深基坑工程施工技术及安全质量控制讲义

深基基坑坑工工程程施施工工技技术术及及安安全全质质量量控控制制讲讲义义主要要内内容容第一一部部分分：：深深基基坑坑工工程程概概述述及及典典型型工工程程事事故故分分析析。。第二二部部分分：：深深基基坑坑工工程程关关键键施施工工技技术术及及工工艺艺。。第三三部部分分：深深基基坑坑工工程程信信息息化化施施工工、、新新技技术术应用用与与施施工工组组织织设设计计。。第四四部部分分：：相相关关规规范范、、规规程程解解读读。。第一一部部分分：：深深基基坑坑工工程程概概述述及及典典型型工工程程事事故故分分析析第一一部部分分基基本本内内容容1、深深基基坑坑工工程程概概念念特特点点2、深深基基坑坑工工程程安安全全质质量量问问题题3、国国内内外外深深基基坑坑工工程程的的发发展展4、典典型型深深基基坑坑工工程程事事故故剖剖析析1、深基基坑坑工工程程概概念念特特点点1.1、深深基基坑坑工工程程概概念念住房房和和城城乡乡建建设设部部《危险险性性较较大大的的分分部部分分项项工工程程安安全全管管理理办办法法的的通通知知》规定定：：深深基基坑坑工工程程指指开开挖挖深深度度超超过过5米（（含含5米））或或地地下下室室三三层层以以上上（（含含三三层层）），，或或深深度度虽虽未未超超过过5米，，但但地地质质条条件件和和周周围围环环境境及及地地下下管管线线特特别别复复杂杂的的基基坑坑土土方方开开挖挖、、支支护护、、降降水水工工程程。。1.2、深基基坑坑工工程程特特点点当前前我我国国各各大大城城市市深深基基坑坑工工程程主主要要突突出出了了以以下下四四个个特特点点：：深基基坑坑离离周周边边建建筑筑距距离离越越来来越越近近由于于城城市市的的改改造造与与开开发发，，基基坑坑四四周周往往往往紧紧贴贴各各种种重重要要的的建建筑筑物物，，如如轨轨道道交交通通设设施施、、地地下下管管线线、、隧隧道道、、天天然然地地基基民民宅宅、、大大型型建建筑筑物物等等，，设设计计或或施施工工不不当当，，均均会会对对周周边边建建筑筑造造成成不不利利影影响响。。深基基坑坑工工程程越越来来越越深深随着着地地下下空空间间的的开开发发利利用用，，基基坑坑越越来来越越深深，，对对设设计计理理论论与与施施工工技技术术都都提提出出的的更更难难的的要要求求。。如如无无锡锡恒恒隆隆广广场场基基坑坑深深近近27m，，上上海海中中心心深深基基坑坑达达30m，，均均已已挖挖入入了了承承压压水水层层。。右右图图为为宁宁波波嘉嘉和和中中心心二二期期项项目目基基坑坑，，平平均均开开挖挖深深度度为为18.3m，，最最大大挖挖深深为为25.9m，，整整体体为为三三层层地地下下室室布布局局，，局局部部有有夹夹层层。。基坑坑的的规规模模与与尺尺寸寸越越来来越越大大上海海招招商商银银行行信信用用卡卡中中心心工工程程基基坑坑面面积积达达81000m2，无无锡锡恒恒隆隆广广场场基基坑坑面面积积35000m2。这这类类基基坑坑在在支支护护结结构构的的设设计计、、施施工工中中，，特特别别是是支支撑撑系系统统的的布布置置、、围围护护墙墙的的位位移移及及坑坑底底隆隆起起的的控控制制均均有有相相当当的的难难度度。。右图图为为天天津津西西站站二二期期项项目目基基坑坑，，总总面面积积为为39000平平方方米米，，基基坑坑周周长长达达855米米。。施工工场场地地越越来来越越紧紧凑凑市区区大大规规模模的的改改造造与与开开发发，，其其中中不不少少以以土土地地出出让让形形式式吸吸引引外外资资、、内内资资开开发发，，为为充充分分利利用用土土地地资资源源，，常常要要求求建建筑筑物物地地下下室室做做足足红红线线。。场场地地可可用用空空间间狭狭小小大大大大的的增增加加了了施施工工难难度度，，这这必必须须通通过过有有效效的的资资源源整整合合才才能能顺顺利利实实现现。。左图图为为宁宁波波春春江江花花城城二二期期项项目目基基坑坑全全景景，，地地下下室室距距离离外外墙墙用用地地红红线线仅仅3.5米米。。2、深深基基坑坑工工程程安安全全质质量量问问题题深基基坑坑工工程程安安全全质质量量问问题题类类型型很很多多，，成成因因也也较较为为复复杂杂。。在在水水土土压压力力作作用用下下，，支支护护结结构构可可能能发发生生破破坏坏，，支支护护结结构构型型式式不不同同，，破破坏坏形形式式也也有有差差异异。。渗渗流流可可能能引引起起流流土土、、流流砂砂、、突突涌涌，，造造成成破破坏坏。。围围护护结结构构变变形形过过大大及及地地下下水水流流失失，，引引起起周周围围建建筑筑物物及及地地下下管管线线破破坏坏也也属属基基坑坑工工程程事事故故。。粗粗略略地地划划分分，，深深基基坑坑工工程程事事故故形形式式可可分分为为以以下下三三类类：：2.1、基基坑坑周周边边环环境境破破坏坏在深深基基坑坑工工程程施施工工过过程程中中,会对对周周围围土土体体有有不不同同程程度度的的扰扰动动，，一一个个重重要要影影响响表表现现为为引引起起周周围围地地表表不不均均匀匀下下沉沉，，从从而而影影响响周周围围建建筑筑、、构构筑筑物物及及地地下下管管线线的的正正常常使使用用，，严严重重的的造造成成工工程程事事故故。。引起起周周围围地地表表沉沉降降的的因因素素大大体体有有：：基坑坑墙墙体体变变位位；；基坑坑回回弹弹、、隆隆起起；；井点点降降水水引引起起的的地地层层固固结结；；抽水水造造成成砂砂土土损损失失、、管管涌涌流流砂砂等等。。因此此如如何何预预测测和和减减小小施施工工引引起起的的地地面面沉沉降降已已成成为为深深基基坑坑工工程程界界亟亟需需解解决决的的难难点点问问题题。。左图图为为2010年1月，，深深基基坑坑施施工工导导致致的的南南宁宁市市中中兴兴街街路路面面开开裂裂事事故故。。右图图为为2010年4月，，深深基基坑坑施施工工导导致致的的广广州州市市中中山山三三路路路路面面开开裂裂事事故故。。2010年5月，，深深圳圳地地铁铁5号线线太太安安站站基基坑坑施施工工引引起起周周边边居居民民楼楼及及路路面面裂裂缝缝。。2010年8月，，上上海海逸逸虹虹景景苑苑小小区区项项目目基基坑坑施施工工导导致致周周边边房房屋屋及及路路面面开开裂裂。。2.2、深深基基坑坑支支护护体体系系破破坏坏，，包包括括以以下下4个方方面面的的内内容容：：基坑坑围围护护体体系系折折断断事事故故主要是由于施施工抢进度，，超量挖土，，支撑架设跟跟不上，是围围护体系缺少少大量设计上上必须的支撑撑，或者由于于施工单位不不按图施工，，抱侥幸心理理，少加支撑撑，致使围护护体系应力过过大而折断或或支撑轴力过过大而破坏或或产生大变形形。下图为2008年苏州某深基基坑事故。上图为2008年杭州地铁深深基坑施工中中地下连续墙墙折断破坏。。2011年杭州某深基基坑围护桩折折断事故。基坑围护体整整体失稳事故故深基坑开挖后后，土体沿围围护墙体下形形成的圆弧滑滑面或软弱夹夹层发生整体体滑动失稳的的破坏。下图图为某深基坑坑围护整体失失稳破坏事故故。故。2008年11月15日下午，杭州州萧山湘湖段段地铁施工现现场发生塌陷陷事故。风情情大道长达75m的路面坍塌并并下陷15m。行驶中的11辆车陷入深坑坑，数十名地地铁施工人员员被埋。事故造成21人死亡、24人受伤、直接接经济损失4961万元，是中国国地铁建设史史上最惨痛的的事故。21名责任人被究究责，其中10人被追究刑事事责任。基坑围护踢脚脚破坏由于深基坑围围护墙体插入入基坑底部深深度较小，同同时由于底部部土体强度较较低，从而发发生围护墙底底向基坑内发发生较大的““踢脚”变形形，同时引起起坑内土体隆隆起。右图为为某深基坑发发生“踢脚””破坏。坑内滑坡导致致基坑内撑失失稳在火车站、地地铁车站等长长条形深基坑坑内区放坡挖挖土时，由于于放坡较陡、、降雨或其他他原因引起的的滑坡可能冲冲毁基坑内先先期施工的支支撑及立柱，，导致基坑破破坏。右侧两两图为2009年杭州地铁1号线凤起路站站坑内土体滑滑坡引起的支支撑体系破坏坏。2.3、土体渗透破坏坏，包括以下下3个方面内容：：基坑壁流土破破坏在饱和含水地地层（特别是是有砂层、粉粉砂层或者其其他的夹层等等透水性较好好的地层），，由于围护墙墙的止水效果果不好或止水水结构失效，，致使大量的的水夹带砂粒粒涌入基坑，，严重的水土土流失会造成成地面塌陷。。左图为某深深基坑止水帷帷幕渗漏、桩桩间流土事故故。上图为宁波某某深基坑发生生流土与地面面塌陷基坑底突涌破破坏由于对承压水水的降水不当当，在隔水层层中开挖基坑坑时，当基底底以下承压含含水层的水头头压力冲破基基坑底部土层层，将导致坑坑底突涌破坏坏。下图为上上海某深基坑坑坑底内发生生承压水突涌涌。基坑底管涌破破坏在砂层或粉砂砂底层中开挖挖基坑时，在在不打井点或或井点失效后后，会产生冒冒水翻砂（即即管涌），严严重时会导致致基坑失稳。。下图为湖南南浯溪水电站站二期深基坑坑出现管涌。。以上深基坑工工程安全质量量问题，只是是从某一种形形式上表现了了基坑破坏，，实际上深基基坑工程事故故发生的原因因往往是多方方面的，具有有复杂性，深深基坑工程事事故的表现形形式往往具有有多样性。3、深基坑工程程的发展深基坑工程是是最近30多年中迅速速发展起来的的一个领域。。以前的几十十年中，由于于建筑物的高高度不高，基基础的埋置深深度很浅，很很少使用地下室，基坑坑的开挖一般般仅作为施工工单位的施工工措施，最多多用钢板桩解解决问题，没没有专门的设设计，也并没没有引起工程程界太多的关关注。近30多年来，由由于高层建筑筑、地下空间间的发展，深深基坑工程的的规模之大、、深度之深，，成为岩土工工程中事故最最为频繁的领领域，给岩土土工程界提出出了许多技术术难题，当前前，深基坑工工程已成为国国内外岩土工工程中发展最最为活跃的领领域之一。回回顾历史，深深基坑工程发发展主要经历历了以下三个个阶段。第一阶段：二二十世纪七七八十年代伴随着大城市市高层、超高高层建筑的兴兴建，深基坑坑工程问题逐逐渐凸现。但但那时2～3层地下室的的工程还比较较少，基坑主主要的围护结结构型式是水水泥搅拌桩的的重力式结构构，对于比较较深的基坑则则采用排桩结结构，如果有有地下水，再再加水泥搅拌拌桩止水帷幕幕。在国内，那时时地下连续墙墙用得比较少少，SMW工法正在进行行开发研究。。由于缺乏经经验，深基坑坑的事故比较较多，引起了了社会和工程程界的关注。。从那时起，，国内施工人人员开始研究究深基坑工程程的监测技术术与数值计算算，当时虽然然有一些施工工技术指南，，但还没有开开始编制基坑坑工程的规范范。第二阶段：二二十世纪九十十年代在国内，通过过总结施工经经验，开始制制定基坑规范范，这一时期期出现了包括括武汉、上海海、深圳等地地方规范和两两本行业规范范。一些地方方政府建立深深基坑方案的的审查制度。。国内外工程程界开始出现现超深、超大大的深基坑工工程，基坑面面积达到2～～3万平方米米，深度达到到20m左右。复合式土钉墙墙在浅基坑中中推广使用，，SMW工法开始推广广使用，地下下连续墙被大大量采用。逆逆作法施工、、支护结构与与主体结构相相结合的设计计方法开始得得到重视和运运用。商业化化的深基坑设设计软件大量量使用。在施施工中，基坑坑内支撑出现现了大直径圆圆环的形式和和两道支撑合合用围檩的方方案，最大限限度地克服了了支撑对施工工的干扰。第三阶段：进进入新世纪以以后国内外，伴随随着超高层建建筑和地下铁铁道的发展，，地下工程向向更深部发展展空间，出现现了更深、更更大的深基坑坑工程，基坑坑面积达到了了4～5万平方米，深度超过30m，最深达50m，逆作法施工工、支护结构构与主体结构构相结合的设设计方法在更更多的工程中中推广应用。但由于理论研研究滞后、设设计缺陷、施施工等方面的的原因，深基基坑工程施工工与相邻环境境的相互影响响形势更趋严严峻，出现了了新一波的深深基坑工程事事故。这一时期，我我国（包括台台北和香港））采用支护结结构与主体结结构相结合并并用逆作法施施工的深基坑坑工程已达101项，并并且出现了第第二波的基坑坑工程规范的的修订与编制制。通过20多年年的工程实践践和业内人士士的努力，深深基坑工程领领域取得了很很大的进展，，主要表现为为下面五个方方面：1.设计思思想不断更新新2.施工技技术不断发展展3.设计方方法不断进步步4.管理制制度不断完善善5.标准化化工作的开展展4、深基坑工程程实例——广州海珠城广广场基坑坍塌塌4.1、工程概况海珠城广场基基坑周长约340米，原设计地地下室4层，基坑开挖挖深度为17米。该基坑东侧为为江南大道，，江南大道下下为广州地铁铁二号线，二二号线隧道结结构边缘与本本基坑东侧支支护结构距离离为5.7米；基坑西侧侧、北侧邻近近河涌，北面面河涌范围为为22米宽的渠箱；；基坑南侧东东部距离海员员宾馆20米，海员宾馆馆楼高7层，采用φ340锤击灌注桩基基础；基坑南南侧两部距离离隔山一号楼楼20米，楼高7层，基础也采采用φ340锤击灌注桩。。该工程地质情情况从上至下下依次为：填填土层，厚0.7~3.6米；淤泥质土土层，层厚0.5~2.9米；细砂层，，个别孔揭露露，层厚0.5~1.3米；强风化泥泥岩，顶面埋埋深为2.8~5.7米，层厚0.3米；中风化泥泥岩，埋深3.6~7.2米，层厚1.5~16.7米；微风化岩岩，埋深6.0~20.2米，层厚1.8~12.84米。由于本工程岩岩层埋深较浅浅，因此，原原设计支护方方案如下：基坑东侧、基基坑南侧偏东东34米、北侧偏东东30米范围内，上上部5.2米采用喷锚支支护方案，下下部采用挖孔孔桩结合钢管管内支撑的方方案，挖孔桩桩底标高为▽▽—20.0米。基坑西侧上部部采用挖孔桩桩结合预应力力锚索方案，，下部采用喷喷锚支护方案案。基坑南侧、北北侧的剩余部部分，采用喷喷锚支护方案案。后由于±0.00标高调整，后后实际基坑开开挖深度调整整为15.3米。本基坑在2002年10月31日开开始施工，至至2003年年7月施工至至设计深度15.3米，，后由于上部部结构重新调调整，地下室室从原设计4层改为5层层，地下室开开挖深度从原原设计的15.3米增至至19.6米米。由于地下下室周边地梁梁高为0.7米。因此，，实际基坑开开挖深度为20.3米，，比原设计挖挖孔桩桩底深深0.3米。。新的基坑设计计方案确定后后，2004年11月重重新开始从地地下4层基坑坑底往地下5层施工，至至2005年年7月21日日上午，基坑坑南侧东部桩桩加钢支撑部部分最大位移移约为4.0cm，其中中从7月20日至7月21日一天增增大1.8cm，基坑南南侧中部喷锚锚支护部分，，最大位移约约为15cm。3.2、事故过程2005年7月21日12时左右,在广州海珠珠区江南大道道南珠城海广广场深基坑发发生滑坡，导导致三人死亡亡，4人受伤伤，地铁二号号线停运近一一天，7层的的海员宾馆倒倒塌，多加商商铺失火被焚焚，一栋7层层居民楼受损损，三栋居民民被迫转移。。下面是一些些事故照片。。3.3、事故原因（1）本基坑坑原设计深度度只有16.2米，而实实际开挖深度度为20.3米，超深4.1米，造造成原支护桩桩成为吊脚桩桩，尽管后来来设计有所变变更,但对已已施工的围护护桩和锚索等等构件已无法法调整，成为为隐患。（2）从地质质勘察资料反反应和实际开开挖揭露，南南边地层向坑坑内倾斜，并并存在软弱透透水夹层，随随着开挖深度度增大，导致致深部滑动。。（3）本基坑坑施工时间长长达2年9个个月，基坑暴暴露时间大大大超过临时支支护为一年的的时间，导致致开挖地层的的软化渗透水水和已施工构构件的锈蚀和和锚索预应力力的损失，强强度降低，甚甚至失效。（4）事故发发生前在南边边坑顶因施工工而造成东段段严重超载，，成为了基坑坑滑坡的导火火线。（5)从施工工纪要和现场场监测结果分分析，在基坑坑滑坡前已有有明显预兆，，但没有引起起应有的重视视，更没有采采取针对性的的措施，也是是导致事故的的原因之一。。事故调查结果果与处理结果果与2005年9月20日在广州日报报公布：对7个建设责任主主体及其20名责任人给予予行政处罚或或处分，其中中7名主要负责人人因涉嫌触犯犯刑法被司法法机关依法逮逮捕;对事故发生负负有监管责任任的14名行政人员给给予降级或降降级以下的行行政处分和责责令作出深刻刻检讨，并责责成相关单位位对市政府作作出书面检查查。在以后深基坑坑工程中，我我们还应注意意以下施工安安全控制要点点：（1）设计、施工安安全性报告控控制：初步设设计阶段施工工单位应制定定深基坑设计计、施工安全全性报告。安安全性报告应应通过专家评评审。（2）支护结构和和土体加固工工程施工安全全质量控制：：地下连续墙墙、SMW工法、钢或混混凝土支撑等等基坑支护结结构和土体加加固施工中涉涉及安全性能能的重要工序序的施工质量量应满足法规规标准和设计计要求。（3）安全管理人员员监管：作业业时，施工单单位专职安全全生产管理人人员应在现场场进行管理。。（4）基坑临边防护：基基坑四周、操操作平台等临临边处应设置置防护栏杆，，应牢固可靠靠。（5）立体交叉作业业控制：当应应用土代模浇浇筑混凝土支支撑，支撑下下的土方开挖挖后，施工单单位应