深基坑支护技术及其进展南京

深基坑支护技术及其进展黄广龙教授南京工业大学Tel-mail:glhuang6710@163.com主要内容基坑工程的概念基坑工程现状与挑战基坑支护设计理论进展基坑支护方法及其应用围护墙施工新技术内支撑技术及其发展基坑工程事故案例分析JGJ120-2012新规范解读

为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损坏而进行的支护、降水和土方开挖与回填等工作，称为基坑工程。包括基坑工程勘察、设计、施工、监测、检测。基坑工程的概念为什么要开挖基坑?对建筑物埋深要求高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不一小于建筑物高度的1/18~1/20。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋置深度应满足抗滑要求。开发利用地下空间地上空间日益拥挤交通问题空间需求多样化地下空间资源丰富………开发利用地下空间北京中心城中心地区地下空间开发利用规划中心城地下空间开发利用布局示意图

杭州钱江新城核心区地下规划

核心区规划总用地4.02平方公里，地上总建筑面积约650万平方米，地下四层总建筑面积约210万平方米。

城市下沉式地下广场上海静安寺下沉式广场

位于北京市西城区金融街中心地区，东起太平桥大街，西止月坛南、北街，南至广宁伯街，北至武定侯街，总占地面积约103公顷，是北京市拟建的城市建筑群下地下空间开发和应用工程的最大项目。

北京金融街地下综合体规划交通问题城市交通拥堵不堪——地铁工程快速交通的要求——隧道工程跨江、跨海工程国内地铁发展情情况2008年底国务院已经经批复了22个城市的地铁建建设规划，总投投资8820.03亿元。2012年又批复了常州、厦门、兰兰州、石家庄、、太原、乌鲁木木齐、徐州。2015年前后，我国建建成和在建轨道道交通线路将达达到158条，总里程将超超过4189公里。到2015年，北京的轨道道交通总里程将将达到561公里。到2010年，上海市轨道道交通将有11条线路，共280座车站投入使用用，运营里程超超过400公里。2020年上海地铁预计计建成17条线路，总里程程810公里。南京轨道交通线线网共17条，里程655公里。主要内容基坑工程的概念念基坑工程现状与与挑战基坑支护设计理理论进展基坑支护方法及及其应用围护墙施工新技技术内支撑技术及其其发展基坑工程事故案案例分析JGJ120-2012新规范解读深度越来越深开挖面积越来越越大环境条件越来越越苛刻地下水控制问题题越来越突出基坑工程现状与与挑战上海世博500kV大容量全地下变变电站是国内首座500kV地下变电站，为为全地下四层筒筒型结构。地下下建筑外径为130m，地下下结构构埋置置深度度约34m。南京紫紫峰大大厦国家大大剧院院工程程基坑坑属超超深、、超大大基坑坑工程程，基基础平平均埋埋深26米，局局部埋埋深32.6米。深度越越来越越深开挖面面积越越来越越大环境条条件越越来越越苛刻刻地下水水控制制问题题越来来越突突出基坑工工程现现状与与挑战战南京新新城科科技园园研发发总部部园上海虹虹桥枢枢纽（（基坑坑35万m2）深度越越来越越深开挖面面积越越来越越大环境条条件越越来越越苛刻刻地下水水控制制问题题越来来越突突出基坑工工程现现状与与挑战战深度越越来越越深开挖面面积越越来越越大环境条条件越越来越越苛刻刻地下水水控制制问题题越来来越突突出基坑工工程现现状与与挑战战因地下下水引引起的的基坑坑内事事故承压水水水头头墙缝渗渗漏涌涌砂砂质土土层（（滞水水层）粘质土土层（（加压压层））承压含含水层层集水坑坑漏砂砂桩周管管涌钻探孔孔管涌涌近墙处处流砂砂主要内内容基坑工工程的的概念念基坑工工程现现状与与挑战战基坑支支护设设计理理论进进展基坑支支护方方法及及其应应用围护墙墙施工工新技技术内支撑撑体技技术及及其发发展基坑工工程事事故案案例分分析JGJ120-2012新规范范解读读基坑支支护设设计理理论进进展按强度和稳定性设计按变形控制设计经典法弹性法数值法按稳定定控制制设计计还是是按变变形控控制设设计？？什么是是按稳稳定控控制设设计？？不失稳稳什么是是按变变形控控制设设计？？变形不不超过过容许许值什么情情况下下按稳稳定控控制设设计？？对变形形没有有要求求时什么情情况下下按变变形控控制设设计？？对变形形有要要求时时按变形形控制制设计计按稳定定控制制设计计还是是按变变形控控制设设计的的依据据？基坑周周边环环境条条件区分两两者的的重要要性？？土压力力取值值不同同设计计计算方方法不不同环境影影响差差别大大工程费费用差差别大大按变形形控制制设计对对设计计人员员要求更更高按变形形控制制设计计如何选选择围围护型型式抓主要要矛盾盾！是稳定定问题题？还是变变形控控制问问题？？是土压压力问问题？？还是地地下水水问题题？主要矛矛盾！！软粘土土地基基土压力力问题题、变变形问问题、、稳定定问题题。粉砂和和粉土土地基基地下水水问题题、稳稳定问问题软件技技术的的发展展极限平衡法（经典法）弹性支点法（弹性法）有限单元法（数值法）主要内内容基坑工工程的的概念念基坑工工程现现状与与挑战战基坑支支护设设计理理论进进展基坑支支护方方法及及其应应用围护墙墙施工工新技技术内支撑撑技术术及其其发展展基坑工工程事事故案案例分分析JGJ120-2012新规范范解读读围护结结构型型式放坡开开挖及及简易易围护护；悬臂式式围护护结构构；重力式式围护护结构构；内撑式式围护护结构构；拉锚式式围护护结构构；土钉墙墙围护护结构构；其它型型式围围护结结构。。主要要有门门架式式围护护结构构；拱拱式组组合型型围护护结构构；喷喷锚网网围护护结构构；沉沉井围围护结结构；；加筋筋水泥泥土墙墙围护护结构构；冻冻结法法围护护等。。放坡开开挖放坡开开挖是是选择择合理理的基基坑边边坡以以保证证在开开挖过过程中中边坡坡的稳稳定性性，包包括坡坡面的的自立立性和和边坡坡整体体稳定定性。。适用于地基土质较较好，开挖深度不不深，以及施工现现场有足够放坡场场所的工程。放坡基坑垮塌膨胀土基坑垮塌悬臂式支护结构悬臂式围护结构依依靠足够的人土深深度和结构的抗弯弯能力来维持整体体稳定和结构的安安全。悬臂式结构对开挖挖深度很敏感，容容易产生较大的变变形，对相邻建(构)筑物产生不良影响响。悬臂式围护结结构适用于土质较较好、开挖深度较较浅的基坑工程。。水泥土重力式支护护结构采用深层搅拌法形形成，有时也采用用高压喷射注浆浆法形成。为了节节省投资，常采用用格构体系。水泥泥土与其包围的天天然土形成重力式式挡墙支挡周围土土体，保持基坑边边坡稳定。重力式围护结构常常用于软粘土地区区开挖深度约在6.0m以内的基坑工程。。水泥土抗拉强度度低，水泥土重力力式围护结构适用用于较浅的基坑工工程，其变形也比比较大。内撑式支护结构由围护结构体系和和内撑体系两部分分组成。围护结构构体系常采用钢筋筋混凝土桩、排桩桩墙和地下连续墙墙型式。内撑体系系可采用水平支撑撑和斜支撑。内撑常采用钢筋混混凝土支撑和钢管管(或型钢)支撑两种。钢筋混混凝土支撑体系的的优点是刚度好、、变形小，而钢管管文撑的优点是钢钢管可以回收、且且加预压力方便。。各种内支撑的特点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高。钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，但开挖土方较为困难。多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构施工。多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工。开挖面积大的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形。便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件。拉锚式支护结构拉锚式围护结构由由围护结构体系和和锚固体系两部分分组成。锚固体系系可分为锚杆式和和地面拉锚式两种种。随基坑深度不不同，锚杆式也可可分为单层锚杆、、二层锚杆和多层层锚杆。锚固技术的分类锚杆支护体系示意意图施工要点（1）钻孔（2）锚杆制作与安装装（3）灌浆（4）预应力张拉、锁锁定高压旋喷锚锚杆出红线问题可回收锚杆玻璃纤维（GFRP）锚杆土钉墙支护结构土钉一般通过钻孔孔、插筋和注浆来来设置，传统上称称砂浆锚杆。也有有采用打入或射人人方式设置土钉。。边开挖基坑，边边在土坡中设置土土钉。在坡面上铺铺设钢筋网，并通通过喷射混凝土形形成混凝土面板，，形成土钉墙围护护结构。土钉与面层的连接接土钉墙挂网喷射砼土钉验算工况喷射砼面层内配钢钢筋直径为6～10mm，间距宜为150～300mm；喷射砼强度不宜低低于C20，厚度不宜小于80mm；土钉钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，直径宜为为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm；开挖期地下室施工期有软夹层圆弧滑动稳定性安安全系数不小于1.3（二级），1.25（三级）复合土钉支护树根桩+土钉深搅桩+土钉花管+土钉土钉墙支护结构土钉一般通过钻孔孔、插筋和注浆来来设置。也有采用用打入或射人方式式设置土钉。边开开挖基坑，边在土土坡中设置土钉。。在坡面上铺设钢钢筋网，并通过喷喷射混凝土形成混混凝土面板，形成成土钉墙围护结构构。土钉墙围护结结构的机理可理解解为通过在基坑边边坡中设置土钉，，形成加筋土重力力式挡墙起到挡土土作用。南京天润城（淤泥泥质粉质粘土）南京金鼎湾二期（（粉土、粉砂地层层）南京瞻园铭楼（杂杂填土地层）其它形式支护结构构门架式支护结构拱拱式组合型支支护结构喷喷锚网支护结结构加筋水泥土挡墙支支护放放坡开挖与与排桩墙放放坡开挖与内撑撑排桩墙主要内容基坑工程的概念基坑工程现状与挑挑战基坑支护设计理论论进展基坑支护方法及其其应用围护墙施工新技术术内支撑技术及其发发展基坑工程事故案例例分析JGJ120-2012新规范解读超深地下连续墙旋挖钻机TRD工法预制矩形桩支护围护墙施工新技术术超深地下连续墙成槽机挖槽双轮铣槽机在基坑围护施工中中，对于超深或者者安全性要求较高高的工程普遍采用用了地下连续墙工工艺，传统的地下下连续墙都采用液液压抓斗进行成槽槽施工，但是对于于需要入岩的底下下连续墙，液压抓抓斗根本无法完成成要求，这时就需需要铣槽机来完成成后续的工作。双轮铣设备的成槽槽原理是通过液压压系统驱动下部两两个轮轴转动，水水平切削、破碎地地层，采用反循环环出碴。最大成槽槽深度可达150m，一次成槽厚度在在800mm~2800mm之间。宝峨BC40铣槽机施工强度匹配图套铣接头双轮铣设备施工进进度与传统的抓槽槽机和冲孔机在土土层、砂层等软弱弱地层中优势并不不十分明显，大约约为抓槽机的2倍~3倍，液压抓斗成孔孔效率约在10m3/h，双轮铣槽速度在在此种地层中效率率在20m3/h~30m3/h。一旦进入岩段，，双轮铣就显出其其优势，在岩层段段选择合适刀具，，在中风化岩层中中(60MPa以下)，施工效率可达10m3/h，在微风岩层(60MPa~120MPa)中可达1m3/h~2m3/h。在此种地层中液液压抓斗基本无法法使用。工字钢接头钢筋笼加工制作加工平台纵横向桁架结构电焊点焊钢筋笼起吊—双机抬吊钢筋笼就位吊环铁扁担悬吊竖向、横向定位导管架、导管水下浇筑混凝土自密实、连续浇筑筑导管埋入深度混凝土浇筑导管架、导管水下浇筑混凝土自密实、连续浇筑筑导管埋入深度以德国宝峨公司为为代表的设备制造造商，生产了新一一代的能够入岩施施工的旋挖钻机，，为桩基入岩施工工提供了新的途径径。该种设备在100MPa以上坚硬基岩中施施工，速度较快，，一般都在1-3小时/米，大大提高了在在基岩中施工的效效率。旋挖钻机旋挖钻机湖北工地取出岩芯芯强度100Mpa岩石宝峨BG25C旋挖钻机广西柳州工地取出出岩芯强度60MPa石灰岩浙江工地取出岩芯芯强度130-200MPaTRD工法TRD(TrenchcuttingRe-mixingDeepwallMethod)TRD和SMW工法效果对比图TRD工作机工作示意图图预应力高强混凝土土支护桩钻孔灌注桩支护传统的排桩支护钻孔灌注桩施工传统支护问题泥浆污染泥浆处理费用高桩的养护时间长施工质量难保证造价高不环保。桩身质量好工程造价低施工速度快施工绿色环保预制桩的优势发挥预应力控制变变形的优势桩身抗弯承载力明明确预制桩的优势几种预制桩的对比比管桩方方桩矩矩形桩（1）验证矩形支护桩桩抗裂弯矩及极限限弯矩，以确定其其抗弯性能；（2）量测试验桩在荷荷载作用下的荷载载-挠度曲线及应变分分布；（3）研究矩形桩的破破坏形式。试验目的支护桩试验研究矩形支护桩是为满满足水平承载要求求而特别设计制作作的新型预制桩，，按配筋形式分为为两种桩型：预应力混凝土矩形形支护桩（SPR）含普通钢筋的预应应力矩形支护桩（（CSPR）预应力矩形支护桩桩预应力矩形支护桩桩SPR桩截面SPR300×400（160）375×500（200）450×600（250）CSPR桩截面CSPR375×500（200）450×600（250）裂缝分布极限状态桩身裂缝缝受压区混凝土压碎碎抗弯试验结果类型截面尺寸桩身配筋普通钢筋(HRB400)开裂荷载(kN)抗裂弯矩试验值(kN·m)极限荷载(kN)极限弯矩试验值(kN·m)提高值CSPR375×50012ΦD12.6上：2Φ18下：2Φ18205302415596205302415596450×60014ΦD12.6上：2Φ18下：4Φ1831446163991535%31346161488030%SPR450×60014ΦD12.6290423477685245360465669荷载—挠度曲线荷载—跨中挠度曲线技术优势经济优势与钻孔桩相比，节节省工程造价20~30%。环保优势预制桩的工程应用用支护结构剖面图层号层厚(m)含水量重度孔隙比压缩模量固结快剪标准值渗透系数w（％）γ(kN/m3)eEs(MPa)内聚力c(kPa)内摩擦角φ(0)KV(cm/s)KH(cm/s)12.2——(18.5)————(12.0)(3.0)(2.5E-04)(3.8E-04)20.727.319.10.7734.027.011.42.86E-071.14E-0638.845.817.11.2652.312.07.12.56E-064.45E-0644.024.419.50.6996.026.011.59.88E-071.22E-065A7.627.918.90.7757.0(3.0)(16.0)(3.25E-04)(5.00E-04)5B4.225.719.40.70410(3.0)(19.0)(5.0E-03)(6.00E-03)表1土层参数表盐城五洲广场监测平面布置图道路沉降变化曲线线道路沉降变化曲线线土体深层水平位移移盐城橡树湾盐城汇景广场450×600（200）荷载--挠度曲线土压力的思考？抗弯试验结果类型截面尺寸桩身配筋普通钢筋(HRB400)开裂荷载(kN)抗裂弯矩试验值(kN·m)极限荷载(kN)极限弯矩试验值(kN·m)最大裂缝宽度(mm)SPR450×600(250)14ΦD12.6/289.84234776851.522453604656691.5设计弯矩498kN·m主要内容基坑工程的概念基坑工程现状与挑挑战基坑支护设计理论论进展基坑支护方法及其其应用围护墙施工新技术术内支撑技术及其发发展基坑工程事故案例例分析JGJ120-2012新规范解读内支撑技术及其发发展内支撑形式超大型基坑的支撑撑技术鱼腹梁技术逆作法内支撑形式从材料分：混凝土支撑型钢支撑混凝土-型钢组合支撑优点：刚度大稳定性好变形小设置灵活缺点：施工工期长造价高立柱多拆除工作量大优点：速度快工期短可加预应力拆除方便材料重复利用缺点：施工质量控制难施工要求高接头难保证建议：首层采用混混凝土支撑内支撑形式从空间布置分：平面支撑体系竖向斜撑体系水平式内支撑平面面示意图竖向斜撑体系超大型基坑的支撑撑形式超大型基坑的难点点：基坑面积大开挖深度深支撑体系复杂立柱桩多造价高平面角撑、对撑365175m365175m220210m结合栈桥增加支撑撑的刚度和稳定性性，减小支撑变形形。220145m江宁凤凰港酒店式式公寓内撑式环形形及对撑围护结构构环梁内支撑南京河西滨江住宅宅项目内撑式环形及对撑撑围护结构常州万博国际广场场内撑式环形及角撑撑围护结构淮安龙游城内撑式环形及角撑撑围护结构多圆环南京南京国际研发发总部园南京国际研发总部部园基坑开挖面积积达54220m2，基坑东西方向长长约223m，南北方向约248m，基坑支护总延长长米达925m，场地土层条件差差，地面以下20~30m范围均为淤泥质粉粉质粘土。内环圆直径202m外圆环直径218m外圆弧直径236m101000以往成功实施的最最大圆环内支撑基基坑为天津117大厦工程，该工程程内圆环支撑直径径为188.00m，外环直径为210.00m；其次为上海绿洲洲中环中心深基坑坑[7][8]，该工程圆环内支支撑为176.20m，外环直径为195.20m。层号重度γ(kN/m3)直剪（快剪）直剪（固快）渗透系数C(kPa)φ(度)C(kPa)φ(度)垂直Kv10-6（cm/s）水平Kh10-6（cm/s）①~118.0//51510001000①~218.1//9.86.72020①~16.5//585050②~118.913.69.613.910.233②~218.111.713.711.813.61015②~318.012.014.211.915.020100②~48.230.712001200②~17.8//121520

100②~58.131.215001500表1土层物理力学性质质综合成果表环梁支撑体系受力力复杂，须进行空空间分析，采用数数值分析法，尤其其是多圆环支撑。。应加强监测监控。。自动监测技术数据采集原始数据入库Web发布平差报表生成成果入库基准点稳定性分析短信报警自动化监测流程图图自动监测系统结构构图监测点布置示意图图桶形支护结构桶形支护结构平面面图桶形支护结构剖面面图围护结构平面布置置图围护结构剖面图鱼腹梁支撑技术斜抛撑逆作法工程桩临时柱B1板B0板地下连续墙底板永久柱F1F2一柱一桩一柱一桩竖向构件件逆作过程的竖向支支撑构件在原结构框架柱位位置设钢管柱，将将来浇要混凝土内内作为永久性结构构。在其它需要部位设设临时格构柱，逆逆作完成后割除。。一柱一桩(桩)钢立柱灌注桩一柱一桩钢管柱格构柱一柱一桩(桩)桩基成孔GPS150钻机旋挖机垂直度1/300钢格构立柱、钢管管立柱逆作法的土方开挖挖问题主要内容基坑工程的概念基坑工程现状与挑挑战基坑支护设计理论论进展基坑支护方法及其其应用围护墙施工新技术术内支撑技术及其发发展基坑工程事故案例例分析JGJ120-2012新规范解读基坑工程风险的来来源设计、施工、管理理岩土体材料的复杂杂性基坑工程事故类型型支护体系破坏形式式基坑事故原因统计计基坑工程事故案例例杭州地铁湘湖站塌塌方2008年11月15日15时，地铁湘湖站塌塌方，道路塌陷，，附近房屋被拆。。死亡21人，24人受伤，直接经济济损失4961万元。湘湖站为杭州地铁铁1号线的起点站，位位于萧山湘湖杭州州乐园西侧，风情情大道东侧。车站东侧为奥兰多多小镇、东南方向向为杭州乐园，西西侧为在建苏黎世世小区，建筑物主主要为小高层。车站段总长932m，宽21m。根据结构分期分分段施工，本站主体基坑依照照从北向南分段封封堵施工顺序，分分为北一、北二、、南一、南二等多多期，工程情况车站主体为地下两两层三跨钢筋混凝凝土矩形框架结构构；北二基坑长度为106m，宽度20.5m；车站主体结构顶板板覆土1.8m，底板埋深16m；主体开挖深度约15.7m16.2m；围护结构采用800mm厚地下连续墙，连连续墙入土深度约约17.28m；竖向设置4道ф609钢管支撑，支撑中中部设置中间立柱柱；分步拆除，分步替替换支撑。事故现场场西侧基坑内的的预应力力钢管支支撑南端破碎碎的钢筋筋混凝土土连续墙墙(内)南端破碎碎的钢筋筋混凝土土连续墙墙(外)涌进坑内内的淤泥泥地质剖面面图①②2④2⑥1⑧2强/中风化砂砂岩横断面图图④2⑥1事故原因因分析严重超挖挖；100m同时开工工；取消了坑坑底处理理；无视事故故的前兆兆；勘查、监监理、设设计；管理的问问题。根据勘查查结果对对基坑土土体破坏坏滑动面面及地下下连续墙墙破坏模模式进行行了分析析，并绘绘制相应应的基坑坑破坏时时调查平平面图与与施工工工况图以以及基坑坑土体滑滑动面与与地下连连续墙破破坏形态态断面图图。破坏模式式分析据靠近西西侧地下下连续墙墙静力触触探试验验表明，，在绝对对标高-8m～-10m处(近基坑底底部)，qc值为0.20MPa（qc仅为原状状土的30％左右）），土体体受到严严重扰动动，接近近于重塑塑土强度度，证明明土体产产生侧向向流变，，存在明明显的滑滑动面。。西侧地下下连续墙墙墙底（（相应标标高-27.0左右），，C1孔静探qc值约为0.6MPa（qc为原状土土的70％左右）），土体体有较大大的扰动动，但没没有产生生明显的的侧向流流变，主主要是地地下连续续墙底部部产生过过大位移移而所致致。杭州地铁铁破坏模模式示意意图勘察问题题由于勘察察工作量量不足，，加上勘勘察人员员对土性性的认识识的不足足，造成成基坑工工程勘察察资料不不详细或或土的物物理力学学指标取取值偏高高，使设设计计算算失误引引起的事事故。如如杭州地地铁工程程在勘察察方面主主要有以以下一些些问题：：不符合规规范要求求1）基坑采采取原状状土样及及相应主主要力学学试验指指标较少少，不能能完全反反映基坑坑土性的的真实情情况。2）勘察单单位未考考虑薄壁壁取土器器对基坑坑设计参参数的影影响，以以及未根根据当地地软土特特点综合合判断选选用推荐荐土体力力学参数数。3）勘察报报告推荐荐的直剪剪固结快快剪指标标c、Φ值采用。。平均值值，未按按规范要要求采用用标准值值，指标标偏高。。4）勘察报报告提供供的④2层的比例例系数m值（m=2500kN/m4)与类似工工程经验验值差异异显著。。提供的土土体力学学参数互互相矛盾盾，不符符合土力力学基本本理论。。1）推荐用用于设计计的主要要地层土土的三轴轴CU、UU试验指标标、无侧侧限抗压压强度指指标与验验证值、、类似工工程经验验值差异异显著。。试验原始始记录已已遗失，，无法判判断其数数据的真真实性。。土层序号土层名称层厚(m)含水率湿密度土粒比重天然孔隙比液限塑限塑性指数液性指数W(%)ρ(g/cm3)Gseωl(%)ωp(%)IPIL②2粘质粉土430.51.902.700.85④2淤泥质粘土1648.61.712.741.3741.822.319.51.35⑥1淤泥质粉质粘土1745.21.722.731.3037.521.516.01.48⑧2粉质粘土夹粉砂>933.01.832.720.9433.56各土层的的物理指指标土层固结快剪值三轴CU值cφCcuΦcu②2粘质粉土3.928.83.928.8④2淤泥质粘土13.510.612.313.2⑥1淤泥质粉质粘土1314.51313.8⑧2粉质粘土夹粉砂12.216.819.421.3各土层的的力学指指标设计问题题由于基坑坑设计涉涉及到多多种学科科，如土土力学、、基础工工程、结结构力学学和原位位测试技技术等，，需要对对场地周周围环境境、施工工条件、、工程地地质条件件、水文文地质条条件详细细了解和和掌握，，是一门门系统科科学，具具有复杂杂性。所所以目前前基坑支支护的设设计方案案与措施施大多数数是偏于于保守的的，即便便如此，，如果设设计的人人员经验验不足，，考虑不不周，也也易引起起相应的的事故。。对522例基坑事事故统计计也说明明基坑设设计的不不足，是是引发事事故的重重要原因因。杭州州地铁工工程在设设计方面面主要有有以下一一些问题题：计算参数数的选择择1）设计单单位未能能根据当当地软土土特点综综合判断断、合理理选用基基坑围护护设计参参数，力力学参数数选用偏偏高降低低了基坑坑围护结结构体系系的安全全储备。。2）设计中中考虑地地面超载载20kPa较小。基基坑西侧侧为一大大道，对对汽车动动荷载考考虑不足足。根据据实际情情况，重重载土方方车及混混凝土泵泵车对地地面超载载宜取30kPa，与设计计方案20kPa相比，挖挖土至坑坑底时第第三道支支撑的轴轴力、地地下连续续墙的最最大弯矩矩及剪力力均增加加约4%~5%，也降低低了一定定的安全全储备。。考虑不周周，经验验欠缺1）设计图图纸中未未提供钢钢管支撑撑与地下下连续墙墙的连接接节点详详图及钢钢管节点点连接大大样，也也没有提提出相应应的施工工安装技技术要求求。没有有提出对对钢管支支撑与地地连墙预预埋件焊焊接要求求。2）同意取取消施工工图中的的基坑坑坑底以下下3m深土体抽抽条加固固措施，，降低了了基坑围围护结构构体系的的安全储储备。经计算，，采取坑坑底抽条条加固措措施后，，地下墙墙的最大大弯矩降降低20%左右，第第三道支支撑轴力力降低14%左右，地地下墙的的最大剪剪力降低低13%左右，由由于在坑坑底形成成了一道道暗撑，，抗倾覆覆安全系系数大大大提高。。3）从地质质剖面和和地下连连续墙分分布图中中可以看看出，对对于本工工程事故故诱发段段的地下下连续墙墙插入深深度略显显不足，，对于本本工程，，应考虑虑墙底的的落底问问题。4）设计提提出的监监测内容容相对于于规范少少了3项必测内内容。1、地下连续续墙悬于于软黏土土中，导导致产生生过量沉沉降800mm厚的地下下连续墙墙，嵌固固深度已已达17.3m，相当于于基坑深深度16.3m的1.06倍，但仍仍悬置于于⑥1层淤泥质质粉质黏黏土之中中，致使使最大地地面沉降降达316mm。实践证证明若地地连墙再再增长约约4.0m，置于⑧⑧2层之中，，或对基基坑底面面以下的的④2层及⑥1层进行加加固处理理是合理理的，企企图依靠靠降水使使软土产产生排水水固结沉沉降来改改善软土土特性，，实践证证明，短短时间降降水难于于达到此此目的；；且降水水过程中中，必然然产生较较大的地地面沉降降，包括括地连墙墙的沉降降。2、基坑抗抗隆起稳稳定不能能满足要要求3、踢脚破破坏不满满足施工问题题（1）土方超超挖土方开挖挖未按照照设计工工况进行行，存在在严重超超挖现象象。特别别是最后后两层土土方（第第四层、、第五层层）同时时开挖，，垂直方方向超挖挖约3m，开挖到到基底后后水平方方向多达达26m范围未架架设第四四道钢支支撑，第第三和第第四施工工段开挖挖土方到到基底后后约有43m未浇筑混混凝土垫垫层。土土方超挖挖导致地地下连续续墙侧向向变形、、墙身弯弯矩和支支撑轴力力增大。超挖事故发生生时的现现场开挖挖情况没有按设设计分段段施工6段几乎同同时开挖挖到设计计深度（（5，6段剩下最最后一层层土）已经封底底的北端端计算土层参数情况类型最大变形（mm）第一道支撑力（kN）第二道支撑力（kN）第三道支撑力（kN）第四道支撑力（kN）最大负弯矩（kN-m/m）最大正弯矩（kN-m/m）最大剪力(kN/m)抗倾覆坑底隆起墙底承载力固结快剪值不超挖25.4120.5628.9743.3703.7-803.61186.4596.31.481.832.33超挖34120.5563.71064.3(1.43)-978.41750.9(1.48)820.7(1.38)1.391.692.33与设计工工况相比比，如第第三道支支撑施加加完成后后，在没没有设置置第四道道支撑的的情况下下，直接接挖土至至坑底，，第三道道支撑的的轴力增增长约43%，作用在在围护体体上的最最大弯矩矩增加约约48%，最大剪剪力增加加约38%；超过截截面抗弯弯承载力力设计值值1463kN••m/m。地连墙设设计与施施工工况况内力对对比支撑体系系问题1）现场钢钢支撑活活络头节节点承载载力明显显低于钢钢管承载载力钢支撑体体系均采采用钢管管结合双双拼槽钢钢可伸缩缩节点，，施加加预应力力后钢楔楔塞紧传传递荷载载但该节节点的设设计、制制作加工工、检检测、验验收、安安装施工工等均无无标准可可依，处处于无无序状态态现场取样样试验结结果表明明，正正常施工工状态下下该节点点的承载载力为3000kN，明显低低于上述述钢管的的承载力力计算值值5479kN。如果在未未设置第第4道支撑的的情况下下直接挖挖土至坑坑底，第第3道钢管支支撑的最最大轴力力均超过过钢管支支撑轴心心受压承承载力设设计值3000kN如果进一一步考虑虑活络头头偏心、、钢楔没没塞满活活络头间间隙等节节点薄弱弱因素，，实际际作用于于第3道支撑的的轴力与与钢管节节点的承承载能力力之间的的差距将将更大。。现场钢支支撑体系系的破坏坏状态表表明：大大部分破破坏均为为该节点点破坏，，充分说说明该伸伸缩节点点不满足足与钢管管等强度度、等等刚度的的连接要要求。2）钢管支支撑与工工字钢系系梁的连连接不满满足设计计要求设计要求求钢管支支撑在系系梁搁置置处，需需采用槽槽钢有效效固定，，实际情情况部分分采用钢钢筋（有有的已脱脱开）固固定、部部分没任任何固定定措施，，这使得得钢管计计算长度度大大增增加，钢钢管弯曲曲现象不不同程度度存在，，最大弯弯曲值达达11.76cm，由于于偏心心受压压降低低了钢钢管支支撑的的承载载力。。两端铰铰支、、中间间无支支点钢钢管抗抗压强强度设设计值值钢材型号连接方式稳定系数φφfA(kN)Q235轧制0.6334057焊接0.5533541两端铰铰支、、中间间有一一支点点钢管管抗压压强度度设计计值钢材型号连接方式稳定系数φφfA(kN)Q235轧制0.9155865焊接0.8555479从以上上计算算可以以看出出，在在本工工程中中，21.05m无支点点的钢钢管相相对中中间有有一支支点的的钢管管的抗抗压强强度设设计值值减小小了约约1/3，相差差较大大。设计要要求系系梁垂垂直方方向每每隔三三跨设设一道道剪刀刀撑，，边跨跨应设设置，，实际际情况况未设设，降降低了了支撑撑体系系的总总体稳稳定性性。3）钢立立柱之之间也也未按按设计计要求求设置置剪刀刀撑钢支撑安装装位置相对对设计位置置偏差较大大，最大达达83.6cm,平均为20.6cm；相邻钢管管间距与设设计间距偏偏差最大达达65.0cm。安装偏差差导致支撑撑钢管受力力不均匀和和产生了附附加弯矩。。4）部分钢支支撑的安装装位置与设设计要求差差异较大5）钢支撑与与地下连续续墙预埋件件未进行有有效连接钢管支撑与与地连墙预预埋件没有有焊接，直直接搁置在在钢牛腿上上，没有效效连接易使使支撑钢管管在偶发冲冲击荷载或或地下连续续墙异常变变形情况下下丧失支撑撑功能。内支撑的连连接点钢管支撑端端部的连接接点监测问题1）提供的监监测报表中中数据存在在伪造现象象，隐瞒报报警数值，，丧失了最最佳抢险时时机。电脑中的原原始数据被被人为删除除，通过对对监测人员员使用的电电脑进行的的数据恢复复，发现以以下3个问题。（1）2008年10月9日开始有路路面沉降监监测点11个，至11月15日发生事故故前最大沉沉降316mm，监测报表表没有相应应的记录。。（2）11月1日49号（北端头头井东侧地地连墙）测测斜管18m深处最大位位移达43.7mm，与监测报报表不符。。（3）2008年11月13日CX45号测斜管最最大变形数数据达65mm，超过报警警值(40mm)，与监测报报表不符。。通过以上可可以发现，，电脑中的的数据与报报表中的数数据不一致致，实际变变形已超设设计报警值值而未报警警，可以认认为监测方方有伪造数据或对内对外两两套数据的可能性。。监测问题（2）监测方案案中的监测测内容和监监测点数量量均不满足足规范要求求。监测项目规范要求设计方案施工监测方案实际监测内容周围建筑物沉降和倾斜(地表沉降)√√√√（地表沉降）周围地下管线的位移√×××土体侧向变形√×××墙顶水平位移√√√√墙顶沉降√√√√支撑轴力√√√√地下水位√√√√立柱沉降√×××孔隙水压力△×××墙体变形△√√√墙体土压力△×××坑底隆起△√××监测项目设计图纸数量施工监测方案数量实际监测点数量地表沉降1288墙顶水平位移888墙顶沉降888支撑轴力2244地下水位20m/孔（5孔）20m/孔（5孔）1墙体变形1088(其中4个CX46、CX47、CX48、CX50已破坏)坑底隆起500（3）测点破坏坏严重且未未修复，造造成多处监监控盲区；；部分监测测内容的测测试方法存存在严重缺缺陷。通过钢支撑撑应力计现现场测试表表明，钢支支撑受拉时时应力计读读数变大，，受压时应应力计读数数变小，根根据此原理理，监测报报表中的所所有钢支撑撑均出现拉拉应力，明明显不符合合钢支撑的的受力状态态，说明监监测数据不不可靠。其它问题(1)专项方案审审批管理混混乱，未严严格按设计计及规范要要求监理。。(2)监理未按规规定程序验验收，违反反监理规范范。(3)发现存在严严重质量安安全隐患，，而未采取取进一步措措施予以控控制。最终定论经浙江省安安全生产监监督管理局局查明，事事故发生的的直接原因因是：施工工单位违规规施工、冒冒险作业，，施工过程程中基坑严严重超挖，，支撑体系系存在严重重缺陷，且且钢管支撑撑架设不及及时，垫层层未及时浇浇筑，加之之基坑监测测失效，未未采取有效效补救措施施，造成基基坑周边地地面塌陷。。事故应该吸吸取的教训训（1）该事故再再次证明土土方开挖必必须按分层层、分段、、对称、平平衡、适时时的原则，，严禁超挖挖，尤其是是软土地区区更应如此此。本工程程并未按此此执行，造造成此重大大事故，且且是此事故故的直接原原因之一。。（2）深厚软土土地区，桩桩、墙＋内内支撑支护护结构，其其桩墙必须须考虑深部部稳定性问问题，包括括桩、墙沉沉降、隆起起及“踢脚脚”破坏，，应经多种种方法严密密计算，不不能满足要要求时，应应加深桩、、墙入土深深度或进行行被动区加加固，本工工程设计对对此重视不不够，未进进行被动区区加固。（3）内支撑若若采用钢桁桁架或钢管管内支撑应应提出节点点构造连接接大样及焊焊接要求，，避免偏心心、失稳；；第一道内支支撑宜采用用钢筋砼支支撑。（4）抗剪强度度参数的选选取，应与与计算目的的和安全系系数配套，，为计算土土压力，和和与土压力力有关的““抗踢脚””、“抗倾倾覆”计算算应选择固固结快剪、、或三轴CU指标；抗隆隆起、抗滑滑移和整体体稳定性计计算，当软软黏土起控控制作用时时，对软土土应选择直直剪快剪或或三轴UU指标或十字字板剪切强强度，要综综合考虑后后推荐设计计采用，不不能过大或或过小或只只提一个平平均值。（5）监测工作作应严格、、独立、不不受干扰的的进行，达达到报警值值时，必须须及时预报报不得隐瞒瞒不报，否否则形同虚虚设。监理理单位应熟熟悉岩土工工程，对一一些违规的的重大问题题应严加制制止。责任人处理理结果21名事故责任任人被起诉诉或处分***（项目部常务务副经理）在不具有项项目经理资资质的情况况下全权负负责建设项项目的日常常工作和安安全质量管管理。在北北2基坑开挖过过程中无视视安全生产产法规，未未按施工方方案、施工工要求，盲盲目组织施施工。为赶赶施工进度度，明知存存在基坑超超挖、钢支支撑跟进不不及时等多多项严重安安全隐患，，未及时采采取有效整整改措施。。判有期徒徒刑六年***（项目部总工工程师）在没有工程程师资格证证书的情况况下负责工工程质监、、资料填报报等工作。。在北2基坑开挖过过程中明知知基坑西侧侧路面出现现裂痕和地地连墙发生生位移，曾曾出现四次次监测数据据超报警值值，未采取取有效措施施，还指使使**、**（监测测人员）修改监测数数据后上报报以隐瞒监监理和业主主方。判有有期徒刑五五年六个月月***（项目部质检检部长）在“北2基坑”开挖时，明明知存在未未及时浇筑筑混凝土、、土方超挖挖等安全隐隐患而未予予制止，并并同意将“剪刀撑”从原设计图图中去掉。。判有期徒徒刑五年**（项目目监测人员员）在工作中未未履行职责责，发现基基坑地表沉沉降及墙体体测向位移移均超设计计报警值后后，在***的指使下隐隐瞒伪造监监测数据，，事故发生生后又将监监测数据等等资料销毁毁。判有期期徒刑四年年**（项目目监测负责责人）在工作中未未履行职责责，对实际际监测点位位少于规定定数量、监监测点位布布置不符要要求等问题题，未采取取有效措施施改正；对对监测人员员伪造监测测数据不予予制止，事事故发生后后参与销毁毁监测数据据。判有期期徒刑三年年十个月***（项目总监代代表）未认真履行行监理职责责，在审批批及施工报报验单的签签认上严重重违反监理理规范；对对施工过程程中的严重重违法违规规行为制止止不力，也也未及时报报告建设单单位和有关关质量监督督部门。判判有期徒刑刑三年三个个月***（项项目经理））长期不到岗岗，未履行行法定责任任，对施工工中安全管管理严重失失职、对各各分包单位位及外聘人人员的安全全生产工作作的管理、、监督失察察。判有期期徒刑三年年，缓刑五五年***（甲甲方代表））对施工单位位在施工中中存在的严严重安全隐隐患监管、、处置不到到位；对发发现监测单单位冒名顶顶替等严重重问题未及及时采取措措施，严重重失职。判判有期徒刑刑三年，缓缓刑四年榆林逆作法法基坑垮塌塌2012年8月22日上午10时，陕西榆榆林昌盛国国际广场在在建地下室室垮塌，18人被困，其其中2人死亡，16人受伤。支护结构采采用水泥土土重力式挡挡墙中间支撑柱柱设计不合合理上海松江基基坑垮塌2012年2月28日下午4时30分许，上海海市松江区区九亭镇涞涞寅路近九九泾公路，，一工业园园区内发生生大面积坍坍塌，连带带工业园区区附近的公公路也受到到影响，事事故还造成成地下一条条备用天然然气管道发发生破裂，，同时附近近厂房发生生大面积停停电。所幸幸疏散工作作及时，并并未造成人人员伤亡。。道路破坏道路破坏杭州市五洲洲国际广场场基坑局部部坍塌事故概况2011年年11月15日上午午五点左右右，位于杭杭州市古墩墩路与余杭杭塘路路口口由远扬集集团承建的的五洲国际际广场项目目基坑发生生局部坍塌塌：现场堆载防防止二次坍坍塌路面的塌陷陷面积较大大，有两三三个篮球场场大小。塌塌陷的高度度近3米，和基坑坑成大约30度角。整块路面塌塌陷滑落路面塌陷使使围护桩裸裸露图示处冠梁梁由于变形形过大完全全断裂冠梁钢筋拉拉断冠梁断裂处处围护桩在在第二道支支撑处受剪剪断裂，滑滑向基坑内内部。角撑区支撑撑梁严重破破坏变形钢立柱扭曲曲变形支撑与围檩檩节点处拉拉裂杭州市勘测测设计研究究院出具的的深基坑高高危鉴定证证明据悉，杭州州市勘测设设计研究院院早已对该该工程出具具了深基坑坑高危鉴定定证明。鉴鉴定书书上称，五五洲国际广广场项目开开挖至今位位移总量和和沉降量均均已大大超超过预警值值，带来了了极大的安安全隐患，，属于特别别危险基坑坑，需要加加快施工进进度。事故基坑另另一边省规规划院项目目基坑也出出现了部分分坍塌。主要内容基坑工程的的概念基坑工程现现状与挑战战基坑支护设设计理论进进展基坑支护方方法及其应应用围护墙施工工新技术内支撑技术术及其发展展基坑工程事故故案例分析JGJ120-2012新规范解读JGJ120-2012新规范解读1总则术语和符号基本规定支挡式结构土钉墙重力式水泥土土墙地下水控制基坑开挖与监监测本次修订的主主要技术内容容1、调整和补充充了支护结构构的几种稳定定性验算2、调整了部分分稳定性验算算表达式3、强调了变形形控制设计原原则4、调整了选用用土的抗剪强强度指标的规规定5、新增了双排排桩结构6、改进了不同同内支撑结构构设计的有关关规定7、充实了内支支撑结构设计计的有关规定定8、新增了支护护与主体结构构结合及逆作作法9、新增了复合合土钉墙本次修订的主主要技术内容容10、引入了土钉钉墙土压力调调整系数11、充实了各种种类型支护结结构构造与施施工的有关规规定12、强调了地下下水资源的保保护13、改进了降水水设计方法14、充实了截水水设计与施工工的有关规定定15、充实了地下下水渗透稳定定性验算的有有关规定16、充实了基基坑开挖的有有关规定17、新增了应急急措施18、取消了逆作作拱墙3.1.1基坑支护设计计应规定其设设计使用期限限。基坑支护护的设计使用用期限不应小小于一年。3.1.2（强条）基坑支护应满满足下列功能能要求：1保证基坑周边边建（构）筑筑物、地下管管线、道路的的安全和正常常使用；2保证主体地下下结构的施工工空间。3.1.3基坑支护设计计时,应综合考虑基基坑周边环境境和地质条件件的复杂程度度、基坑深度度等因素，按按表3.1.3采用支护结构构的安全等级级。对同一基坑的的不同部位，，可采用不同同的安全等级级。对内支撑结构构，当基坑一侧侧支撑失稳破破坏会殃及基基坑另一侧支支护结构因受受力改变而使使支护结构形形成连续倒塌塌时，相互影影响的基坑各各边支护结构构应取相同的的安全等级。。（条文说明））