[参考文献]深基坑工程讲座

1、l深基坑工程总论深基坑工程总论l深基坑工程方案设计深基坑工程方案设计l深基坑工程设计计算深基坑工程设计计算l深基坑工程施工图设计深基坑工程施工图设计l地下连续墙围护结构的垮塌地下连续墙围护结构的垮塌l钢支撑的失稳钢支撑的失稳l工程桩的倾斜工程桩的倾斜l采用拱圈结构深基坑的垮塌采用拱圈结构深基坑的垮塌l土钉墙的垮塌土钉墙的垮塌l1. 深基坑工程的技术要求；深基坑工程的技术要求；l2. 深基坑围护结构的类型；深基坑围护结构的类型；l3. 深基坑工程的失效模式；深基坑工程的失效模式；l4. 深基坑工程的安全等级与设计、施工深基坑工程的安全等级与设计、施工要求；要求；l5. 深基坑围护结构的设计荷载；

2、深基坑围护结构的设计荷载；l6. 深基坑设计表达式及安全控制标准；深基坑设计表达式及安全控制标准；l深基坑工程深基坑工程是指包括基坑开挖、降水和是指包括基坑开挖、降水和支护结构设计、施工与监测在内的总称。支护结构设计、施工与监测在内的总称。支护结构支护结构则由包括具有挡土、止水功能则由包括具有挡土、止水功能的的围护结构围护结构和维持围护结构平衡的和维持围护结构平衡的支、支、锚体系锚体系两部分组成；支、锚体系是指两部分组成；支、锚体系是指内内支撑体系或锚杆体系支撑体系或锚杆体系，内支撑体系内支撑体系由支由支撑、围檩和立柱等构件组成，撑、围檩和立柱等构件组成，锚杆体系锚杆体系则由锚杆、腰粱和台座等

3、组成。则由锚杆、腰粱和台座等组成。 l对深基坑工程的技术要求包括：对深基坑工程的技术要求包括：l一一 深基坑工程的功能要求深基坑工程的功能要求l1. 挡土功能挡土功能l2. 止水功能止水功能l3. 作为地下结构外墙的使用功能作为地下结构外墙的使用功能l二二 环境保护与处理相邻关系的要求环境保护与处理相邻关系的要求l1. 控制围护结构位移和坑底隆起对环境控制围护结构位移和坑底隆起对环境的影响的影响l2. 控制降低地下水位对环境的影响控制降低地下水位对环境的影响l3. 控制土锚对相邻场地的影响控制土锚对相邻场地的影响l为什么要做深基坑工程？为什么要做深基坑工程？l由地下室的施工引起的问题：由地下室

4、的施工引起的问题：l挡土和止水的功能临时性的结构物挡土和止水的功能临时性的结构物l作为深基坑围护结构的地下连续墙可以作为深基坑围护结构的地下连续墙可以同时用作地下结构的永久性外墙的使用同时用作地下结构的永久性外墙的使用功能功能l放坡开挖和支护开挖虽是两种可供选择放坡开挖和支护开挖虽是两种可供选择的开挖方案，但放坡开挖的适用范围有的开挖方案，但放坡开挖的适用范围有限，因为深基坑的放坡范围过大，城市限，因为深基坑的放坡范围过大，城市不可能提供太大的放坡空间；深基坑放不可能提供太大的放坡空间；深基坑放坡所增加的土方量也比较大；如在软土坡所增加的土方量也比较大；如在软土地区更由于可能产生深层滑动的制约

5、，地区更由于可能产生深层滑动的制约，在深基坑中放坡开挖的风险很大。在深基坑中放坡开挖的风险很大。l因此深基坑工程大多采用支护开挖的方因此深基坑工程大多采用支护开挖的方案。深基坑设置案。深基坑设置支护结构支护结构（一般（一般包括围包括围护结构和支锚体系护结构和支锚体系两部分）的目的是阻两部分）的目的是阻止基坑外侧土体的坍塌，为基础施工提止基坑外侧土体的坍塌，为基础施工提供安全的工作空间。供安全的工作空间。 l支护结构的功能是挡土，对基础施工空支护结构的功能是挡土，对基础施工空间来说具有防护的作用，统称为支护结间来说具有防护的作用，统称为支护结构，但将围护结构和支锚体系加以区别构，但将围护结构和支

6、锚体系加以区别可更确切地表达其在基坑工程中的不同可更确切地表达其在基坑工程中的不同作用。作用。 l根据挡土的要求，围护结构不一定是连根据挡土的要求，围护结构不一定是连续密闭的，在土的强度比较高的地区，续密闭的，在土的强度比较高的地区，采用间隔式的围护结构就足以起到挡土采用间隔式的围护结构就足以起到挡土的作用；但在软土地区，由于土的强度的作用；但在软土地区，由于土的强度低，土压力比较大，则需要设置连续排低，土压力比较大，则需要设置连续排列的围护结构才有足够的强度抵抗土压列的围护结构才有足够的强度抵抗土压力的作用和防止软土在侧向压力作用下力的作用和防止软土在侧向压力作用下通过支挡的间隙绕流。通过支

7、挡的间隙绕流。 l不同地区、不同土类、不同开挖深度的不同地区、不同土类、不同开挖深度的基坑，根据挡土的功能要求可以选择不基坑，根据挡土的功能要求可以选择不同的围护结构型式和支锚体系的类型。同的围护结构型式和支锚体系的类型。 l在地下水位比较高的地区，为了使施工作在地下水位比较高的地区，为了使施工作业的空间比较干燥，必须采取坑内排水或业的空间比较干燥，必须采取坑内排水或降低地下水位的措施。如在坑内降低地下降低地下水位的措施。如在坑内降低地下水位则造成了坑内外的水位差水位则造成了坑内外的水位差 ，地下水，地下水在水头压力的作用下从坑外流向坑内，不在水头压力的作用下从坑外流向坑内，不仅不能保持坑内的

8、干燥，而且还会产生管仅不能保持坑内的干燥，而且还会产生管涌、流砂等渗透变形，危及基坑的安全。涌、流砂等渗透变形，危及基坑的安全。在这种情况下，在这种情况下，要求围护结构同时具有止要求围护结构同时具有止水的功能，能阻止地下水流向坑内，以保水的功能，能阻止地下水流向坑内，以保证坑内的施工作业条件。证坑内的施工作业条件。 l实现围护结构止水功能的条件，一方面是实现围护结构止水功能的条件，一方面是要求围护结构本身要有一定的要求围护结构本身要有一定的隔水性能隔水性能，可以同时起止水帷幕的作用，另一方面是可以同时起止水帷幕的作用，另一方面是要求设置的止水帷幕有足够的长度，或者要求设置的止水帷幕有足够的长度

9、，或者能切入不透水层，或者能能切入不透水层，或者能将水头梯度减少将水头梯度减少到不会发生危害的数值到不会发生危害的数值。 l 有些类型的围护结构可以同时具有挡土有些类型的围护结构可以同时具有挡土和止水的功能，如地下连续墙；但有些挡和止水的功能，如地下连续墙；但有些挡土结构物却不具有止水的作用，如排桩式土结构物却不具有止水的作用，如排桩式围护结构，此时就需要设置止水帷幕，采围护结构，此时就需要设置止水帷幕，采用两种材料的复合结构。用两种材料的复合结构。 l在软土地区，深基坑工程的围护结构造价在软土地区，深基坑工程的围护结构造价很高，特别如地下连续墙有时可达数千万很高，特别如地下连续墙有时可达数千

10、万之巨，如果仅用作施工时的临时性围护结之巨，如果仅用作施工时的临时性围护结构，在地下室施工完毕以后就丧失了使用构，在地下室施工完毕以后就丧失了使用价值，确实非常可惜。为了充分利用地下价值，确实非常可惜。为了充分利用地下连续墙的使用价值，提出了将围护结构同连续墙的使用价值，提出了将围护结构同时作为地下室外墙的设计要求，这种设想时作为地下室外墙的设计要求，这种设想无疑是具有经济意义的。无疑是具有经济意义的。 l在这种条件下，支护结构就具有地下室在这种条件下，支护结构就具有地下室外墙的使用功能要求，即永久性的止水外墙的使用功能要求，即永久性的止水功能、永久性的挡土作用以及传递建筑功能、永久性的挡土作

11、用以及传递建筑物荷载的功能。物荷载的功能。l 对于同时具有地下室外墙使用功能要对于同时具有地下室外墙使用功能要求的围护结构，其设计和施工的技术要求的围护结构，其设计和施工的技术要求和一般围护结构不同，技术难度比较求和一般围护结构不同，技术难度比较大，也比较复杂，需要作专门的研究。大，也比较复杂，需要作专门的研究。 l1. 控制围护结构位移和坑底隆起对环境控制围护结构位移和坑底隆起对环境的影响的影响l2. 控制降低地下水位对环境的影响控制降低地下水位对环境的影响l3. 控制土锚对相邻场的影响控制土锚对相邻场的影响 l基坑开挖对土体来说是一种卸荷作用，打基坑开挖对土体来说是一种卸荷作用，打破了土体

12、原来的平衡状态，土体就会产生破了土体原来的平衡状态，土体就会产生各种形态的位移，在基坑内部，表现为围各种形态的位移，在基坑内部，表现为围护结构的护结构的水平位移水平位移和坑底的和坑底的隆起隆起，尽管设，尽管设置了围护体的支、锚结构，但围护结构连置了围护体的支、锚结构，但围护结构连同周围的土体仍然有不同程度的水平位移；同周围的土体仍然有不同程度的水平位移；l坑底的隆起是一种向上的位移，产生的坑底的隆起是一种向上的位移，产生的原因一是深层土的卸荷回弹，二是由开原因一是深层土的卸荷回弹，二是由开挖形成的压力差导致的土体塑流。由于挖形成的压力差导致的土体塑流。由于土体是连续体，坑底的隆起和围护结构土体

13、是连续体，坑底的隆起和围护结构的水平位移必然导致坑外土体产生沉降的水平位移必然导致坑外土体产生沉降和水平位移，带动相邻建筑物或市政设和水平位移，带动相邻建筑物或市政设施发生倾斜或挠曲，这些附加的变形使施发生倾斜或挠曲，这些附加的变形使结构构件或管道可能产生开裂，影响使结构构件或管道可能产生开裂，影响使用，危及安全。用，危及安全。l基坑开挖时必须采取坑内排水或降低地下水基坑开挖时必须采取坑内排水或降低地下水位的措施以获得干燥的施工工作空间。位的措施以获得干燥的施工工作空间。 如采如采用坑外降水会使大范围的地下水位下降；如用坑外降水会使大范围的地下水位下降；如在坑内降水而围护结构不具有止水的功能，

14、在坑内降水而围护结构不具有止水的功能，或止水功能失效，则也会引起坑外地下水位或止水功能失效，则也会引起坑外地下水位下降；基坑的开挖深度越深，地下水位下降下降；基坑的开挖深度越深，地下水位下降越多，影响的范围也就越大。当采用坑内降越多，影响的范围也就越大。当采用坑内降水方案而止水帷幕能有效工作时，坑外的地水方案而止水帷幕能有效工作时，坑外的地下水位不会明显下降，对相邻建筑物不会构下水位不会明显下降，对相邻建筑物不会构成威胁。成威胁。 l地下水位下降造成土体有效应力增加，地下水位下降造成土体有效应力增加，产生大范围的产生大范围的地面沉降地面沉降，在影响范围内，在影响范围内的建筑物和市政设施就要受到

15、不同程度的建筑物和市政设施就要受到不同程度的损害。的损害。 l因此在软土地区通常都采用止水帷幕来因此在软土地区通常都采用止水帷幕来防止坑外地下水位的下降，在基坑工程防止坑外地下水位的下降，在基坑工程设计和施工时，必须充分重视止水帷幕设计和施工时，必须充分重视止水帷幕的质量，的质量，密切监控坑外地下水位的变化密切监控坑外地下水位的变化。 l对坑内的施工条件来说，采用土锚比内对坑内的施工条件来说，采用土锚比内支撑更为有利，可以减少对挖土和浇筑支撑更为有利，可以减少对挖土和浇筑基础的干扰。因此在地质条件比较好的基础的干扰。因此在地质条件比较好的的地方，大量采用土锚；而在软土地区，的地方，大量采用土锚

16、；而在软土地区，由于软土无法提供足够的锚固力，很少由于软土无法提供足够的锚固力，很少采用土锚。但除了上述技术方面的考虑采用土锚。但除了上述技术方面的考虑之外，采用土锚时还应充分注意其对相之外，采用土锚时还应充分注意其对相邻关系的影响，除非建筑场地十分空旷，邻关系的影响，除非建筑场地十分空旷，土锚能完全设置在建筑红线范围以内。土锚能完全设置在建筑红线范围以内。 l建筑红线是法定的建筑界限，不仅限定地建筑红线是法定的建筑界限，不仅限定地面建筑的范围，而且也不容许地下的设施面建筑的范围，而且也不容许地下的设施超出红线范围。在一般情况下，土锚的锚超出红线范围。在一般情况下，土锚的锚固段常常超出红线，亦

17、即已经进入相邻场固段常常超出红线，亦即已经进入相邻场地的范围，如果相邻场地进行地下的施工地的范围，如果相邻场地进行地下的施工或设置桩体，土锚就成为其地下障碍物，或设置桩体，土锚就成为其地下障碍物，因此可能产生相邻的纠纷。从民法的角度因此可能产生相邻的纠纷。从民法的角度来看，采用的土锚如已进入相邻场地范围，来看，采用的土锚如已进入相邻场地范围，则已经侵犯了相邻场地业主的合法权益，则已经侵犯了相邻场地业主的合法权益，相邻场地业主可以诉诸法律。相邻场地业主可以诉诸法律。 l按功能划分按功能划分 l按围护结构刚度划分按围护结构刚度划分 l按围护结构保持稳定方式划分按围护结构保持稳定方式划分 l按围护结

18、构的施工工艺与材料划分按围护结构的施工工艺与材料划分l按围护结构功能划分为按围护结构功能划分为临时性结构临时性结构和兼有永久和兼有永久性结构功能（性结构功能（两墙合一两墙合一）两类。）两类。 l临时性围护结构的功能比较单一，设计时只要临时性围护结构的功能比较单一，设计时只要满足施工围护结构的挡土、止水和环境保护的满足施工围护结构的挡土、止水和环境保护的要求；要求；l永久性结构除了满足上述施工围护结构的要求永久性结构除了满足上述施工围护结构的要求外，还应满足作为永久性结构的许多要求，例外，还应满足作为永久性结构的许多要求，例如传力、协调变形、防渗等要求。同时还要处如传力、协调变形、防渗等要求。同

19、时还要处理与地下室梁、板、柱的连接构造，对围护结理与地下室梁、板、柱的连接构造，对围护结构的变形也有更严格的要求。构的变形也有更严格的要求。 l按围护结构材料本身的传力特性可以分按围护结构材料本身的传力特性可以分为刚性结构和柔性结构两类。为刚性结构和柔性结构两类。l刚性结构刚性结构围护体材料的抗拉强度很低，围护体材料的抗拉强度很低，一般不考虑承受弯矩，其变形的特点主一般不考虑承受弯矩，其变形的特点主要是平移和转动，当发生挠曲变形时很要是平移和转动，当发生挠曲变形时很容易出现开裂；容易出现开裂；l柔性结构柔性结构围护体材料能承受较大的弯矩围护体材料能承受较大的弯矩和拉应力，因此可以容许发生较大的

20、挠和拉应力，因此可以容许发生较大的挠曲而结构不出现裂缝。曲而结构不出现裂缝。l按围护结构保持稳定的方式，可划分为自立式和按围护结构保持稳定的方式，可划分为自立式和支锚式两类。支锚式两类。l自立式围护结构自立式围护结构可以不依靠支撑或锚杆的传力作可以不依靠支撑或锚杆的传力作用而保持其平衡，按照保持稳定的机制可以分为用而保持其平衡，按照保持稳定的机制可以分为重力式和悬臂式两类。重力式围护结构依靠自身重力式和悬臂式两类。重力式围护结构依靠自身的重力所形成的稳定力矩和摩阻力来抵抗土压力的重力所形成的稳定力矩和摩阻力来抵抗土压力所引起的倾覆和滑移；悬臂式则依靠插入深度范所引起的倾覆和滑移；悬臂式则依靠插

21、入深度范围内土的嵌固作用维持稳定。围内土的嵌固作用维持稳定。l支锚式围护结构支锚式围护结构则需要依靠内支撑或土锚才能保则需要依靠内支撑或土锚才能保持围护结构的稳定。持围护结构的稳定。主动土压力主动土压力Ea被动抗力被动抗力Ep基底摩阻力基底摩阻力H重力重力G重力式围护结构重力式围护结构主动土压力主动土压力Ea被动抗力被动抗力Ep被动抗力被动抗力E p悬臂式围护结构悬臂式围护结构拉锚拉锚土锚土锚土锚或拉锚土锚或拉锚支撑支撑立柱立柱立柱桩立柱桩围护墙围护墙围檩围檩坑底坑底加固加固内支撑体系内支撑体系l按围护结构的施工工艺与材料划分可分按围护结构的施工工艺与材料划分可分为以水泥稳定土为材料的水泥搅拌

22、桩，为以水泥稳定土为材料的水泥搅拌桩，以钢为材料的钢板桩和以钢筋混凝土为以钢为材料的钢板桩和以钢筋混凝土为材料的钻孔灌注桩、地下连续墙或钢筋材料的钻孔灌注桩、地下连续墙或钢筋混凝土板桩。混凝土板桩。l围护结构的受力性能与材料密切有关。围护结构的受力性能与材料密切有关。用水泥搅拌桩做成的坝体是刚性的、自用水泥搅拌桩做成的坝体是刚性的、自立式的。用钢材或钢筋混凝土制成的围立式的。用钢材或钢筋混凝土制成的围护结构是柔性的，一般需要采用支锚体护结构是柔性的，一般需要采用支锚体系来维持其稳定。但钢筋混凝土地下连系来维持其稳定。但钢筋混凝土地下连续墙也可以做成如图所示的重力式围护续墙也可以做成如图所示的重

23、力式围护结构；水泥搅拌桩可以加劲性的型钢成结构；水泥搅拌桩可以加劲性的型钢成为柔性的围护结构（为柔性的围护结构（SMW工法），也可工法），也可以用作柔性的排桩式围护结构的止水帷以用作柔性的排桩式围护结构的止水帷幕。幕。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、锚体系失稳破

24、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断

25、，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的

26、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构

27、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，但也有认为绕

28、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主

29、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。在倾斜荷载

30、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，围护结构的下部

31、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、流土或流砂

32、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失

33、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。

34、 （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 （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1

35、200mm，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

36、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

37、，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，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，

38、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

39、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，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

40、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

41、）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

42、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确定安全等级的原则确定安全等级的原则 l考虑划分安全等级的因素考虑划分安全等级的因素 l已有规范对安全等级的划分标准已有规范对安全等级的划分标准 l不同安全等级基坑工程的设计及施工要不同安全等级基坑工程的设计及施工要求求 l基坑设计的表达式及设计原则基坑设计的表达式及设计原则l关于安全系数的规定关于安全系数的规定 l1.基坑工程大多数是基坑工程大多数是临时性临时性的，其安全度的，其安全度和耐久性的要求低于一般的结构工程；和耐久性的要求低于一般的结构工程；l2.围护结构失效围护结构失效对周围环境影响对周围环境影

43、响的重要性的重要性甚于围护结构本身；甚于围护结构本身；l3.在许多情况下，在许多情况下，变形的控制变形的控制高于强度控高于强度控制。制。l1. 基坑的基坑的开挖深度开挖深度 l 由于土压力与深度的平方成正比，基由于土压力与深度的平方成正比，基坑深度越大，围护结构的内力与变形都相坑深度越大，围护结构的内力与变形都相应急剧增大，支锚结构的轴力也随之增大。应急剧增大，支锚结构的轴力也随之增大。无论对于围护结构本身的安全或对环境的无论对于围护结构本身的安全或对环境的影响都增加了技术难度，工程的重要性和影响都增加了技术难度，工程的重要性和失效带来的危害性都加大了，对于深基坑失效带来的危害性都加大了，对于

44、深基坑应提高对设计和施工的技术要求；应提高对设计和施工的技术要求；l2. 土质条件土质条件 l 在相同开挖深度的条件下，土质越差，在相同开挖深度的条件下，土质越差，抗剪强度低，侧土压力增大，结构内力抗剪强度低，侧土压力增大，结构内力加大，对环境的影响也越大，控制的要加大，对环境的影响也越大，控制的要求必须相应提高；求必须相应提高；l3. 地下水位地下水位 l 地下水对基坑围护结构的安全与使用具有地下水对基坑围护结构的安全与使用具有决定性的作用，如果地下水位很深，则技术决定性的作用，如果地下水位很深，则技术难度和工程的危险性都要小得多；在地下水难度和工程的危险性都要小得多；在地下水位高的地方，降

45、水会形成地面的沉降和损害位高的地方，降水会形成地面的沉降和损害相邻建筑物，如果设置止水帷幕，则使围护相邻建筑物，如果设置止水帷幕，则使围护结构承受很大的水压力，同时增加了渗透变结构承受很大的水压力，同时增加了渗透变形的危险性，因此必须提高对设计和施工的形的危险性，因此必须提高对设计和施工的要求；要求；l4. 相邻建筑物与设施的重要性以及对变相邻建筑物与设施的重要性以及对变形的承受能力形的承受能力 l 相邻建筑物的重要性增大，对变形控相邻建筑物的重要性增大，对变形控制的要求更严格，安全等级就越高，例制的要求更严格，安全等级就越高，例如在地下铁道邻近地区开挖基坑时，常如在地下铁道邻近地区开挖基坑时

46、，常需要提高设计的安全度以保证地下铁道需要提高设计的安全度以保证地下铁道的安全运行；对于变形十分敏感的建筑的安全运行；对于变形十分敏感的建筑物或设施，也必须物或设施，也必须严格控制变形严格控制变形，提高，提高对设计施工的要求。对设计施工的要求。l现有各部门和地方的基坑工程规范已经现有各部门和地方的基坑工程规范已经提出了基坑工程安全等级的划分方法，提出了基坑工程安全等级的划分方法，见下表，表中出现的差别反映了地区的见下表，表中出现的差别反映了地区的地质条件和经验的不同以及规范覆盖面地质条件和经验的不同以及规范覆盖面的不同，地方规范针对性强，可以规定的不同，地方规范针对性强，可以规定得具体一些，而

47、全国性的规范只能规定得具体一些，而全国性的规范只能规定得原则些。得原则些。 基坑工程安全等级划分标准 规范名称 一级 二级 三级 上海市标准 基坑工程设计规程（DBJ 08-61-97） 28 1支护结构作为主体结构的一部分时 2基坑开挖深度大于、等于 10m 时 3距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护时 除一级和二级以外的 开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时 深圳市标准 深圳地区建筑深基坑支护技术规范（SJG 05-96） 29 基坑深度 h14m 地下水埋深 2m 软土层厚度 5m l 0.2 h 9 14 m 2 5 m 2 5 m 0.5 h

48、1.0 h 9 m 5 m 2m 1.0 h 建筑基坑工程技术规范 31 （YB 9258-97） 破坏后果很严重 破坏后果严重 破坏后果不严重 建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99） 32 支护结构破坏对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重 支护结构破坏对基坑周边环境及地下结构施工影响一般 支护结构破坏对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重 注：基坑边缘与邻近已有建筑浅基础或重要管线边缘净距为 l l为了统一设计标准，对不同的工程区别为了统一设计标准，对不同的工程区别对待，需要制定设计依据的控制标准。对待，需要制定设计依据的控制标准。有些规范对基坑工程划分了安全等级，有些规范对基坑工程

49、划分了安全等级，但有的规范不主张划分安全等级。下面但有的规范不主张划分安全等级。下面主要讨论按安全等级确定的设计施工要主要讨论按安全等级确定的设计施工要求求 。上海 基坑工程设计规程（DBJ 08-61-97）的规定 墙顶位移 （mm） 墙体最大位移（mm） 地面最大沉降（mm） 安全等级 监控值 设计值 监控值 设计值 监控值 设计值 一级 30 50 50 80 30 50 二级 60 100 80 120 60 100 深圳地区建筑深基坑支护技术规范（SJG 05-96）的规定 支护结构最大水平位移允许值 （mm） 安全等级 排桩、地下连续墙、坡率法、土钉墙 钢板桩、深层搅拌 一级 0.

50、0025h 二级 0.0050h 0.0100h 三级 0.0100h 0.0200h 武汉地区深基坑工程技术指南（WBJ 1-7-95）的规定 安全等级 支护结构最大水平位移 （mm） 一级 40 二级 100 三级 200 l从地方规范的规定可以看出，对基坑从地方规范的规定可以看出，对基坑围护设计的要求主要按变形控制，对围护设计的要求主要按变形控制，对不同安全等级的基坑提出不同数量的不同安全等级的基坑提出不同数量的变形控制值，安全等级越高，变形控变形控制值，安全等级越高，变形控制值越小。变形控制值有两种不同方制值越小。变形控制值有两种不同方法，一种是法，一种是按水平位移的数值控制按水平位移

51、的数值控制，另一种是另一种是按水平位移与围护结构高度按水平位移与围护结构高度的相对比值控制的相对比值控制。l其实这两种不同的控制方法表示了其实这两种不同的控制方法表示了不同的控制侧重点，相对比值用于不同的控制侧重点，相对比值用于控制围护结构本身能处于安全的工控制围护结构本身能处于安全的工作状态，与安全系数相配合以保持作状态，与安全系数相配合以保持围护结构的安全；水平位移的绝对围护结构的安全；水平位移的绝对值用于将围护结构对相邻建筑物的值用于将围护结构对相邻建筑物的影响控制在许可的范围以内。影响控制在许可的范围以内。l 对于面向全国的规范，由于各地地对于面向全国的规范，由于各地地质条件相差悬殊，

52、很难如地方规范质条件相差悬殊，很难如地方规范那样对变形作出具体的规定，建筑那样对变形作出具体的规定，建筑基坑工程技术规范在编制过程中曾基坑工程技术规范在编制过程中曾分别邻近有无永久性建筑物给出了分别邻近有无永久性建筑物给出了变形控制值，但在最终颁布时删去变形控制值，但在最终颁布时删去了这些内容。作为一种经验的总结了这些内容。作为一种经验的总结还是有参考价值。还是有参考价值。邻近无永久性建筑物的基坑变形控制的经验值 支 护 结 构 类 型 硬 土 软 土 悬臂式支护结构（顶部） （0.51.0）H （1.02.0）H 带锚定系统的桩墙支护结构（最大处） 50mm 100mm 带内支撑系统的桩墙支

53、护结构（最大处） 30mm 50mm 重力式支护结构（顶部） 1.0 H 2.0 H 邻近有永久性建筑物的基坑变形控制的经验值 控制等级 地面最大沉降量及支护结构水平变位的控制要求 一级控制 1. 地面最大沉降量15mm 或 0.1 H 2. 支护结构最大水平变位量20 mm 或 0.14 H 二级控制 1.地面最大沉降量30mm 或 0.2 H 2.支护结构最大水平变位量50 mm 或 0.3 H 三级控制 1.地面最大沉降量70mm 或 0.5 H 2.支护结构最大水平变位量100 mm 或 0.6 H l基坑设计由两部分组成，一部分是涉及基坑设计由两部分组成，一部分是涉及土体稳定性土体稳

54、定性的验算；另一部分是围护结的验算；另一部分是围护结构、支撑或锚杆的构、支撑或锚杆的结构设计结构设计。前一种验。前一种验算时，主要的荷载和抗力都是由土体产算时，主要的荷载和抗力都是由土体产生的；后一种设计的荷载主要由土体引生的；后一种设计的荷载主要由土体引起的，而抗力是由结构材料提供的。这起的，而抗力是由结构材料提供的。这两种设计表达式中的荷载和抗力项的物两种设计表达式中的荷载和抗力项的物理意义不同、性质不同，安全控制的标理意义不同、性质不同，安全控制的标准也不相同。准也不相同。 各规范有关设计要求的规定 规范 项 目 上海市标准 基坑工程设计规程 深圳地区建筑深基坑支护技术规范 武汉地区深基

55、坑工程技术指南 建筑基坑工程技术规范 建筑基坑支护技术规程 稳定验算 安全系数法 安全系数法 安全系数法 名义分项系数，实际安全系数 围护结构 设计 未列设计表达式，未指定按何规范设计 排桩配筋有表达式 连续墙按结构规范设计 桩身配筋按桩基规范 连续墙结构设计无规定 截面设计按结构规范，内力采用综合分项系数1.2 截面设计按结构规范，内力设计值等于计算值乘以 1.2 锚杆设计 锚杆截面按标准值设计，安全系数法 锚杆截面按标准值设计，安全系数法 有抗拔力设计值公式，无锚杆截面计算公式 截面设计拉力未用分项系数 支撑设计 规定截面计算要求，但无设计表达式 截面按钢结构或混凝土结构规范设计 给出设计

56、表达式，内力采用综合分项系数 未明确规定 l从表可以看出，对稳定性验算，各规范从表可以看出，对稳定性验算，各规范所采用的设计方法基本相同，都是安全所采用的设计方法基本相同，都是安全系数方法。虽然安全系数设计方法不符系数方法。虽然安全系数设计方法不符合设计统一标准关于概率极限状态设计合设计统一标准关于概率极限状态设计原则的要求，但在设计表达式的两边都原则的要求，但在设计表达式的两边都采用标准值表示设计变量，设计体系内采用标准值表示设计变量，设计体系内部封闭，尚不致造成误解和错误。但是部封闭，尚不致造成误解和错误。但是围护结构墙身设计、支撑截面设计和锚围护结构墙身设计、支撑截面设计和锚杆截面设计的

57、情况就不一样了，设计表杆截面设计的情况就不一样了，设计表达式两边物理量的性质不同，需要在基达式两边物理量的性质不同，需要在基坑规范中加以协调。坑规范中加以协调。 l在围护结构、支撑或锚杆的结构设计表在围护结构、支撑或锚杆的结构设计表达式中，必须充分注意荷载和抗力的统达式中，必须充分注意荷载和抗力的统一。这是因为，产生结构内力的荷载主一。这是因为，产生结构内力的荷载主要是由土形成的，所求得的土压力和结要是由土形成的，所求得的土压力和结构内力都是标准值，但材料的强度采用构内力都是标准值，但材料的强度采用现行的混凝土结构规范的设计值，则设现行的混凝土结构规范的设计值，则设计表达式的两端是不一致的，必

58、须采取计表达式的两端是不一致的，必须采取一定的调整措施加以平衡。一定的调整措施加以平衡。l如果采用现行地基基础规范中关于土压如果采用现行地基基础规范中关于土压力的计算方法和结构内力计算方法强度力的计算方法和结构内力计算方法强度结构的内力，同时采用现行混凝土结构结构的内力，同时采用现行混凝土结构规范中的材料强度设计值进行截面强度规范中的材料强度设计值进行截面强度验算和配筋，忽视了两者之间在设计原验算和配筋，忽视了两者之间在设计原则上的差异，就降低了结构的安全度，则上的差异，就降低了结构的安全度，留下了隐患。留下了隐患。l各规范对设计安全系数的规定很不一致，各规范对设计安全系数的规定很不一致，符号

59、和术语也并不一致，在使用时务必符号和术语也并不一致，在使用时务必充分注意区别。各规范对不同的验算模充分注意区别。各规范对不同的验算模式所规定的安全系数允许值见下表。由式所规定的安全系数允许值见下表。由于各规范都按自己的符号术语系统规定于各规范都按自己的符号术语系统规定其物理意义，选用各不相同的安全水准其物理意义，选用各不相同的安全水准和各种系数，读者在使用这些规范时，和各种系数，读者在使用这些规范时，只能认定执行一本规范的规定，切忌几只能认定执行一本规范的规定，切忌几本规范混用。本规范混用。 设计安全系数（分项系数）值 规范 验算项目 上海市标准 基坑工程设计规程 深圳地区建筑深基坑支护技术规

60、范 武汉地区深基坑工程技术指南 建筑基坑工程技术规范 分项系数 建筑基坑支护技术规程 （送审稿） 整体稳定 水泥土围护 1.0 板式支护 1.25 深层搅拌 1.32 排桩相同 土钉墙 二级 1.3 三级 1.2 水泥土挡土结构 1.21.3 倾覆稳定 水泥土围护 L20m 1.0 L?20m 1.1 板式支护 一级 1.20 二级 1.10 三级 1.05 深层搅拌 1.4 水泥土挡墙 1.5 水泥土挡土结构 1. 01.1 水土合算 1.5 滑动稳定 水泥土围护 L20m 1.0 L?20m 1.2 深层搅拌 1.3 水泥土挡墙 1.3 水泥土挡土结构 1. 11.2 水土合算 1.4 设