深基坑工程的发展3

1、l1. “地层太软弱地层太软弱”说说l2. “工期过短赶工工期过短赶工”说说l3. “造价太低造价太低”说说l4. “变形不大变形不大”说说l5. “汽车动力作用汽车动力作用”说说l1. 地下连续墙的破坏形态地下连续墙的破坏形态l后仰、折断、下部情况看不到后仰、折断、下部情况看不到？l2.路面下沉极其迅速，过往汽车突然下陷，路面下沉极其迅速，过往汽车突然下陷，说明由于地下连续墙折断，从基坑侧面往说明由于地下连续墙折断，从基坑侧面往坑内涌土为主，底部涌土情况不明。坑内涌土为主，底部涌土情况不明。l3.钢支撑与连续墙之间没有围檩，只能承钢支撑与连续墙之间没有围檩，只能承受压力，不能受拉，一旦发生连

2、续墙后仰受压力，不能受拉，一旦发生连续墙后仰转角，钢支撑作用失效。转角，钢支撑作用失效。l4.连续墙的破坏暴露了钢筋混凝土的严重连续墙的破坏暴露了钢筋混凝土的严重质量问题，碎石表面没有水泥胶结，钢筋质量问题，碎石表面没有水泥胶结，钢筋与混凝土剥离，连续墙被剪断。与混凝土剥离，连续墙被剪断。l这一次重大的基坑事故，究其主要原因，这一次重大的基坑事故，究其主要原因，仍不外乎超挖和没有坑底加固这两项顽症。仍不外乎超挖和没有坑底加固这两项顽症。l这是一个四道支撑的深基坑，开挖深度为这是一个四道支撑的深基坑，开挖深度为16m，由于施工超挖，第四道支撑没有及由于施工超挖，第四道支撑没有及时支撑。经验算，由

3、于没有第四道支撑的时支撑。经验算，由于没有第四道支撑的作用，致使第三道支撑的轴力增加了作用，致使第三道支撑的轴力增加了4347，地下连续墙的弯矩增加了，地下连续墙的弯矩增加了3751，剪力增加了，剪力增加了3840。l1. 岩土工程，特别是基坑工程，特别需要重岩土工程，特别是基坑工程，特别需要重视地质条件，尊重当地的经验，应当由当地视地质条件，尊重当地的经验，应当由当地有经验的专家参与决策才不会出馊主意；有经验的专家参与决策才不会出馊主意；l2. 设计、施工都不能生搬硬套其他地区的工设计、施工都不能生搬硬套其他地区的工程经验，即使有经验的单位，到一个新的地程经验，即使有经验的单位，到一个新的地

4、区工作，也应该如履薄冰，谨慎从事。如果区工作，也应该如履薄冰，谨慎从事。如果施工单位热衷于过去侥幸没有出事故的经历施工单位热衷于过去侥幸没有出事故的经历，不按设计工况施工，总有一天要翻船；，不按设计工况施工，总有一天要翻船；l3. 任何重大事故，都有先兆和预兆，布任何重大事故，都有先兆和预兆，布置监测的目的是为了防微杜渐，及时纠置监测的目的是为了防微杜渐，及时纠错；错；l4. 监测的作假，将施工单位的错误暂时监测的作假，将施工单位的错误暂时掩盖了，但隐瞒了数据，失去了最佳的掩盖了，但隐瞒了数据，失去了最佳的纠错时机，终成大祸；纠错时机，终成大祸；l5. 工程的速度与造价取决于工程自身的工程的速

5、度与造价取决于工程自身的规律，不尊重自然规律，行政过度地干规律，不尊重自然规律，行政过度地干预技术，往往是事故的温床。预技术，往往是事故的温床。发生在发生在90年代初期的基坑工程事故年代初期的基坑工程事故l基坑面积基坑面积2600m2，周边长度周边长度260m，开挖深度开挖深度12.35m，采用采用600mm厚、厚、24m深的地下连续深的地下连续墙，设四道支撑，墙，设四道支撑，第一道钢筋混凝土第一道钢筋混凝土支撑，其余为支撑，其余为609mm的钢管支的钢管支撑撑l设计：荷载用标准值，抗力用设计值，设计：荷载用标准值，抗力用设计值，设计表达式两端不匹配，降低了安全度。设计表达式两端不匹配，降低了

6、安全度。钢支撑直接支承在与其斜交的地下连续钢支撑直接支承在与其斜交的地下连续墙上，没有用围檩，更无平衡剪力垛。墙上，没有用围檩，更无平衡剪力垛。l施工：未按设计图纸的要求施工，包括施工：未按设计图纸的要求施工，包括超挖、不及时支撑，坑底没有加固。超挖、不及时支撑，坑底没有加固。l监测：没有及时发现险情，没有发出警监测：没有及时发现险情，没有发出警报。报。l管理：邻近工程的负责人发现问题，向管理：邻近工程的负责人发现问题，向这个项目的经理提出忠告，但项目经理这个项目的经理提出忠告，但项目经理却置若罔闻，没有引起警觉。事故发生却置若罔闻，没有引起警觉。事故发生前晚，已发现预兆，但没有及时采取工前晚

7、，已发现预兆，但没有及时采取工程措施抢险。程措施抢险。90年代中期的基坑工程事故年代中期的基坑工程事故l大面积的建筑基坑平面受力状态不大面积的建筑基坑平面受力状态不同于圆拱的受力条件；同于圆拱的受力条件；l从上而下修筑的栏墙没有插入深度，从上而下修筑的栏墙没有插入深度，对于敞开开挖的施工条件，会发生从底对于敞开开挖的施工条件，会发生从底部涌入坑内的塑性流动；部涌入坑内的塑性流动；l止水措施不足以阻止地下水从坑外止水措施不足以阻止地下水从坑外向坑内流动。向坑内流动。l4孔箱涵，单孔尺寸为孔箱涵，单孔尺寸为3.25m 3.60m，总长总长75ml地面标高地面标高4.24.7m，设计基坑底面标高设计

8、基坑底面标高5.33m，开挖深度近开挖深度近10ml按三级放坡，从上至下依次为按三级放坡，从上至下依次为1:1.5 、 1:2 和和1:3，变坡处留，变坡处留1.0m宽的马道宽的马道l二级轻型井点降水二级轻型井点降水l采用水冲法施工，泥浆沉淀池设置在基坑顶部采用水冲法施工，泥浆沉淀池设置在基坑顶部南北两侧，距基坑外缘南北两侧，距基坑外缘12m15ml滑坡发生在挖到基坑底面，浇筑垫层后，滑坡发生在挖到基坑底面，浇筑垫层后，正在绑扎箱涵的钢筋时正在绑扎箱涵的钢筋时l没有进行任何的位移观测，因此没有发没有进行任何的位移观测，因此没有发现滑坡的预兆，突发性的事故现滑坡的预兆，突发性的事故l塌入基坑中的

9、土方塌入基坑中的土方5000立方米立方米，泥面涌泥面涌高高6ml第一级井点向基坑中移动第一级井点向基坑中移动13ml1. 10m的高差形成的压力差超过了软土的承的高差形成的压力差超过了软土的承载能力；载能力；l2. 由于坡面非常平缓，滑动的形式是深层由于坡面非常平缓，滑动的形式是深层滑动，以中点圆的形式破坏；滑动，以中点圆的形式破坏；l3. 卸载引起负的孔隙水压力，产生卸载引起负的孔隙水压力，产生强度较高的假象，随着负压的消散，强度较高的假象，随着负压的消散，土的抗剪强度降低，滑坡并不发生土的抗剪强度降低，滑坡并不发生的开挖的同时，而滞后一定的时间；的开挖的同时，而滞后一定的时间；l4. 没有

10、进行监测的教训。没有进行监测的教训。tanuc l阳角处土钉墙阳角处土钉墙的破坏的破坏 不同类型围护不同类型围护结构接头处及结构接头处及深、浅坑之间深、浅坑之间支档墙的失稳支档墙的失稳基坑工程的失效模式基坑工程的失效模式l1. 整体失稳整体失稳 l2. 坑底隆起坑底隆起 l3. 围护结构倾覆失稳围护结构倾覆失稳 l4. 围护结构滑移失稳围护结构滑移失稳 l5. 围护结构底部地基承载力失稳围护结构底部地基承载力失稳 l6. 6. “踢脚踢脚”失稳失稳 l7. 止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏l8. 围护结构的结构性破坏围护结构的结构性破坏l9. 支、锚体系失稳

11、破坏支、锚体系失稳破坏l整体失稳是指在土体中形成了滑动面，整体失稳是指在土体中形成了滑动面，围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一起丧失稳定性，一般的失稳形态是围护起丧失稳定性，一般的失稳形态是围护结构的上部向坑外倾倒，围护结构的底结构的上部向坑外倾倒，围护结构的底部向坑内移动，坑底土体隆起，坑外地部向坑内移动，坑底土体隆起，坑外地面下陷。面下陷。 （50）上海，基坑宽 10m，长度超过200m，开挖深度 10m 左右 23 地下连续墙，宽度80cm，长度 20m 两道钢筋混凝土支撑 挖土接近设计标高时 12 幅地下连续墙发生整体滑移，坑底隆起，第二道支撑大部分剪

12、断，第一道支撑拉脱跌落，坑外地面下沉最大达 4m 被动区抗力不足，土体失稳 l坑底隆起是指坑底土体产生向上的塑性变形。坑底隆起是指坑底土体产生向上的塑性变形。基坑开挖以后，坑底向上位移的原因有两种，基坑开挖以后，坑底向上位移的原因有两种，一是卸载引起的一是卸载引起的回弹回弹，其数值较小；另一种，其数值较小；另一种是在开挖引起的压力差作用下土体中产生的是在开挖引起的压力差作用下土体中产生的塑性变形塑性变形，这种变形如果数量较大，表示土，这种变形如果数量较大，表示土体中的塑流已经比较严重，如果围护结构和体中的塑流已经比较严重，如果围护结构和内支撑能形成整体性好的体系，则塑流仅引内支撑能形成整体性好

13、的体系，则塑流仅引起坑外地面下沉，影响环境安全；如果是自起坑外地面下沉，影响环境安全；如果是自立式结构或节点强度差的支撑体系，隆起可立式结构或节点强度差的支撑体系，隆起可能是整体失稳的前兆；如果稳定性不能得到能是整体失稳的前兆；如果稳定性不能得到有效的控制，就会发生整体性失稳。有效的控制，就会发生整体性失稳。(56)台北，开挖深度 13.6m 21 厚度700mm 的地下连续墙，长度24m 开挖至坑底发生破坏，四周土地陷落4m，建筑物向外倾倒，坑底桩上升24m，开挖面下的土层上升24m，连续墙底向内位移 2 m 场地处于故河道填土区，坑底软弱，属隆起破坏 l围护结构的倾覆失稳主要发生在重力式结

14、构或围护结构的倾覆失稳主要发生在重力式结构或悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，围护结构的顶部向坑内倾倒围护结构的顶部向坑内倾倒。抵抗倾覆失稳的。抵抗倾覆失稳的力矩主要由围护结构自身的重力形成，坑底的力矩主要由围护结构自身的重力形成，坑底的被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动中心的位置有不同的看法，传统的方法是将中心的位置有不同的看法，传统的方法是将转转动中心放在围护结构的前趾动中心放在围护结构的前趾，但也有认为绕前，但也有认为

15、绕前趾上面或下面的某一点转动比较合理，特别的趾上面或下面的某一点转动比较合理，特别的软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下前趾有下沉的可能前趾有下沉的可能。 （12）上海，主楼 28 层，主楼基坑深9.4m，群楼坑深 6.1m 6 深坑用灌注桩，800，长度 18m浅坑用搅拌桩，厚度2700mm，深、浅基坑之间用搅拌桩 800600 角支撑与对撑 支撑 3 处断裂，墙体倒塌，矮墙前倾位移 2.9m，工程桩最大位移3.75m，倾斜 20 插入深度不足，深坑局部搅拌桩墙体安全系数不足，未形成封闭系统 l围护结构的滑移失稳亦主要发生在重力围护结构的滑移失稳亦

16、主要发生在重力式结构中，在坑外主动土压力的作用下，式结构中，在坑外主动土压力的作用下，围护结构向坑内平移围护结构向坑内平移。抵抗滑移的阻力。抵抗滑移的阻力主要由围护体底面的摩阻力以及内侧的主要由围护体底面的摩阻力以及内侧的被动土压力构成。当坑底土软弱或围护被动土压力构成。当坑底土软弱或围护结构底部的地基土软化时，墙体发生滑结构底部的地基土软化时，墙体发生滑移失稳。移失稳。 l重力式围护结构的底面压力过大，地基重力式围护结构的底面压力过大，地基承载力不足引起的失稳。承载力不足引起的失稳。由于在围护结由于在围护结构的外侧还作用着土压力，因此其合力构的外侧还作用着土压力，因此其合力是倾斜的。在倾斜荷

17、载作用下，地基土是倾斜的。在倾斜荷载作用下，地基土发生向坑内的挤出，围护结构产生不均发生向坑内的挤出，围护结构产生不均匀的沉降，可能导致部分围护结构的开匀的沉降，可能导致部分围护结构的开裂损坏裂损坏。（21）中山市，开挖 4m基坑，2m 填土下为 815m 淤泥，含水量 67 10 粉喷桩重力式围护结构，墙宽2.8m，桩长8m 开挖至设计标高后围护结构后坡体出现裂缝及沉降，在坑内离墙 34m处坑底隆起，挡墙倾斜； 围护结构底部位于淤泥上，承载力不足 l在单支撑的基坑中，可能发生在单支撑的基坑中，可能发生挠支撑点挠支撑点转动转动，围护结构上部向坑外倾倒，围护，围护结构上部向坑外倾倒，围护结构的下

18、部向上翻的失稳模式，故形象结构的下部向上翻的失稳模式，故形象地称为地称为“踢脚踢脚”失稳。在多支撑的围护失稳。在多支撑的围护结构中一般不会产生踢脚失稳，除非其结构中一般不会产生踢脚失稳，除非其它支撑都已失效，只有一道支撑起作用它支撑都已失效，只有一道支撑起作用的情况。的情况。 （27）杭州，专家村，开挖深度 5.53m 13 双排震动沉管灌注桩426mm，桩长 10m 二道钢支撑，对撑为钢管，斜撑为槽钢 北部围护桩滑移，桩顶向外倾斜，倾角 14，斜撑破坏，地面开裂40mm 第二道支撑不及时，形成踢脚破坏 l 止水帷幕丧失挡水功能，产生止水帷幕丧失挡水功能，产生渗漏、涌水、流渗漏、涌水、流土或流

19、砂土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工质量低劣，止水帷幕有空洞或裂缝，成为漏水质量低劣，止水帷幕有空洞或裂缝，成为漏水的通道是最普遍的现象；止水帷幕设计过短，的通道是最普遍的现象；止水帷幕设计过短，没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。 l由于止水帷幕失效产生过大的水力坡降由于止水帷幕

20、失效产生过大的水力坡降引起坑底引起坑底渗透变形破坏渗透变形破坏。坑内采用排水。坑内采用排水或降水措施后，造成了坑内外的水头差，或降水措施后，造成了坑内外的水头差，地下水在水头差的作用下向坑内渗流，地下水在水头差的作用下向坑内渗流，在渗流出口处土的细颗粒被带出，或土在渗流出口处土的细颗粒被带出，或土颗粒处于悬浮状态涌出。这种由渗透引颗粒处于悬浮状态涌出。这种由渗透引起的破坏因破坏机理不同而有不同的名起的破坏因破坏机理不同而有不同的名称，如管涌、流砂或流土。如不及时制称，如管涌、流砂或流土。如不及时制止，由渗透变形引起的坑外土体的位移止，由渗透变形引起的坑外土体的位移和陷落是严重的。和陷落是严重的

21、。 （8）武汉，地面 46层，地下 2层，总建筑面积71023m2，基坑深度 13m 4 灌注桩，1000，间距1200mm，长度 27m 二道锚杆，130长度30m，间距1200mm，素混凝土桩止水加注浆 挖至-6.5m7.5m时，民房下沉80mm，立交桥墩倾侧 50mm，在70m长范围内煤气管下弯矢高400mm，挖至第 3层时，86处桩间冒水，部分冒水点后有 1 3m深的空洞 素混凝土止水桩或围护桩无法相切，形成漏水通道 （42）广州，湖北大厦，开挖面积1260m2，开挖深度 8m 16 采用直径为1m 的钻孔灌注桩，中心距1.3m，桩长14m 桩间以直径0.7m 的旋喷桩连接 基坑开挖时

22、漏水涌砂，一次漏水历时35 分钟，漏水涌砂量达 3000m3，邻近地面坍塌，建筑物损坏，钻孔灌注桩向内倾斜最大达 27cm 砂层密度大，浆液难以扩散，致使旋喷桩直径缩小，与灌注桩连接不好而形成漏水通道 围护结构的结构性破坏是指围护体本身发生围护结构的结构性破坏是指围护体本身发生开裂、开裂、折断、剪断或压屈折断、剪断或压屈，致使结构失去了承载能力的破，致使结构失去了承载能力的破坏模式。坏模式。 l结构性损坏的原因可能是方案性的错误，如支撑体结构性损坏的原因可能是方案性的错误，如支撑体系不当或围护结构不闭合；也可能是设计计算时荷系不当或围护结构不闭合；也可能是设计计算时荷载估计不足或结构材料强度估

23、计过高，支撑或围檩载估计不足或结构材料强度估计过高，支撑或围檩截面不足导致破坏；此外，结构节点处理不当，也截面不足导致破坏；此外，结构节点处理不当，也会因局部失稳而引起整体破坏，特别在钢支撑体系会因局部失稳而引起整体破坏，特别在钢支撑体系中，节点多，加工与安装质量不易控制。节点处理中，节点多，加工与安装质量不易控制。节点处理包括支撑和墙体的连接处，如不设置围檩或连接强包括支撑和墙体的连接处，如不设置围檩或连接强度不够。度不够。 （5）福州，一层地下室，基坑面积 51m22m，深度6m3 冲孔灌注桩，500 锁口梁500mm1300mm，中间二道600mm600mm 水平支撑 南侧水管爆裂漏水，

24、支撑支座节点断裂，部分围护桩倒塌 水平支撑长度过长，细长比过大，节点钢筋未锚固 （11）上海，地面 14 层，地下 2 层，基坑面积 65m40m，深 10m 6 灌注桩，800，间距1000mm，长度 16m 钢管支撑，91414，围檩和立柱H400，支撑间距 10m 钢管主撑多处纵向弯曲连系梁折断，围檩型钢严重变形、折断，土体桩体滑移，地面严重倾斜、坑底隆起范围占宽度一半，路面开裂，有 1/8 的工程桩位移大于桩径的 1.5 倍 l支锚体系的失稳破坏包括两种不同的破坏模支锚体系的失稳破坏包括两种不同的破坏模式。锚杆的破坏主要表现为式。锚杆的破坏主要表现为锚杆的拔出、断锚杆的拔出、断裂或预应

25、力松弛裂或预应力松弛，土锚的破坏大多是局部的，土锚的破坏大多是局部的，群锚的破坏实际上是土体的失稳而并非是锚群锚的破坏实际上是土体的失稳而并非是锚杆的结构性破坏；支撑的失稳很可能是整体杆的结构性破坏；支撑的失稳很可能是整体性的，其形态因体系不同而不同，支撑体系性的，其形态因体系不同而不同，支撑体系大多是超静定的，局部的破坏会造成整体的大多是超静定的，局部的破坏会造成整体的失稳，尤其是钢支撑体系，局部节点的失效失稳，尤其是钢支撑体系，局部节点的失效概率比较大。概率比较大。 （13）石家庄，地面 28层，地下 4层，深20.5m，地下水位 36m 7 灌注桩，800，间距1000mm，长度 20m

26、，入土 5m 桩顶设帽梁，上砌 370砖墙，墙内设构造柱及压顶圈梁，设 3道锚杆，倾角 25 第一道锚杆被拔出，桩折断 48根，桩折成 3段，折点在第二、三道锚杆处，第二、三道锚杆锚头拉脱，腰梁扭断，坑边堆放的 300t 钢材连同桩和土体一起滑向坑底 计算错误，锚杆间距2m，误以 1延米计算的拔力配置锚杆 （29）杭州，国泰精品商厦，地上 7层，地下 2层，基坑平面呈 L形，开挖深度 8.8m，土层为厚层淤泥质粉质粘土 13 围护结构为钻孔灌注桩直径800mm，桩距 1000mm桩长 20 22m 水泥搅拌桩止水，钢筋混凝土支撑位置为4.5m，截面为 500450mm，坑内集水坑降水，坑底采用

27、搅拌桩加固 短边 3根东西向支撑相继出现崩裂、主筋弯曲，围护结构位移加大 支撑截面尺寸不足，支撑面标高起伏，同一支撑高差达200mm，挖土后没有及时打垫层，坑底暴露时间过长 （25）上海，主楼高 14层，地下室 2层，周边长220m，开挖深度约 10m 6 钻孔灌注桩，桩径800mm，长度 16m，间距 1m， 深层水泥搅拌桩止水，两道钢管支撑，直径914mm，上支撑离地面2m，下支撑离坑底 4m，围檩和立柱均采用 H400型钢 南北方向钢管支撑多处发生纵向弯曲、折断；东西方向钢管支撑之间的连系杆失稳，发生纵向弯曲，围檩 H型钢发生严重变形、断开；北侧灌注桩随土体一起发生整体滑移，坑底隆起，影

28、响宽度为基坑宽度的一半，局部灌注桩折断；邻近地面和路面严重下陷和倾斜，部分工程桩发生裂缝、位移（大于1.5 倍桩径） 主支撑之间的连系杆刚度太小，连接处未采取局部加强措施，主支撑细长比太大；围檩刚度太小调整支撑轴力能力差，立柱与支撑节点连接薄弱；灌注桩入土深度偏小 l深基坑工程设计一般分为总体方案设计深基坑工程设计一般分为总体方案设计和施工图设计两个阶段，总体方案设计和施工图设计两个阶段，总体方案设计的任务是根据主体工程的性质和对地下的任务是根据主体工程的性质和对地下室的使用要求、场地工程地质和水文地室的使用要求、场地工程地质和水文地质条件、相邻环境对基坑施工的制约程质条件、相邻环境对基坑施工

29、的制约程度等因素，选择合适的围护结构与支撑度等因素，选择合适的围护结构与支撑体系、协调基坑工程与主体工程的关系、体系、协调基坑工程与主体工程的关系、控制环境质量，为施工图设计和基坑施控制环境质量，为施工图设计和基坑施工组织计划提供控制性方案。工组织计划提供控制性方案。 l1） 确定开挖方案，包括地下水的处理方确定开挖方案，包括地下水的处理方案；案；l2） 选择围护结构的类型；选择围护结构的类型；l3） 选用土层锚杆或内支撑，选择支撑材选用土层锚杆或内支撑，选择支撑材料；料；l4） 对土层锚杆或内支撑进行平面和竖向对土层锚杆或内支撑进行平面和竖向布置，包括围檩和立柱的布置；布置，包括围檩和立柱的

30、布置；l5） 进行各项稳定验算和结构内力计算以进行各项稳定验算和结构内力计算以确定围护结构、支撑、围檩或锚杆的材确定围护结构、支撑、围檩或锚杆的材料强度和截面尺寸，确定是否需要加固料强度和截面尺寸，确定是否需要加固坑底；进行降水的控制性计算；坑底；进行降水的控制性计算；l6） 进行变形验算以检验是否满足环境要进行变形验算以检验是否满足环境要求；求；l7） 对施工方案提出要求；对施工方案提出要求；l8） 进行多方案的技术经济比较，优选方进行多方案的技术经济比较，优选方案。案。l深大基坑的设计是一项综合性的设计工深大基坑的设计是一项综合性的设计工作，它与上部结构（包括地下室）设计、作，它与上部结构

31、（包括地下室）设计、工程地质勘察、地下室施工方案以及周工程地质勘察、地下室施工方案以及周围的自然环境、工程环境和社会环境都围的自然环境、工程环境和社会环境都有密切的关系，因此，在基坑工程设计有密切的关系，因此，在基坑工程设计时必须具备下列几个方面的资料：时必须具备下列几个方面的资料： l主体结构设计图纸主体结构设计图纸 l工程勘察报告工程勘察报告l环境调查资料环境调查资料l基坑周边地区建筑物情况基坑周边地区建筑物情况l基坑周边地区市政设施情况基坑周边地区市政设施情况l基坑周边地区道路情况基坑周边地区道路情况l基坑工程施工条件基坑工程施工条件l开挖方案的选择开挖方案的选择l选择围护结构的类型选择

32、围护结构的类型l支锚体系的选择支锚体系的选择l支撑的平面布置支撑的平面布置l支撑和锚杆的竖向布置支撑和锚杆的竖向布置l立柱的设置立柱的设置l降水降水l放坡开挖放坡开挖 l无支撑开挖无支撑开挖 l 重力式挡墙重力式挡墙 l 悬臂式挡墙悬臂式挡墙 l 锚固式挡墙锚固式挡墙l有支撑的开挖有支撑的开挖 l组合型的开挖方案组合型的开挖方案 l放坡开挖的直接费用最少，而且为主体放坡开挖的直接费用最少，而且为主体工程创造了比较宽敞的施工作业空间，工程创造了比较宽敞的施工作业空间，因而工作面宽，工期也比较短，如果场因而工作面宽，工期也比较短，如果场地条件允许，放坡开挖应该是首选的方地条件允许，放坡开挖应该是首

33、选的方案。制约采用放坡开挖的因素主要是周案。制约采用放坡开挖的因素主要是周围场地和开挖深度的限制。放坡需要占围场地和开挖深度的限制。放坡需要占用比较大的场地，在城市或建成区往往用比较大的场地，在城市或建成区往往没有这个条件。没有这个条件。 l如整体稳定性允许，可以采用放坡开挖方案如整体稳定性允许，可以采用放坡开挖方案时。但有时受场地的限制，只能取用较陡的时。但有时受场地的限制，只能取用较陡的坡度；如坡面的稳定性不能得到保证时，则坡度；如坡面的稳定性不能得到保证时，则可采用喷锚支护或土钉墙的方案。喷锚支护可采用喷锚支护或土钉墙的方案。喷锚支护和土钉墙从受力机理上讲不同于无支撑的自和土钉墙从受力机

34、理上讲不同于无支撑的自立式挡墙，而是属于坡面加固处理的一种方立式挡墙，而是属于坡面加固处理的一种方法，通过加强土体共同受力的方式来保持坡法，通过加强土体共同受力的方式来保持坡面的稳定性，属于自承支护体系。如果坑底面的稳定性，属于自承支护体系。如果坑底土质比较差，整体稳定性不足，则喷锚支护土质比较差，整体稳定性不足，则喷锚支护和土钉墙的方案就不能采用。和土钉墙的方案就不能采用。 l当不能采用放坡开挖方案时，必须选用当不能采用放坡开挖方案时，必须选用围围护结构护结构以支承坑外的土体。在可能的条件以支承坑外的土体。在可能的条件下应尽可能采用下应尽可能采用无支撑开挖无支撑开挖的方案，因为的方案，因为这

35、种方案能提供比较开阔的坑内施工条件，这种方案能提供比较开阔的坑内施工条件，便于挖土、运土以及地下室的施工；同时，便于挖土、运土以及地下室的施工；同时，也比较经济。也比较经济。 l重力式挡墙是依靠自身的重力维持其稳定的重力式挡墙是依靠自身的重力维持其稳定的围护结构，由于可以采用价格比较低廉的水围护结构，由于可以采用价格比较低廉的水泥土等材料制作，是一种比较经济的方案。泥土等材料制作，是一种比较经济的方案。在开挖深度不大（如软土地区不大于在开挖深度不大（如软土地区不大于67m），），环境对位移的要求可允许有环境对位移的要求可允许有50mm左左右的条件下是右的条件下是首选方案首选方案，但重力式挡墙的

36、宽，但重力式挡墙的宽度比较大，在地下室外墙与红线之间的距离度比较大，在地下室外墙与红线之间的距离过小时就很难放得下宽度较大的重力式挡墙。过小时就很难放得下宽度较大的重力式挡墙。 l悬臂式挡墙是依靠自身的刚度和强度就能维悬臂式挡墙是依靠自身的刚度和强度就能维持其稳定的围护结构，由于围护结构承受比持其稳定的围护结构，由于围护结构承受比较大的弯矩，需要采用钢筋混凝土材料。当较大的弯矩，需要采用钢筋混凝土材料。当重力式挡墙因场地宽度不够而不能采用时，重力式挡墙因场地宽度不够而不能采用时，悬臂式挡墙就能克服这个缺点，可以在悬臂式挡墙就能克服这个缺点，可以在1.52m的的狭窄范围内安置狭窄范围内安置悬臂式

37、挡墙。但悬臂式悬臂式挡墙。但悬臂式挡墙的挡墙的位移比较大位移比较大，难以满足周边环境的严，难以满足周边环境的严格要求，同时在开挖深度较大时墙身弯矩很格要求，同时在开挖深度较大时墙身弯矩很大，因此适用的开挖深度也不深；使用条件大，因此适用的开挖深度也不深；使用条件不当时可能产生围护结构损坏或严重影响环不当时可能产生围护结构损坏或严重影响环境的事故。境的事故。l锚固式挡墙是依靠锚固式挡墙是依靠锚杆传递的拉力锚杆传递的拉力来维持其来维持其稳定的围护结构，对于深基坑可以采用多道稳定的围护结构，对于深基坑可以采用多道锚杆来平衡土压力，因而可以适用于开挖得锚杆来平衡土压力，因而可以适用于开挖得很深的基坑。

38、锚固式挡墙分为拉锚式和土层很深的基坑。锚固式挡墙分为拉锚式和土层锚杆式两种，拉锚常用于钢板桩顶部的锚固，锚杆式两种，拉锚常用于钢板桩顶部的锚固，或作为辅助的锚固措施；土层锚杆要求具有或作为辅助的锚固措施；土层锚杆要求具有比较好的地质条件，同时还必须有足够开阔比较好的地质条件，同时还必须有足够开阔的场地条件或者容许锚杆可以伸入红线以外的场地条件或者容许锚杆可以伸入红线以外的土层中。在软土地区，由于土层缺乏足够的土层中。在软土地区，由于土层缺乏足够的锚固力而很少采用锚杆，如将锚杆锚固在的锚固力而很少采用锚杆，如将锚杆锚固在很深的砂层中，则锚杆的长度很长，也就不很深的砂层中，则锚杆的长度很长，也就不

39、是一个经济的方案。是一个经济的方案。 l在不具备采用土层锚杆条件的场地，深在不具备采用土层锚杆条件的场地，深基坑只能采取有支撑开挖的方案，但是基坑只能采取有支撑开挖的方案，但是深基坑的平面尺寸一般都比较大，给支深基坑的平面尺寸一般都比较大，给支撑的设置带来了困难；由于支撑和挖土撑的设置带来了困难；由于支撑和挖土的工序互相交叉，形成许多各具特色的的工序互相交叉，形成许多各具特色的支护开挖方案。支护开挖方案。 l这是最基本的方法，按照结构受力分析和这是最基本的方法，按照结构受力分析和便于施工的原则布置每道支撑（或锚杆）便于施工的原则布置每道支撑（或锚杆）的位置，在深度方向分层挖土与支撑设置的位置，

40、在深度方向分层挖土与支撑设置交替施工。交替施工。l挖第挖第1 1层土层土 浇筑第浇筑第1 1道支撑道支撑 挖第挖第2 2层土层土 浇筑第浇筑第2 2道支撑道支撑 挖第挖第3 3层土层土l 浇筑底板。浇筑底板。工况工况1工况工况2工况工况3工况工况4工况工况5工况工况6l设计时要按照上述工况进行分别验算，设计时要按照上述工况进行分别验算，施工时要严格按照设计规定的程序实施，施工时要严格按照设计规定的程序实施，才能保证围护结构的稳定性和控制变形。才能保证围护结构的稳定性和控制变形。在平面上按设定的挖土与设置支撑流程在平面上按设定的挖土与设置支撑流程由一侧向另一侧推进，也可以由中部向由一侧向另一侧推

41、进，也可以由中部向两侧推进，但每一层作业作为一个工况两侧推进，但每一层作业作为一个工况考虑进行计算，忽略平面上流程的时间考虑进行计算，忽略平面上流程的时间差对围护结构受力的影响。差对围护结构受力的影响。l对于平面面积很大的基坑，采用分层开对于平面面积很大的基坑，采用分层开挖、分层支护的方法在技术和经济上都挖、分层支护的方法在技术和经济上都不太合理。由于支撑的长度很长，为了不太合理。由于支撑的长度很长，为了增大支撑刚度，需要加大支撑截面和侧增大支撑刚度，需要加大支撑截面和侧向支撑，使支撑的造价很高，而且一层向支撑，使支撑的造价很高，而且一层平面的挖土量也很大，前后延续的时间平面的挖土量也很大，前

42、后延续的时间比较长，这就需要在平面上加以划分。比较长，这就需要在平面上加以划分。l中心岛法是平面划分的一种考虑，它结合中心岛法是平面划分的一种考虑，它结合将厚底板分设后浇带的划分，将平面分成将厚底板分设后浇带的划分，将平面分成两个部分，中心部分先施工，此时先施工两个部分，中心部分先施工，此时先施工的面积比较小，而且具有放坡的余地，可的面积比较小，而且具有放坡的余地，可以在坑内按照放坡办法施工，在中心部分以在坑内按照放坡办法施工，在中心部分浇筑底板以及地下室的部分结构（如核心浇筑底板以及地下室的部分结构（如核心筒、剪力墙或柱）以后，再分层开挖四周筒、剪力墙或柱）以后，再分层开挖四周的留土，分层将

43、支撑连接到已建成的底板的留土，分层将支撑连接到已建成的底板或地下室的构件上去。或地下室的构件上去。第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第二阶段，对周围部分采用分层开挖分层支撑方第二阶段，对周围部分采用分层开挖分层支撑方法施工法施工底板底板地下室梁板地下室梁板支撑支撑l在方案设计时，可以根据工程的具体情在方案设计时，可以根据工程的具体情况将上述几种方法加以组合，以发挥各况将上述几种方法加以组合，以发挥各自的优点，形成最经济合理的方案。可自的优点，形成最经济合理的方案。可以在立面上组合，也可以在平面上组合。以在立面上组合，也可以在平面上组合。 l立面组合主要是指为了

44、减少围护结构支承立面组合主要是指为了减少围护结构支承的开挖深度，将围护结构顶面的标高压低的开挖深度，将围护结构顶面的标高压低后形成上部是放坡，下部是支锚的组合断后形成上部是放坡，下部是支锚的组合断面。围护结构顶面标高压低以后，可以减面。围护结构顶面标高压低以后，可以减少围护结构的工程量，减少支锚的数量；少围护结构的工程量，减少支锚的数量；上部的处理方法视标高降低的数量和土质上部的处理方法视标高降低的数量和土质条件而定，以保持上部开挖面的稳定为原条件而定，以保持上部开挖面的稳定为原则。如降低则。如降低1 m左右，可以不放坡，采用砖左右，可以不放坡，采用砖砌挡墙保护；如标高压低较多，则可采取砌挡墙

45、保护；如标高压低较多，则可采取放坡的办法，也可以采用喷锚护坡的办法。放坡的办法，也可以采用喷锚护坡的办法。立面组合的方案可以有效地减少基坑工程立面组合的方案可以有效地减少基坑工程的难度，明显降低造价。的难度，明显降低造价。 立面组合立面组合l平面组合是指在基坑的几个侧面采用不同平面组合是指在基坑的几个侧面采用不同的方法，根据各个侧面场地宽余程度的不的方法，根据各个侧面场地宽余程度的不同，采取不同的方法。在场地比较宽敞的同，采取不同的方法。在场地比较宽敞的部位尽可能采用放坡的办法，场地能容纳部位尽可能采用放坡的办法，场地能容纳重力式的地方尽量采用重力式挡墙，在实重力式的地方尽量采用重力式挡墙，在

46、实在放不下重力式挡墙的部位才采用排桩式。在放不下重力式挡墙的部位才采用排桩式。这样做的目的是为了节省造价，但在技术这样做的目的是为了节省造价，但在技术上带来了一定的困难，主要是在不同型式上带来了一定的困难，主要是在不同型式的结构连接处需要做好构造处理，这些部的结构连接处需要做好构造处理，这些部位往往是最薄弱的环节，也是最容易产生位往往是最薄弱的环节，也是最容易产生事故的地方。事故的地方。 l工程名称：工程名称： 上海东方明珠广播电视塔上海东方明珠广播电视塔l地点：地点： 上海浦东上海浦东l基坑尺寸：基坑尺寸： 基底面积基底面积2700m2，开挖深度开挖深度12.5m，局部电梯井部位深度局部电梯

47、井部位深度19.5ml围护结构：围护结构： 采用采用二次开挖，三级支护，二级降水二次开挖，三级支护，二级降水的方案的方案。先在地面设置第一级轻型井点，然后将基。先在地面设置第一级轻型井点，然后将基坑大开挖至坑大开挖至5.3m，放坡放坡1:1.5， 土坡采用细石混土坡采用细石混凝土护坡，在凝土护坡，在5.3m基坑内进行沉桩和打设钢板桩；基坑内进行沉桩和打设钢板桩；沿坡脚布置第二级轻型井点，进行第二阶段挖土，沿坡脚布置第二级轻型井点，进行第二阶段挖土，按先撑后挖原则设置二道内支撑，完成按先撑后挖原则设置二道内支撑，完成12.5m的的基坑开挖，最后对深坑进行第三级支护。基坑开挖，最后对深坑进行第三级

48、支护。 l支撑情况：支撑情况： 二道钢支撑二道钢支撑l实测结果：实测结果： 边坡水平位移不大于边坡水平位移不大于50mm，钢板桩上钢板桩上口水平位移不大于口水平位移不大于50mm，下部位移较大，局部达下部位移较大，局部达400mm，立柱最大上拔量立柱最大上拔量120mml比较造价：比较造价： 费用为常规深基坑施工的费用为常规深基坑施工的三分之一三分之一l挖土速度：挖土速度： 工期为常规深基坑施工的工期为常规深基坑施工的三分之一三分之一l方案评述：方案评述： l对于场地周围环境要求不高的基坑工程，在立面上对于场地周围环境要求不高的基坑工程，在立面上采取放坡和钢板桩支护相结合的方案，将深基坑转采取

49、放坡和钢板桩支护相结合的方案，将深基坑转化为开挖深度相对较浅的基坑，技术难度和工程量化为开挖深度相对较浅的基坑，技术难度和工程量都有降低，从而缩短了工期，大幅度降低造价，这都有降低，从而缩短了工期，大幅度降低造价，这个方案的思路是可取的。个方案的思路是可取的。 l平面分区开挖的目的是为了总体上满足平面分区开挖的目的是为了总体上满足工期要求或者为了分期投资的目的。工期要求或者为了分期投资的目的。l平面分区包括地下室同一个平面和不同平面分区包括地下室同一个平面和不同底标高两种不同的情况。底标高两种不同的情况。l但分区开挖必须设置区域之间的分隔围但分区开挖必须设置区域之间的分隔围护结构，这部分费用是

50、额外增加的，比护结构，这部分费用是额外增加的，比整体开挖肯定费用贵。需要进行技术经整体开挖肯定费用贵。需要进行技术经济比较才能确定。济比较才能确定。l基坑开挖面积基坑开挖面积20000m2，地下三层，基坑地下三层，基坑开挖至开挖至-15.1m，四道支撑。四道支撑。l为了不使裙房的基坑施工影响主楼的工期，为了不使裙房的基坑施工影响主楼的工期，采用主楼和裙房分区开挖施工方案。采用主楼和裙房分区开挖施工方案。l裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。主裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。主楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准备后楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准备后期拆除，打通地下室。期拆除，打通地下室。l主楼裙

51、房都采用顺作法施工。主楼裙房都采用顺作法施工。l基坑开挖面积基坑开挖面积22500m2，地下三层，基坑地下三层，基坑开挖至开挖至-18.45m，四道支撑。四道支撑。l也采用主楼和裙房分区开挖施工方案。也采用主楼和裙房分区开挖施工方案。l裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。主楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准主楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准备后期拆除，打通地下室。备后期拆除，打通地下室。l采用主楼顺作，裙房逆作的方法施工，采用主楼顺作，裙房逆作的方法施工，可以节省支撑。可以节省支撑。 确定了开挖方案以后，根据开挖方案的确定了开挖方案以后，根据开挖方案的要求选择围护

52、结构，从总体来说，围护要求选择围护结构，从总体来说，围护结构按材料和施工方法大体分为三种类结构按材料和施工方法大体分为三种类型，即型，即水泥土搅拌桩、排桩式围护结构水泥土搅拌桩、排桩式围护结构和地下连续墙和地下连续墙。l选择围护结构时应考虑开挖深度、地质选择围护结构时应考虑开挖深度、地质条件、地下水条件、施工条件和工程要条件、地下水条件、施工条件和工程要求等因素综合确定。求等因素综合确定。 围护结构的造价比较 开挖深度 m 4.5 5 10 14 18 围护结构 搅拌桩 排桩 排桩 连续墙 连续墙 单价 （元/延米） 7300 11100 23200 50400 80000 12m左右深基坑围

53、护方案比较 围护类型 SMW 工法 钻孔灌注桩加止水帷幕 地下连续墙 方案 24m 桩 长 ， 型 钢700300 ， 1200800围檩，3 道609 钢管支撑 24m 桩长，钻孔灌注桩8001000，1200800 围檩，3 道609 钢管支撑 24m 桩长，宽度 800地 下 连 续 墙 ，1200800 围檩，3 道609 钢管支撑 围护费用 17000/延米 19000/延米 32000/延米 工期 10 延米/天 3 延米/天 16 延米/天 78m左右深基坑围护（桩长 15m）方案比较 综合造价 造价比 钢板桩 拉森 IV 型，小咬口， 3135 1.00 SMW 工法 850

54、三轴搅拌机，H700300 6375 2.03 钻孔桩 600700 9240 2.95 地下连续墙 600mm厚度，长度 14m 12600 4.02 l在水泥搅拌桩墙体的两侧或一侧加钻孔灌注桩，在水泥搅拌桩墙体的两侧或一侧加钻孔灌注桩，形成组合断面以实现对深度大于形成组合断面以实现对深度大于7 m的深基坑采的深基坑采用无内支撑的重力式挡墙（改良的重力式挡墙）用无内支撑的重力式挡墙（改良的重力式挡墙）或简易支撑的挡墙方案。开始时，在水泥土中加或简易支撑的挡墙方案。开始时，在水泥土中加筋作为一种技术措施采用，用廉价的毛竹插入水筋作为一种技术措施采用，用廉价的毛竹插入水泥土中。发展至采用钻孔灌注

55、桩加筋已经不是一泥土中。发展至采用钻孔灌注桩加筋已经不是一种技术措施，而是一种组合结构，这种方案的最种技术措施，而是一种组合结构，这种方案的最大优点是造价便宜。但这种复合型的结构内力计大优点是造价便宜。但这种复合型的结构内力计算方法尚需进一步研究，钻孔灌注桩的布置原则算方法尚需进一步研究，钻孔灌注桩的布置原则也需进一步明确。也需进一步明确。 l实例实例4 水泥搅拌桩墙体加钻孔灌注桩水泥搅拌桩墙体加钻孔灌注桩l工程名称：工程名称： 上海新亚汤臣大酒店上海新亚汤臣大酒店l地点：上海浦东地点：上海浦东l基坑尺寸：基底面积基坑尺寸：基底面积6000m2，开挖深度开挖深度8.6m，局部开挖深度局部开挖深

56、度11.2m；l围护结构：宽度围护结构：宽度4.25.2m的重力式挡墙，的重力式挡墙，墙身每隔墙身每隔3m设置一根直径设置一根直径600mm的钻孔灌的钻孔灌注桩加强；注桩加强；l支撑情况：在地面下支撑情况：在地面下2.5m处设置钢筋混凝处设置钢筋混凝土环形支撑。土环形支撑。l实测结果：实测结果： 实测最大水平位移实测最大水平位移32mml方案评述：方案评述： l在水泥搅拌桩重力式挡墙中采用钻孔灌在水泥搅拌桩重力式挡墙中采用钻孔灌注桩加强，并可以设置支撑以避免重力注桩加强，并可以设置支撑以避免重力式挡墙位移过大的缺点；在式挡墙位移过大的缺点；在8.6m开挖深开挖深度的基坑中，一般的排桩支护需要设

57、置度的基坑中，一般的排桩支护需要设置二道支撑，而在复合式的围护结构中只二道支撑，而在复合式的围护结构中只需一道支撑，可以节省造价，且水平位需一道支撑，可以节省造价，且水平位移也不大。移也不大。 l由双排钻孔灌注桩和桩顶圈梁形成的由双排钻孔灌注桩和桩顶圈梁形成的 字形断面，构成字形断面，构成无支锚的悬臂式围护结无支锚的悬臂式围护结构构，可用于较大的开挖深度而有宽敞的，可用于较大的开挖深度而有宽敞的施工条件；这种结构型式的计算尚未形施工条件；这种结构型式的计算尚未形成统一的方法，国内曾经做过模型试验，成统一的方法，国内曾经做过模型试验，得到比较好的规律。得到比较好的规律。l模型桩采用直径为模型桩采

58、用直径为30mm的黄铜管，桩长的黄铜管，桩长1.8m，单排桩距单排桩距60mm，双排桩的排距取双排桩的排距取为桩距的为桩距的2倍和倍和4倍，即倍，即120mm和和240mm两种。试验得到的桩体水平位移曲线见图，两种。试验得到的桩体水平位移曲线见图，当开挖深度为当开挖深度为1.4m时的桩顶水平位移值见时的桩顶水平位移值见表表 。从图示曲线可以看出，单排桩和双。从图示曲线可以看出，单排桩和双排桩的变形曲线形态有很大的差别，由于排桩的变形曲线形态有很大的差别，由于桩顶刚性连接梁的制约，限制了桩顶的转桩顶刚性连接梁的制约，限制了桩顶的转角，尤如角，尤如刚架刚架的变形。模型试验数据充分的变形。模型试验数

59、据充分说明了双排桩可以有效地减少桩的水平位说明了双排桩可以有效地减少桩的水平位移。移。单排桩单排桩双排桩，排距双排桩，排距120mm双排桩，排距双排桩，排距240mm 桩顶水平位移比较 桩 型 单排桩 双排桩 （排距 120mm） 双排桩 （排距 240mm） 桩顶水平位移（mm） 45 18 13 l通过模型试验对双排桩的内力分析，得通过模型试验对双排桩的内力分析，得出不同排距的双排桩弯矩分布图如图所出不同排距的双排桩弯矩分布图如图所示。当排距为示。当排距为120mm时，前排桩和后排时，前排桩和后排桩的弯矩仅有一些数量的差别而没有性桩的弯矩仅有一些数量的差别而没有性质的差别；但排距为质的差别

60、；但排距为240mm的双排桩前的双排桩前后桩桩身后桩桩身弯矩方向相反弯矩方向相反，桩的外侧受拉，桩的外侧受拉，与前排桩有性质的根本区别，说明后排与前排桩有性质的根本区别，说明后排桩在桩顶受到由前排桩传来的拉力，起桩在桩顶受到由前排桩传来的拉力，起了了锚拉的作用锚拉的作用而不是悬臂挡土的作用。而不是悬臂挡土的作用。l模型试验的结果显示，双排桩的排距模型试验的结果显示，双排桩的排距是影响结构体系性能的重要因素，在是影响结构体系性能的重要因素，在排距较小时，前、后排桩共同作为悬排距较小时，前、后排桩共同作为悬臂桩承受荷载，能减少变形和内力的臂桩承受荷载，能减少变形和内力的余地不大；当排距足够大时，前