备在泥浆护壁之下开挖深槽，然后下钢筋笼、浇筑混凝土形成的地下土中的混凝土墙，目前已成为深基坑的主要支护结构挡墙之一。常用的厚度为600mm、800mm、1 000mm，也可施工厚度为450mm。
常用的施工是在开挖的基坑周围先建造混凝土或钢筋混凝土地下连续墙，达到强度后，在墙中间用机械或人工挖土，直至要求深度。跨度、深度很大时，可在内部加设水平支撑及支柱。用于逆作法施工，每下挖一层，将下一层梁、板、柱浇筑完成，以此作为地下连续墙的水平框架支撑。如此循环作业，直到地下室的底层全部挖完土，浇筑完成。
地下连续墙适用于开挖较大，较深（＞10m），有地下水，周围有建筑物、公路的基坑，作为地下结构外墙的一部分，或用于高层建筑的逆作法施工，作为地下室结构的部分外墙。
地下连续墙用作围护墙的优点是：施工时对周围环境影响小，能紧邻建（构）筑物等进行施工；刚度大，整体性好，变形小，能用于深基坑；处理好接头能较好地抗渗止水；如用逆作法施工，可实现两墙合一，能降低成本。地下连续墙如单纯用作围护墙，只为施工挖土服务，则成本较高；泥浆需妥善处理，否则影响环境（图1－16）。
图1－16 地下连续墙支护
3）边坡稳定式
土钉墙是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动起挡土作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定。
施工时，在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成孔，孔内放钢筋并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射C20厚80～200mm的混凝土，使土体、钢筋与喷射混凝土面板结合，成为深基坑土钉支护。基坑坡面可以竖直90°，也可以80°左右，土钉长度按计算确定。适用于地下水位以上或经降水措施后的杂填土、普通黏土或非松散性的砂土，在我国北方、南方应用都较普遍。基坑深度一般在15m以下，国内资料表明土钉支护已做到18m（图1－17）。
土钉墙用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。目前在软土场地亦有应用。钻孔机具一般宜选用体积较小、重量较轻、装拆移动方便的机具，常用的有锚杆钻机、地质钻机和洛阳铲。其中洛阳铲是传统的土层人工造孔工具，它机动灵活、操作简便，一旦遇到地下管线等障碍物能迅速反应，改变角度或孔位重新造孔，并且可多个洛阳铲同时造孔，每个洛阳铲由2～3人操作。洛阳铲造孔直径为80～150mm，水平方向造孔深度可达15m。
图1－17 土钉实例图
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