深基坑支护设计

1、深基坑支护设计深基坑支护设计段仲沅段仲沅南华大学岩土工程系南华大学岩土工程系20110901第第1章章 绪论绪论 1.1基本概念与特点基本概念与特点一、与基坑工程有关的一些基本概念一、与基坑工程有关的一些基本概念：1基坑基坑：为进行建筑物（构筑物）基础与地下室基础与地下室的施工所开挖的地面以下的空间。（地下室、地下车库、地铁车站等）2基坑工程基坑工程：为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护结构、降水止水、土方开挖和回填等工程的简称。包括勘察、设计、施工、监测等。3基坑侧壁基坑侧壁：构成基坑周边土体主动变形的一侧。4基坑周边环境基坑周边环境：基坑开挖影响范围内影响范围内

2、的建（构）筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体、地下水体等的简称。包括包括：1）影响范围内的建筑物影响范围内的建筑物结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小、上部结构现状。2）基坑周边各类地下设施周边各类地下设施，如自来水、电缆煤气、污水、雨水、热力管线或管道等分布和性状。3）基坑周边和邻近地区地表水和地下水周边和邻近地区地表水和地下水汇流排泄情况、地下水管渗漏水管渗漏情况、对基坑开挖和支护的影响程度。4）四周道路道路距离、车辆、车辆载重等。5）相邻基础施工相邻基础施工。6）周边的边坡、河渠边坡、河渠及其与基坑关系。7）其他基坑堆载其他基坑堆载（包括临时材料、车辆、土体、住房等堆载）1.

3、1基本概念与特点基本概念与特点5基坑支护基坑支护：为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周边环境安全，对基坑侧壁和周边环境采样的支挡、加固和保护措施。6排桩排桩：以某种桩型按照队列式排列布置形成的基坑支护结构。7桩锚支护桩锚支护：排桩、圈梁、锚杆、腰梁、桩间护壁结构等组成的基坑支护结构。8水泥土墙水泥土墙：有水泥土桩相互搭接形成格珊、壁状等的重力式挡土结构。9地下连续墙地下连续墙：机械施工成槽，浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体。10土钉支护（土钉墙）土钉支护（土钉墙）：采用土钉加固的基坑侧壁土体与面层等一起组成的加固结构。（包括：土钉、土钉范围内被加固土体、面层等三部分）11土层锚杆土层锚杆：由设置

4、于钻孔内设置于钻孔内、端部深入稳定土层端部深入稳定土层中的钢筋、钢绞线钢筋、钢绞线与孔内注浆体注浆体组成的受拉杆体。12支撑体系支撑体系：由围檩、支撑（或锚杆）、立柱等结构组成的用于支撑基坑侧壁的结构体系。13冠梁（圈梁）冠梁（圈梁）：设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连续梁。14腰梁：腰梁：设置在支护结构顶部以下，传递支护结构、锚杆或内支撑支点力的钢筋混凝土梁或钢梁。15支点支点：锚杆或内支撑对支护结构的水平约束点。16支点刚度系数支点刚度系数：锚杆或内支撑对支护结构的水平反作用力与其位移的比值。17组合式支护结构组合式支护结构：由排桩、地下连续墙、土钉墙、重力式挡土墙、放坡等多种支护结构组合在

5、一起形成的支护结构。1.1基本概念与特点基本概念与特点18嵌固深度嵌固深度：排桩结构在基坑坑底以下的埋置深度。19嵌固深度设计值嵌固深度设计值：根据基坑侧壁安全等级和支护结构验算条件确定的支护结构嵌入深度的设计值。20地下水控制地下水控制：为保证支护结构施工、挖土、地下室施工和基坑周边环境安全而采取的排水、降水、截水或回灌措施。21截水帷幕截水帷幕：用于阻截或减少基坑侧壁基坑地下水流入基坑而采用的连续止水体（包括悬挂式、落底式、全封闭式）22人工降水人工降水：人为降低基坑及周边一定范围内的地下水位。23信息施工法信息施工法：根据施工现场的地质情况和监测数据，对地质结论、设计参数进行验证，对施工

6、安全性进行判断并及时修改施工方案的施工方法。24动态设计法动态设计法：根据信息施工法和现场勘察反馈资料，对地质结论、设计参数、设计方案进行再验证，如果确认与原设计条件变化较大，及时补充、修改原设计的设计方法。25逆作法逆作法：自上而下分阶段开挖于支护的一种施工方法。1.1基本概念与特点基本概念与特点二特点二特点：1建筑趋向高层化，基坑深深度越大；2基坑开挖面积大，给支撑系统带来较大难度；3软土基坑位移、沉降大，影响周边环境；工程地质条件越来越差差，尤其是沿海地区，填海、填湖、淤泥、泥潭、沼泽等，地质条件十分复杂。4深基坑施工周期长、场地狭窄、降雨、重物堆放对基坑稳定不利；5施工方法越来越多多，

7、各显神通。周边环境条件越来越复杂，四周建筑物、市政设施越来越密密，不仅要保证自身稳定，也不能殃及池鱼。6相邻场地施工，如打桩、降水、挖土、基础浇筑混凝土等工序会相互影响制约，增加协调工作难度。7工程事故时有出现，成功率低低，条件好，出现问题，条件差地区也出现问题。三基本功能三基本功能：1提供地下工程安全施工的空间；2保证主体工程地基和桩基的安全；3保证周边环境安全：包括相邻地铁、隧道、管线、建筑物、构筑物、地下洞室、地下公用设施等等。1.1基本概念与特点基本概念与特点四基坑工程发展四基坑工程发展：1古老传统课题2综合性的岩土工程问题：涉及土力学强度、稳定、变形问题；涉及土与支护结构相互作用的问

8、题，随着土力学理论、测试技术、计算技术、施工机械、施工技术的发展而发展。3发展：1）Terzaghi和Peck在20世纪40年代就提出预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的中应力法；2）Bjerrum和Eide50年代提出基坑隆起的分析方法；3）60年代奥斯陆和墨西哥城软粘土基坑开始使用仪器监测；并逐步使用，信息化施工技术完善。4）70 年代开始制定指导开挖的法规；5）我国70年代之前的基坑较浅，如上海，一般小于4m；80年代基坑开始大量增加。90年代开始制定法规。逆作法施工技术使用。6）由于周边环境越来越复杂，环境保护越来越受到重视，预估变形方法有待发展，现在有赖于有限元等现代分析方法和土工参数的

9、正确选用；单纯常规室内试验不足以满足要求，开始把室内试验、现场测试、监测结果结合，能获得较为满意的结果。1.1基本概念与特点基本概念与特点4基坑支护手段的发展基坑支护手段的发展：1）20世纪70年代以前，为传统方法阶段； 放坡、 桩（挖孔桩、钻孔桩、预制桩、搅拌桩，圆形为主，异型也有）、板（槽钢钢板、工字钢板、钢混板）、墙（地下连续墙）、管（钢管、钢混管）、撑（钢支撑、木支撑、沙袋堆撑）、沉井。2）70年代以来为改良方法阶段； 桩锚、板锚、墙锚、管锚、撑锚等，另外支撑出现圆形或与椭圆形的钢混支撑结构。3）稍晚出现主动支护技术 土钉支护、注浆、冻结； 逆作法施工技术、信息化施工技术。1.1基本概

10、念与特点基本概念与特点5围护围护结构结构分类分类：1）放坡放坡开挖和简易支护； 2）悬臂悬臂式围护结构；3）重力重力式围护结构；4）内撑内撑式围护结构；5）拉锚式拉锚式围护结构；6）土钉土钉支护；7）其他其他：门架式、拱式、沉井和（椭）圆形墙、加筋水泥土、冻结法、1.2基坑等级与重要性系数基坑等级与重要性系数一基坑等级一基坑等级： 一般根据基坑环境、破坏后果、基坑深度、工程地质和地下水条件等划分。各地规范划分标准不一。基坑侧壁安全等级和重要性系数基坑侧壁安全等级和重要性系数o（JGJ120-99）安全等级破坏后果破坏后果o一级支护结构破坏结构破坏、土体失稳土体失稳或变形过大变形过大对基坑周边环

11、境及地下结构施工影响很严重很严重。1.1二级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边环境及地下结构施工影响一般一般。1.0三级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重不严重。0.9注：有特殊要求的基坑侧壁安全等级根据具体情况确定。基坑工程安全等级划分（基坑工程安全等级划分（JGJ72-2004）安全等级基坑环境、破坏后果、基坑深度、工程地质和地下水条件一级周边环境条件复杂；破坏后果严重；基坑深度h12m；工程地质条件复杂；地下水位很高、条件复杂、对施工影响严重。二级周边环境条件较复杂；破坏后果较严重；基坑深度6mh12m；工程地质条件较复杂；地下水位较高、条件较

12、复杂、对施工影响较严重。三级周边环境条件简单；破坏后果不严重；基坑深度h6m；工程地质条件简单；地下水位低、条件简单、对施工影响轻微。注注：从一级开始，有二项或二项以上，最先符合该基坑等级标准者，即可定位该等级高层建筑岩土工程勘察规范高层建筑岩土工程勘察规范 （JGJ 72-2004）基坑等级确定说明基坑等级确定说明：1基坑环境条件：指临近既有建（构）筑物、管线、道路的重要性、邻近程度重要性、邻近程度、荷载大小、基础类型和埋深、变形控制要求等；2破坏后果：包括对本工程或周边环境的破坏后果；3工程地质条件复杂程度：按照侧壁软土、砂土层的性质和厚度衡量；4地下水位低：指地下水位低于基坑深度；基坑等

13、级基坑等级各地方和行业规范各地方和行业规范有各自的规定，可参照使用。例： 广州地区广州地区建筑基坑支护技术规定（GBJ02-98）基坑侧壁安全等级等级破坏后果基坑和环境条件一级支护结构破坏支护结构破坏或过大过大变形变形对基坑周边环境和地下结构施工影响很严重很严重。1基坑深度H 14m，且3H范围内范围内有重要建（构）筑物、重要管线和道路等市政设施或在1H范围内范围内有非嵌岩桩基础埋深小于H的建筑物。2基坑位于地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围内。二级支护结构破坏支护结构破坏或过大过大变形变形对基坑周边环境影响一般；对地下结构施工影响严重严重。除一、三级以外的基坑。三级支护结构破坏支护结构破

14、坏或过大过大变形变形对基坑周边环境和地下结构施工影响不严重。不严重。H6m，且周围3H范围内范围内无特殊要求保护的建（构）筑物、管线和道路等市政设施。基坑等级基坑等级 上海市上海市基坑工程设计规程（DBJ08-61-97）基坑等级等级重要性一级1）支护结构作为主体结构的一部分；2）基坑深度H 10m；3）2H范围内范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护。二级除一、三级以外的基坑。三级H7m，且周围环境无特殊要求时。环境无特殊要求时。基坑位于： 地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围内； 城市生命线工程城市生命线工程； 对位移有特殊要求的精密仪

15、器使用场所；位移有特殊要求的精密仪器使用场所； 等建筑物等建筑物附近的基坑工程按照市府有关文件和规定执行。 多为一级。1.3基坑工程勘察基坑工程勘察 一般与主体工程勘察合并进行，也可在主体工程勘察后，对基坑支护需要的重点项目补充勘察。一勘探点的设置一勘探点的设置：1勘察范围勘察范围：根据岩土工程条件和开挖深度确定。 一般基坑外13倍基坑深度H内均匀布置勘探点；无法布孔时，要调查清楚；软土范围要扩大。2勘探深度勘探深度：满足支护结构设计和降水要求。 坑底以下深度坑底以下深度不小于基坑深度H的若干倍。广州与湖北为2倍；上海为2.5倍；或进入中风化或微风化岩层一定深度。 有软土和降水软土和降水需要，

16、钻孔要穿透软土层和含水层，进入底部相对硬土层或隔水层一定深度。 基坑深度内遇到基岩遇到基岩，一般孔进入微风化岩层微13m；控制孔还需超过基坑底部深度13m。控制孔为勘探点数的1/3以上，且每边不少于2个控制孔。3勘探点间距勘探点间距： 一般1530m。遇到暗浜、暗塘、填土和软土等的厚度变化很大时、基岩面起伏很大、结构面、岩溶发育等地质情况复杂时，加密钻孔。 每个剖面不少于3个勘探点。1.3基坑工程勘察基坑工程勘察二目的和任务二目的和任务：（一）岩质基坑（一）岩质基坑： 调查为主，以钻探、物探、原位测试、室内试验为辅。基坑施工时应进行施工地质工作。主要内容为：1岩石坚硬程度；2岩石完整程度；3岩

17、石风化程度；4主要结构面（尤其是外倾结构面）的力学性质、产状、延伸长度、结合程度、充填物状态、组合关系、充水状况、与临空面的关系等5坡体含水状况。（二）土质基坑（二）土质基坑1基坑勘察前委托方应该提供的资料基坑勘察前委托方应该提供的资料：（详见基坑环境条件概念详见基坑环境条件概念）1）邻近建（构）筑物的结构类型、层数、基础类型和埋深、持力层、上部结构现状和要求。2）周边各类地下管线和地下工程情况；3）周边地表水汇集、排泄以及地下管网分布及渗漏情况；4）周边道路等级、荷载等情况。1.3基坑工程勘察基坑工程勘察2任务任务：1）查明基坑周边环境条件；2）查明地层结构与成因类型、岩土层性质，尤其是软土

18、、砂土软土、砂土、其他特殊岩土的分布、产状和性质；3）查明地下水类型、埋藏条件、水位、渗透性，提供基坑治水有关资料基坑治水有关资料；4）提供有关岩土层的物理力学指标及基坑支护设计施工所需的有关参数；5）在取得有关勘察资料的基础上，针对基坑特点，提出建议针对基坑特点，提出建议：A分析地层结构和岩土物理力学性质指标指标，提出基坑地质模型和破坏模式基坑地质模型和破坏模式；B分析地层结构和岩土物理力学性质指标，提出设计施工所需参数参数和支护结构支护结构选型；选型；C地下水地下水控制方法和参数；D监测监测项目；E应注意问题和防治问题和防治措施。1.3基坑工程勘察基坑工程勘察三测试参数三测试参数：1岩土常

19、规物理力学试验指标；2固结快剪C、；3室内和原位测试的渗透系数k；4三轴固结不排水Ccu、cu；5可能还需测试土体变形模量、土体水平抗力系数的比例系数m；6特殊情况下的特殊测试。1.4基坑开挖和支护分类基坑开挖和支护分类一开挖分类与内容一开挖分类与内容：有支护开挖有支护开挖无支护开挖无支护开挖围护结构围护结构支撑体系支撑体系降水工程降水工程土方开挖土方开挖地基加固和坡面保护地基加固和坡面保护监测监测环境保护环境保护降水工程降水工程土方开挖土方开挖 地基加固和坡面保护地基加固和坡面保护监测监测环境保护环境保护1.4基坑开挖和支护分类基坑开挖和支护分类二常见支护方法适用范围和条件二常见支护方法适用

20、范围和条件： 尊重各地规范各地规范和成熟经验成熟经验。例如：建筑基坑支护技术规程（建筑基坑支护技术规程（JGJ129-99）结构形式结构形式适用条件适用条件排桩或地下连续墙1）适用于1、2、3级基坑；2）悬臂式结构在软土中不宜大于5m；3级基坑为主；3）地下水位高于坑底时，应采用降水、截水、或地下连续墙；水泥土墙1）基坑等级为2、3级；2）水泥土桩施工范围内软土地基承载力不宜大于150kPa；3）基坑深度不宜大于6m。土钉墙1）基坑等级为2、3级的非软土场地（否则用复合土钉支护）； 2）基坑深度不宜大于12m（实践中已突破此范围实践中已突破此范围），否则应采用复合土钉支护（结否则应采用复合土钉

21、支护（结合放坡、微型桩、搅拌桩、预应力锚杆等）合放坡、微型桩、搅拌桩、预应力锚杆等）。 3）地下水位高于坑底时，应采用降水、截水措施。逆作拱墙1）基坑等级为2、3级； 2）淤泥和淤泥质土场地不宜；3）拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；4）基坑深度不宜大于12m；（实践中已突破此范围） 5）地下水位高于坑底时，应采用降水、截水措施。放坡1）基坑等级为宜为3级； 2）施工场地应满足放坡条件；3）可独立或与其他支护方法联合使用；4）地下水位高于坑底时，应采用降水措施。可组合使用。二常见支护方法适用范围二常见支护方法适用范围广州地区建筑基坑致富技术规定（广州地区建筑基坑致富技术规定（GJB02-98）：

22、1放坡放坡：适用条件适用条件：1）基坑周边开阔，满足放坡条件；2）基坑周边土体允许有较大位移；3）开挖面以上一定范围内无地下水或已经降水处理；4）可独立或联合使用。不宜使用条件不宜使用条件：1）淤泥和流塑土层；2）地下水高于开挖面或未降水处理；二常见支护方法特点与适用范围二常见支护方法特点与适用范围2土钉墙土钉墙：适用条件适用条件：1）岩土条件较好；2）基坑周边土体允许有较大位移；3）已经降水处理或止水处理的岩土；4）开挖深度不宜大于12m。5）地下水位以上为粘土、粉质粘土、粉土和砂土；不宜使用条件不宜使用条件：1）土层为富含地下水的岩土层、含水砂土层、且未降水处理2）膨胀土等特殊土层；3）基

23、坑周边有严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等；二常见支护方法特点与适用范围二常见支护方法特点与适用范围3水泥土墙水泥土墙：适用条件适用条件：1）基坑开挖深度不宜大于7m，基坑周边土体允许有较大位移2）填土、可塑流塑粘性土、粉土、粉细砂、松散的中粗砂；3）坡顶超载不大于20kpa。不宜使用条件不宜使用条件：1）周边无足够施工场地；2）基坑周边有严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等；3）墙深度范围内存在富含有机质的淤泥；二常见支护方法特点与适用范围二常见支护方法特点与适用范围4排桩排桩：适用条件适用条件悬臂悬臂：基坑深度不宜大于8m。桩锚桩锚：1）场地狭小且需要深开挖； 2）周边有严格控制

24、位移的建筑物、构筑物和地下管线等； 3）基坑边壁有锚杆设置地下空间；内撑内撑：1）场地狭小且需要深开挖； 2）周边有更严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等； 3）基坑周边不允许施工锚杆。不宜使用条件不宜使用条件：悬臂悬臂：周边有严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等。桩锚桩锚：1）基坑周边不允许施工锚杆； 2）锚固段只能锚固在淤泥或土质较差的软土层中。 （实践中也可以运用）内撑内撑：二常见支护方法特点与适用范围二常见支护方法特点与适用范围5地下连续墙地下连续墙：适用条件适用条件： 适用于严格止水要求以及各类复杂土层的支护工程；适用于任何周边复杂环境的基坑支护工程。不宜使用条件不宜使用条件

25、： 悬臂式地下连续墙：周边有严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等，不宜使用。 地下连续墙与锚杆联合使用时：下列情况不宜使用。 1）基坑周边不允许施工锚杆； 2）锚固段只能锚固在淤泥或土质较差的软土层中。三、支护方案选择参考三、支护方案选择参考等级支护方案说明一级一级基坑基坑1地下连续墙加锚杆地下连续墙加锚杆2地下连续墙加内支撑地下连续墙加内支撑3地下连续墙加逆作法地下连续墙加逆作法4排桩加锚杆排桩加锚杆5排桩加内支撑排桩加内支撑6密排桩加逆作法密排桩加逆作法7组合式支护组合式支护1排桩施工工艺有多种，挖空桩、冲、钻孔桩、预排桩施工工艺有多种，挖空桩、冲、钻孔桩、预制桩（单制桩（单/双排）、

26、板桩；双排）、板桩；2排桩应该有冠梁和腰梁；排桩应该有冠梁和腰梁；3地下连续墙可兼作永久结构和承重结构地下连续墙可兼作永久结构和承重结构；4坑底以上有地下水时，应止水止水才可用挖空排桩。且坑内降水。5采用逆作法逆作法时有可靠施工通风、照明等条件。二级二级基坑基坑1地下连续墙加锚杆地下连续墙加锚杆2地下连续墙加内支撑地下连续墙加内支撑3地下连续墙加逆作法地下连续墙加逆作法4排桩加锚杆排桩加锚杆5排桩加内支撑排桩加内支撑6密排桩加逆作法密排桩加逆作法7组合式支护组合式支护8悬臂式桩、墙结构9土钉墙，或者土钉墙加预应力锚杆1坑底以上有地下水坑底以上有地下水时， 土钉土钉支护宜进行坑外降水； 排桩支护

27、排桩支护应采用帷幕，且坑内降水。2对于土钉支护（复合土钉或超前支护复合土钉或超前支护） 可采用预制桩、板桩、微型灌注桩加预应力锚杆来控制位移； 局部土体放坡段应喷射混凝土护面或堆压砂包。三级三级基坑基坑1放坡2土钉墙3深层搅拌水泥土墙4悬臂式排桩，或者单层锚杆钢板桩单层锚杆钢板桩1高压喷射注浆、搅拌桩等水泥土挡土墙可采用格珊格珊或壁式或壁式；2坑底以上有地下水时，宜进行坑内、外降水3深度较大，分级放坡分级放坡，分级之间留平台。H/m地下室层数地下室层数土质较差土质较差土质较好土质较好821土钉加喷锚网土钉加喷锚网2钢板桩加支撑钢板桩加支撑3灌注桩加灌注桩加1层顶部锚杆层顶部锚杆4土坑分土坑分2

28、层开挖；层开挖；1土钉加喷锚网土钉加喷锚网2喷锚网喷锚网915341喷锚网喷锚网2灌注桩加灌注桩加2层锚杆层锚杆3逆作法施工逆作法施工4土坑分土坑分3层开挖；层开挖；1喷锚网喷锚网2逆作法或局部逆作法施工逆作法或局部逆作法施工1622451逆作法施工逆作法施工2台阶形支护用喷锚网台阶形支护用喷锚网3采用喷锚网，局部加支撑采用喷锚网，局部加支撑4基坑边局部预留土方基坑边局部预留土方1逆作法施工逆作法施工2台阶形支护，底部排桩，上台阶形支护，底部排桩，上部可采用喷锚网部可采用喷锚网3灌注桩加灌注桩加3锚杆锚杆常见基坑支护方案选用经验常见基坑支护方案选用经验王曙光王曙光深基坑支护事故处理经验录深基坑

29、支护事故处理经验录，机械工业出版社，机械工业出版社，四支护方案优化流程四支护方案优化流程优化步骤优化步骤：1场地工程地质、水文地质、环境条件分析、工期、设备等；2支护方案选型，确定合理支护形式；3方法优选，方案具体细节优化；4最终优化方案。无支护开挖上部放坡，下部土钉支护土钉支护上部放坡，下部桩支护上部土钉，下部桩支护单、双排悬臂桩、水泥土墙锚杆加桩、墙内支撑加地下连续墙（或密排桩）逆作法施工上部放坡，下部桩锚上部土钉，下部桩锚土钉加预应力锚杆支护设计方案优选流程支护设计方案优选流程变形控制不严格变形控制不严格变形控制严格变形控制严格其他优化经验其他优化经验：1利用基坑空间效应基坑空间效应，拐

30、角1/31/5基坑边长内，适当减少桩长与配筋；2（*尤其是拐角）设置斜撑、角撑拐角）设置斜撑、角撑；3双排桩和单排桩混合双排桩和单排桩混合布置。基坑侧壁中间双排，拐角单排；4圈梁、腰梁合二为一圈梁、腰梁合二为一。5增大圈梁尺寸增大圈梁尺寸。设计方法优化设计方法优化： 锚、撑点位置、桩直径与桩间距、锚杆倾角等优化。1.5基坑设计基本要求基坑设计基本要求一基坑工程内容与流程一基坑工程内容与流程：基坑工程基坑勘察与调查委托勘察单位工程地质水文地质勘察环境条件调查基坑开挖和支护方案的建议是否降、截水降、截水方案勘察报告基坑开挖、支护、降水等技术方案及工期、造价的比较施工招标勘察勘察基坑开挖、支护、降水

31、等技术方案基坑开挖、支护、降水等技术方案及工期、造价的比较及工期、造价的比较开挖方法监测方法支护方法降水方法可能事故预测与防治对环境的影响工期造价基坑深度超过7m时应经专家委员会审批初定方案初定方案确定施工单位NY支护结构设计、降止水设计支护结构设计、降止水、支护结构设计、降止水、监测设计监测设计设计单位基坑开挖、支护、降止水基坑开挖、支护、降止水的施工组织设计基坑开挖、支护、降止水等工程的实施可能险情的可能险情的应急处理应急处理施工单位监测监测基坑封底、基础施工验收YN回填、支护结构回收基础工程竣工基础工程施工总结上部结构施工1.5基坑设计基本要求基坑设计基本要求二基坑设计原则和极限状态二基

32、坑设计原则和极限状态：（一）总原则（一）总原则：1安全可靠安全可靠：满足支护结构本身强度、稳定性、变形强度、稳定性、变形要求。2经济合理经济合理：在安全可靠的前提前提下，从工期、造价、材料、设备、人工、环境工期、造价、材料、设备、人工、环境 保护保护综合分析确定具有明显技术经济效益技术经济效益的方案。3施工便利并保证工期施工便利并保证工期：在安全可靠、经济合理的前提下，最大限度的满足方便施工（例如：合理的支撑布置、便于挖土施工等），缩短工期。4信息化设计和施工。信息化设计和施工。（二）一般原则（二）一般原则：1重视基本理论的指导作用；2设计要全面，避免漏项，考虑最不利的工况；3做好基坑工程总体

33、方案的选择；4做好地下水和地表水的控制；5软土地区重视“时空效应“，精心安排挖土和施工方案；6认真做好监测、预测，及时反馈和采取合理措施；7认真研究地方规范和经验。重大工程专家论证。1.5基坑设计基本要求基坑设计基本要求（三）极限状态分类（三）极限状态分类：1承载能力极限状态承载能力极限状态：支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形最大承载能力或土体失稳、过大变形导致 支护结构支护结构和周边环境周边环境破坏。2正常使用极限状态正常使用极限状态：支护结构的变形妨碍地下结构施工妨碍地下结构施工， 或者影响周边环境的正常使用功能影响周边环境的正常使用功能。 支护结构均应进行承载能力极限状态的设计

34、计算， 一级基坑和对变形有限定的二级基坑，还要进行支护结构和周边环境的变形计算。1.5基坑设计基本要求基坑设计基本要求三设计内容三设计内容：（一）（一）基坑设计前应收集的资料基坑设计前应收集的资料：1基坑勘察报告勘察报告（包括水文气象条件等）2邻近建筑物和地下设施邻近建筑物和地下设施的类型、分布、结构特征、基础类新和埋深、对变形要求等3本工程有关的资料本工程有关的资料：用地界线和红线图、邻近地下管线土、建筑总平面图、地下结构平面图和剖面图、拟建建筑物基础类型以及是否先期施工等等4基坑开挖和支护期间是否有相邻施工相邻施工，其方法、施工工艺、与本基坑工程的相互影响。5工期、质量、经济等方面的业主要

35、求业主要求。1.5基坑设计基本要求基坑设计基本要求（二）设计内容（二）设计内容：1工程概况和业主要求；场地岩土工程条件、环境条件；2支护结构方案比较和选型；3支护结构强度和变形计算；4基坑稳定性计算；5抗渗计算；6降水或止水方案；7挖土方案；8监测方案、环境保护要求。1.6基坑施工基坑施工1.6.1基坑组织设计基坑组织设计一施工组织设计一施工组织设计： 指导拟建工程进行施工准备施工准备和组织实施施工组织实施施工的基本技术经济文件基本技术经济文件。 其任务任务是对具体拟建工程的施工准备工作和整个的施工工程，在人力和物力、时间和空间、技术和组织上，作出一个合理全面，符合好、快、省、安全要求的计划安

36、排。二要求二要求：1严格按照设计、有关规范进行施工严格按照设计、有关规范进行施工；尤其是强制性条文、地方法规、业主要求，这很关键。2施工组织设计（即施工方案）应根据支护结构形式、地下结构、开挖深度、地质条件、周边环境、工期、气候和地表荷载、现有人员、设备、材料等编制；3开挖顺序、方法与设计工况一致，遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层（段）开槽支撑、先撑后挖、分层（段）开挖、严禁超挖开挖、严禁超挖”的原则。1.6.1基坑组织设计基坑组织设计三施工组织设计内容三施工组织设计内容：1基坑工程概况基坑工程概况2施工部署和管理目标；施工部署和管理目标；3施工方案；施工方案；4施工进度计划；施工进度计划；5资

37、源使用计划；资源使用计划；6施工平面图；施工平面图；7工期、质量、进度控制与保证措施工期、质量、进度控制与保证措施；8文明、安全施工、冬雨期、及环境保护措施；文明、安全施工、冬雨期、及环境保护措施；9信息化施工措施；信息化施工措施；10主要技术经济指标。主要技术经济指标。施工组织设计内容施工组织设计内容（一）基坑工程概况（一）基坑工程概况：1支护结构概况与特点，与基坑工程相关的地下结构及工程结构特点，主要工程量和概算。 2施工条件：包括地区自然条件、地形、气候、场地环境条件、基坑周边环境、场地工程地质、水文地质条件、地下障碍物情况及交通情况。（二）施工部署和管理目标（二）施工部署和管理目标：1

38、施工准备：包括劳动力准备、施工机具准备、材料、半成品和周转材料准备等。2管理组织机构：工人班组和管理人员组织。3管理目标：质量目标、进度目标、安全管理目标、经济目标等。（三）施工方案（三）施工方案：1施工顺序及施工起点流向，一般包括常规施工和逆作法。2各主要施工工序的施工方法。3基坑支护工程中的关键技术问题和技术难点三处理和质量要求。施工组织设计内容施工组织设计内容（四）施工进度计划（四）施工进度计划： 包括个分项工程的开、竣工顺序和交叉搭结施工时间的安排、人力物力的平衡、用进度表的形式控制施工时间和进度。（五）资源使用计划（五）资源使用计划：1劳动力需求量表（工人、技术人员、管理人员、后勤等

39、等）；2施工机械设备需求量表（型号、数量、动力、用途等等）；3材料和半成品需计划表（数量、质量、规格、品种、储运等等）；（六）施工平面图（六）施工平面图： 包括施工所需的临时设施和施工机具、材料堆场的空间布局，可同整个地下结构部分施工统一布置。 主要内容应包括：垂直运输布置、材料和半成品的堆场布置、道路和水电线路等管线布置，估算施工用水电量。施工组织设计内容施工组织设计内容（七）质量控制与保证措施（七）质量控制与保证措施：1建筑材料的质量控制标准、检验制度、保管方法及使用要求；2各个工序、工种的质量控制标准、检验制度和要点；3成品保护；4可能出现的质量问题和防治措施。（八）文明、安全施工及环境

40、保护措施八）文明、安全施工及环境保护措施：1文明施工和环境保护措施：包括施工噪音控制、废浆废渣清运、基坑垃圾处理、施工灰尘控制、不明物体处理、施工工艺本身的不良效应的控制（如挤土效应、降水等）等；2安全施工措施：包括场地清理、材料堆放、施工设备机具何用电用水的检查、维修与保养、安全培训、管理和持证上岗、场地警示牌、具体施工环节的安全事项等等；3冬期、雨期施工安全技术；施工组织设计内容施工组织设计内容（九）信息化施工措施（九）信息化施工措施：1进度控制及保证措施；2安全控制及保证措施；3风险预测及事故抢险计划措施；4开挖监测及配合监测工作的保证措施与信息反馈系统；5特殊工艺的有关专业措施等。补充

41、自学材料一：基坑工程施工知识补充自学材料一：基坑工程施工知识1.6.2基坑施工方案基坑施工方案一施工方案一施工方案： 单位工程单位工程或分部（分项）工程分部（分项）工程中某施工方法的分析，是对施工实施过程中所耗用的劳动力、材料、机械、费用以及工期等在合理组织条件下，进行技术经济分析，力求采用新技术，从中选择最优施工方法即最优方案。对于工程项目中的一些施工难点和关键分部、分项工程，经常编制专门的施工方案。 因此，施工方案有包含在施工组织设计里，以及独立编制两种。二施工方案内容二施工方案内容： 建设工程项目管理规范（GB/T50326-2001）1施工流向和施工顺序；2施工阶段划分；3施工方法和设

42、备选择；4安全施工设计；5环境保护内容及方法。1.6.2基坑施工方案基坑施工方案三分项工程单独编制施工方案内容三分项工程单独编制施工方案内容：1编制依据；2分项工程概况和施工条件： 说明分项工程的具体情况，选择本方案的优点、因素以及方案施工前应具备的作业条件。3施工总体安排： 包括施工准备、劳动力计划、材料计划、人员安排、施工时间、现场布置及流水段的划分。4施工方法工艺流程、施工顺序、四新项目详细介绍。可以附图表直观说明，必要时设计计算。5质量标准： 阐明主控项目、一般项目和允许偏差项目的具体根据和要求，注明检测方法和工具。6质量管理要点和控制措施： 分析分项工程的要点和难点，制定针对性的施工

43、和控制措施及成品保护措施。7安全、文明、环境保护措施；8其他。1.6.3基坑施工方案和组织设计的关系基坑施工方案和组织设计的关系一整体和局部关系一整体和局部关系二指导和被指导关系二指导和被指导关系三两者的区别三两者的区别：施工组织设计施工组织设计施工方案施工方案目的目的工程战略部署，全局纲领性文献，宏观管理性文献；科学性和指导性，突出组织二字；根据质量目标的要求、业主的实际要求和设计要求选择、明确施工方法。针对某分项工程的施工方法而编制的具体的施工工艺；对其材料、机具、人员、工艺进行详细部署，保证质量要求和安全文明施工要求；具有可行性、针对性。符合施工及验收规范。内容内容工程整体、建设项目或者

44、单位工程分部、分项工程侧重点侧重点侧重决策和全局规划，前瞻性侧重实施，讲究可操作性，通俗易懂，便于局部具体的施工指导出发点出发点从决策层角度出发，更多反映方案确定的原则和施工方法的比选从项目管理层角度出发，对施工方法的细化，反映如何实施、如何控制安全。技术交底从操作层角度出发，反映操作细节。1.7基坑常见问题基坑常见问题一目前基坑工程中常见问题存在环节一目前基坑工程中常见问题存在环节：1勘察勘察：不勘察或不准确；破坏模式选择不当破坏模式选择不当。2设计设计：1）对地质资料要了解清楚（包括流砂、管涌、暗沟、洞穴、承压水等等、软土和特殊土分布、产状和特征） 例如上海饱和砂土和地下防空洞，洞穴存在使

45、桩达不到设计长度，砂土易产生流砂，影响周边民房，产生裂缝，常用高压注浆、旋喷桩、灌黄砂、干水泥等措施并加快施工进度。2）查明周边各类建筑物、地下管线的特征和使用要求；3）选择合适围护结构和支撑系统。 坑内加固、井字形支撑加脚撑、圆形和椭圆形钢混封闭框架支撑、钢混支撑需要养护，拆除需要爆破，逐渐被钢结构支撑代替。1.7基坑常见问题基坑常见问题3施工与管理施工与管理： 施工质量问题、超挖问题、施工管理问题。例如：1）支撑结构不合理，施工质量差；如：钢管支撑支点数量少、焊接不牢、使用多年的钢管变形大、变薄等。2）超挖：没做到“开槽支撑、先撑后挖、分层（段）开挖、严禁超挖”， 不支护就开挖 支护结构未

46、达到要求的强度就开挖 未分层分段开挖而一挖到底等等3）多家施工方管理协调不力；4）层层分包，偷工减料；4监测和应急处理监测和应急处理： 监测取消、监测减少、数据分析不认真、分析水平不高，不及时分析发现问题并及时反馈； 应急措施不及时、不果断、不到位。1.7基坑常见问题基坑常见问题一目前基坑工程中常见问题一目前基坑工程中常见问题：1支护结构选型不当选型不当2实际主动土压力值大于设计值，土压力计算模式与地区经验不符合。或者主动土压力值大于设计值，土压力计算模式与地区经验不符合。或者破破坏模式比较特殊，应该计算滑坡推力，综合考虑滑坡推力和土压力坏模式比较特殊，应该计算滑坡推力，综合考虑滑坡推力和土压

47、力等等1）雨季、涨潮、地下水管渗漏雨季、涨潮、地下水管渗漏等使地下水位上升，粘聚力和内摩擦角下降基坑侧土压力增大，引起破坏；2）场地顶部堆放建筑材料、挖出的土方堆放；超载超载引起变形和破坏；3）违规作业违规作业：如挖土机离基坑太近，并且反铲挖土，侧压力和变形加大；3防水、排水、降水措施不力防水、排水、降水措施不力：1）时间跨度大，不做坡顶排水沟和挡水墙坡顶排水沟和挡水墙，不做坡顶护面和坡面防护坡顶护面和坡面防护，轻者冲刷桩间土，重者结构破坏。2）高水位地区未做止水帷幕，基坑降水漏斗范围内沉降破坏；3）周边地下管线年久失修，可能破坏渗漏，没有提前处理；4）止水帷幕设计未考虑地质条件和不同开挖深度

48、，采用同一长度止水帷幕，并且未穿透砂土层。地下水渗漏，土质下降，侧压力增加地下水渗漏，土质下降，侧压力增加地表堆载地表堆载1.7基坑常见问题基坑常见问题 4锚杆失效锚杆失效：1）锚杆位置不当，位置过低或抗力不足，引起大的变形；2）锚杆长度不够，不能阻挡基坑整体滑移；3）锚固力下降：地面水下渗、水管渗漏、地下水位上升等，使地下水位上升，粘聚力和内摩擦角下降，锚固力下降；4）地基土的冻胀，锚固力下降；5）相邻施工的机械振动和挤土效应使孔隙水压力上升，有效应力下降，砂土液化，粘土触变，锚固力下降；6）锚头锁定失效和腰梁失效，锚固力下降或者丧失； 5支撑结构不合理支撑结构不合理：1）首道支撑位置太低，

49、引起支护结构顶部变形过大；2）支撑间距太稀，受力大而产生弯曲变形甚至断裂；3）支撑支点数少，连接不牢靠，支撑杆件下挠，产生弯曲变形而失去支撑作用；4）基坑尺寸大，钢管支撑，压弯变形，支护结构位移；1.7基坑常见问题基坑常见问题6基坑土体稳定性不足基坑土体稳定性不足：1）支护结构插入深度不够，Ep不够；2）饱和粉细砂降水引起管涌河流砂；3）坑底承压水造成基坑突涌。7淤泥地基触变淤泥地基触变：1）饱和淤泥和软土采用捶击法施工挤土桩，造成挤土效应而变形或破坏；2）饱和淤泥和软土未采用降水，挖土和运土引起扰动，变形和破坏。8设计不合理，安全储备过小设计不合理，安全储备过小：1）破坏模式选择不当；因此侧

50、压力计算不准确；2）为节约过大折减主动土压力，减少配筋，当土质不利时，变形过大或者破坏；3）设计人员缺乏经验，许多经验措施，如圈梁、护面等忽略，埋下隐患。1.7基坑常见问题基坑常见问题9施工管理水平低、施工质量差施工管理水平低、施工质量差：1）未监测、少监测或监测技术落后或者不合理；2）监测数据分析不够，不能及时预警和采取合理正确的措施；3）施工时随意变更设计，不按照设计和规范施工；4）偷工减料，施工质量差，强度达不到要求，止水帷幕不起作用；5）施工环节协调不力：桩和锚杆强度未达要求就开挖；超挖、一次挖到底等。10勘察结果不准确或未进行基坑勘察，破坏模式判别不准确，参数取值不准勘察结果不准确或

51、未进行基坑勘察，破坏模式判别不准确，参数取值不准确确。补充自学材料：基坑常见事故及其预防措施补充自学材料：基坑常见事故及其预防措施第第2章章 支护结构荷载支护结构荷载2.1库仑土压力库仑土压力一库仑主动土压力一库仑主动土压力二库仑被动土压力二库仑被动土压力 库仑土压力计算见土力学地基基础和边坡工程。 库仑主动土压力大小一般比较准确； 库仑被动土压力一般因基坑底部达不到被动极限状态，结果偏大； 有些设计人员设计时，主动土压力采取库仑土压力，被动土压力采取朗金被动土压力。2.2朗金土压力朗金土压力一朗金主动土压力一朗金主动土压力二朗金被动土压力二朗金被动土压力 朗金土压力计算见土力学地基基础 朗金

52、主动土压力大小一般稍偏大，偏于安全； 朗金被动土压力结果偏小。 注意各地规范关于水土分算水土分算或者水土合算水土合算的规定。 2.3建设部基坑规范土压力建设部基坑规范土压力 2.3.1水平荷载标准值水平荷载标准值一有关基本规定一有关基本规定：1JGJ120-99首选各地经验土压力首选各地经验土压力，没有经验时，才按照该规范计算土压力。2水平荷载标准值相当于主动水土压力，水平抗力标准值相当于被动水土压力水平荷载标准值相当于主动水土压力，水平抗力标准值相当于被动水土压力。3计算土压力时，C、设计值采用三轴固结不排水剪切试验指标三轴固结不排水剪切试验指标Ccu、cu 。具有可靠经验时，可采用直剪固结

53、快剪指标。4JGJ120-99坡顶局部超载坡顶局部超载 应力扩散角应力扩散角为45度。5 C、标准值的取值：标准值的取值： 按照勘察报告确定。 一些设计人员采用等效内摩擦角等效内摩擦角计算土压力，即将粘聚力C的贡献叠加在内摩擦角上，将内摩擦角增大内摩擦角增大，计算土压力时不再考虑粘聚力，C=0。应力扩散角的取值不同规范应力扩散角的取值不同规范或教材可能不一样，或教材可能不一样，如边坡坡规范：取如边坡坡规范：取45+/22.3.1水平荷载标准值水平荷载标准值6超载垂直应力垂直应力的简化考虑：1）坡顶均布荷载）坡顶均布荷载： 直接按照均布荷载大小考虑。2）坡顶局部荷载）坡顶局部荷载： 应力扩散角应

54、力扩散角为45度。作用范围见图右图中，坡顶局部超载大小为q0，作用宽度为BC宽，即b按照45度扩散原则，FA=FB=aFA段和E点以下的土体不考虑坡顶局部超载的作用该荷载作用范围为AE段。计算垂直荷载时，大小因为应力扩散，其值变小：q= (q0b)/(b+2a)ABCD450450450E坑底坑底q0qbFa2.3.1水平荷载标准值水平荷载标准值当基坑边壁的局部荷载有一定埋深局部荷载有一定埋深时，如浅基础，上式中q0取取基底附加压力基底附加压力，作用范围相应下移一个基础埋深d，见下图。q0abq450450aAF坑底坑底d2.3.1水平荷载标准值水平荷载标准值基坑上部放坡上部放坡时，超载的考虑

55、：1）从上部边坡坡脚处开始，按照45度扩散至支护结构上，上部边坡视为超载上部边坡视为超载，大小为q0，2）BC间不受超载影响B点标高处计算超载引起的垂直应力时取零点标高处计算超载引起的垂直应力时取零3）A点以下点以下计算超载引起的垂直应力时取q=q0，4）AB之间线性分布之间线性分布。AB之间标高垂直应力为：q=(x/b) q0式中：式中：x为计算点低于为计算点低于B点的长度，点的长度，0 xb。q0q0ABCDEF450450bxb上部放坡上部放坡坑底坑底2.3.1水平荷载标准值水平荷载标准值二砂土和碎石土二砂土和碎石土水平荷载标准值的计算水平荷载标准值的计算：水的重度；时，当；时，：计算系

56、数，当：基坑外侧水位深度；，取当；时，取计算参数，当：计算点深度；水粘聚力的标准值层土三轴试验固结不排：第处的竖向应力标准值；：计算深度系数；层土的朗肯主动土压力：第碎石土：地下水位以下的砂土和二碎石土：地下水位以上的砂土和一wwawawawawawajjjjjikjajkaiwaiwawajwajaiikaiajkajkaiikaiajkajk0hh1hhh; hhzzhzmziCzikk)hm()hz(k2Cke)(k2Cke)(地下水位以下的砂土因为地下水位以下的砂土因为水压力的缘故，坑底以下水压力的缘故，坑底以下水平荷载标准值可能不是水平荷载标准值可能不是矩形分布。矩形分布。坑底坑底h

57、wa2.3.1水平荷载标准值水平荷载标准值二粉土和粘性土二粉土和粘性土水平荷载标准值的计算水平荷载标准值的计算：aiikaiajkajkk2Cke三基坑外侧土体竖向应力标准值的计算三基坑外侧土体竖向应力标准值的计算：00k1k00k0kmjjmjjmjrkrk1k0krkajkqqhzz应力。：局部超载引起的竖向：均布超载竖向应力，自重应力恒等于开挖面以下的土体竖向为计算深度；取天然重度权平均重度；为计算深度以上土体加自重应力；：计算深度处土体竖向式中：2.3.2基坑内侧基坑内侧水平抗力标准值水平抗力标准值从坑底算起）；：基坑内侧水位深度（深度；：从坑底算起的计算点处的竖向应力标准值；度：从坑

58、底算起的计算深系数；层土的朗肯被动土压力：坑底以下第砂土和碎石土：二粉土和粘性土：一wpjjajkpiwpiwpjpiikpipjkpjkpiikpipjkpjkhzzik)k1)(hz(k2Cke)(k2Cke)(hwp坑底坑底组合重心处。该矩形高度的：矩形分布土压力的重心高度为：重心距离该梯形底部的心：）梯形分布土压力的重处。分布高度的重心：）三角形分布的土压力土压力的重心：)41/2) 3h)ba ( 3b2ah21/317izihi(1/3)hihia bhzihi(1/2)hi三角形分布三角形分布梯形分布梯形分布矩形分布矩形分布2.3.3常用地表荷载的处理方法常用地表荷载的处理方法一

59、地表集中荷载折算成均布超载一地表集中荷载折算成均布超载：高大钊：深基坑工程第二版，机械工业出版社，20021繁重的起重机械繁重的起重机械： 距离支护结构1.5m内，按照60KPa取值；距离支护结构1.5m3m内，按照40KPa取值；2轻型公路轻型公路： 按照5KPa取值；3重型公路重型公路： 按照10KPa取值；4铁道铁道： 按照20KPa取值；2.3.3常用地表荷载的处理方法常用地表荷载的处理方法二高层建筑二高层建筑均布荷载均布荷载取值取值：机械工业部设计研究院：多层与高层建筑结构设计技术规定，1993.9结构类型结构类型墙体材料墙体材料自重自重/KPa框架框架轻质墙轻质墙812砖墙砖墙10

60、14框框-剪剪轻质墙轻质墙1014砖墙砖墙1216剪力墙剪力墙混凝土混凝土14182.3.4水平荷载标准值计算实例水平荷载标准值计算实例h= 8m，hwa=2m，hwp=1m，L=16m。坡顶局部超载。坡顶局部超载qo=20kPa，宽度，宽度3m，距离基坑边壁距离基坑边壁1m。粘性土，厚度粘性土，厚度3m，=18kN/m3；C=12kPa；=120 砂土，厚度砂土，厚度8m， =20kN/m3；C=0；=320 粘性土粘性土=19kN/m3；C=15kPa；=180局部超载作用范围为地表以下AB范围即地表下1m至6m范围q=203/(3+21)=12kPaKa1=0.66，（ Ka1）1/2=