深基坑支护设计及基坑事故

深基坑支护设计研究2013年5月1

深基坑工程在项目建设中是一个事故多发，造价较高的领域。随着我司涉及深基坑的项目逐渐增多，对如何在确保基坑安全的基础上，合理控制工程造价，做好深基坑的支护设计就凸显出重要的现实意义。本文从深基坑的特点出发，重点阐述了支护设计的内容、影响因素和原则，常用支护形式以及部分典型基坑事故案例分析。供城市公司参考，欢迎指正。

前言2目录一、深基坑的概念和特点二、深基坑支护设计内容三、深基坑支护设计主要影响因素分析四、深基坑支护设计重要原则五、常用支护形式六、深基坑事故案例及分析3一、深基坑的概念及特点

根据建设部2009年印发的87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定：深基坑是指开挖深度超过5m（含5m）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程工程勘察围护结构设计围护结构施工地下水控制基坑监测土方挖填深基坑的概念深基坑工程的内容41、基坑支护体系一般是临时结构安全储备较小，具有较大的风险性；施工过程应监测；对设计、施工、管理要求高

2、岩土工程条件有很强的区域性工程地质条件差异性大：如软粘土地基、黄土地基等，有时同一城市不同区域也有差异水文地质条件差异性大：要因地制宜，根据本地情况进行3、周边场地条件影响大

相邻建筑物和地下管线的位置，抵御变形的能力、重要性，以及周围场地状况对基坑设计及施工影响巨大。有时保护相邻建筑物和市政设施的安全是基坑设计与施工的关键4、具有很强的时空效应

深基坑的空间大小和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。土的蠕变性导致变形增大，抗剪强度降低，具有时间效应

一、深基坑的概念及特点深基坑工程的特点55、综合性强需要岩土工程知识，结构工程知识，土力学理论（稳定变形渗流）、工程监测、施工技术的综合

6、系统性强支护结构设计、支护结构施工、土方开挖、地下结构施工是一个系统工程。不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏7、对环境影响较大深基坑开挖势必引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对周围建（构）筑物和地下管线产生影响，严重的将危及其正常使用或安全

一、深基坑的概念及特点深基坑工程的特点6支护方案综合比选（依据场地工程地质、水文地质、用地红线、周边环境、地下结构施工图等资料）基坑支护结构和支护体系的稳定和变形设计计算地下水控制体系的设计计算基坑工程施工环境效应评估提出基坑挖土施工组织要求提出基坑工程监测要求以及相关报警值提出处理突发状况的应急措施的要求

支护设计基本内容二、深基坑支护设计内容7™基坑支护设计依据工程概况和周围环境条件分析工程地质和水文地质条件分析基坑支护方案比选，确定支护形式支护体系设计计算（设计参数的选用说明、计算方法说明、计算结果并附图）基坑支护体系设计图纸（基坑总平面图、典型地质剖面图、支护结构和地下水控制施工详图、监测方案图）基坑工程施工要求（支护结构和止水帷幕施工要求、基坑降水要求、基坑挖土施工组织要求等）监测内容、要求及相关的报警值应急措施等

支护设计完成文件二、深基坑支护设计内容8岩土工程条件是确定支护方法、开挖方法、降水方法及地基加固方法等设计的基本依据。其中，影响支护设计的主要因素如下:（1）场地土层条件地层构成情况、土层的分类和分布、土的物理性质和参数土层是否具有膨胀性、湿陷性、触变性以及地震液化性、冻胀性和湿化性等土层中软弱结构面层的分布及其性状、填充情况、粗糙度及组合关系场地内是否有岩溶、土洞以及其他地下洞穴的存在和分布情况

一、岩土工程条件三、深基坑支护设计主要影响因素分析9（2）场地地下水条件各含水层（包括上层滞水）的水位高度及升降规律各含水层的补给、动态变化及其与附近大小水体的联通关系土层中水的竖向和水平向渗透系数潜水、承压水的水质水压及地下贮水层的水流速度、流向

一、岩土工程条件三、深基坑支护设计主要影响因素分析10基坑开挖卸载带来相邻基础的沉降和水平位移会对周围建筑物、构筑物、道路管线及地下设施带来影响，因此，工程的周边环境会对支护设计产生重要影响。

（1）基坑周围临近建筑的状况

周围建筑物的分布状况；周围建筑物与基坑边线、建筑红线的平面距离；周围建筑物的性质、结构形式及各种建筑物对于不同沉降差的敏感度。

（2）周围管线与地下构筑物设施状况

邻近地下管道的使用功能、重要性、相对位置、埋深、埋设年代、构造和结构形式，以及它们可以承受的变形，沉降，都将在很大程度上影响支护结构的设计。（主要是煤气、上下水管道、电缆、热力管道和通讯电缆）

二、周边环境状况三、深基坑支护设计主要影响因素分析11（3）周围道路状况

周围道路性质、类型、宽度；交通状况、规则；道路路面结构、基础及损坏的修复方法。

（4）邻近地区对地面沉降很敏感的建筑设施

烟囱、锅炉、电视塔、医疗设施、化工装置、精密仪表设备、桥梁、铁路及信号机桩等的基础。

（5）地下障碍

废旧管道的管径、长度、埋深、贮水量、管道结构状况；废旧的水井、桥梁以及工业或建筑垃圾坑等。

二、周边环境状况三、深基坑支护设计主要影响因素分析12施工条件也将影响基坑支护结构的设计，主要有以下几个方面：

(1)施工地段的交通、行政、商业及特殊情况，是否允许进行封闭施工，对工程设备是否有要求；

(2)施工地段是否对噪音和振动有限制，这可决定能否采用锤击式、爆破式等方法

(3)是否具备有场地可供钢筋笼制作、施工设备停放、施工车辆进出及布置车道和土方材料堆场；

(4)当地常规施工设备、方法、技术情况。在安全可靠经济合理的前提下，因地制宜确定设计方案，使设计能与当地的施工方法、设备技术相适应；

三、施工条件三、深基坑支护设计主要影响因素分析13设计依据主要是指以下两方面：

(1)基坑支护的设计必须依据国家及地区现行的有关规定、技术规范、规程，特别应注意地方特殊的规定及要求。(2)积极调研和吸取当地相似基坑工程的成功与失败的原因、经验和教训，在基坑设计中应以此为重要设计依据。

四、有关的工程设计依据三、深基坑支护设计主要影响因素分析14除了以上提及的一些因素外，还有许多控制因素在基坑支护设计时必须考虑：

（1）地下室的建造层数，开挖深度，基坑面积及形状，施工方法、造价、工期以及上部主体工程造价、工期等指标（2）基坑工程的支护是否作为主体工程的永久结构，这也会对基坑支护的设计产生很大的影响（3）研究基坑开挖方式的可靠性和合理性（有时支护结构强度和变形峰值在土方开挖过程中出现）（4）分期实施的大型主体工程及基坑工程，其工程施工进度安排和相邻影响应进行技术分析，提出适应于分期施工的总体方案

五、其他重要影响因素三、深基坑支护设计主要影响因素分析151、提倡概念设计，重视工程实践经验土力学的理论与计算方法不能解决基坑工程中出现的所有问题，也不能提供精确的计算结果，只有结合实际工程经验加以应用才是最好的选择。

2、设计计算时避免漏项，且应考虑各种不利条件下的工况

地层参数及抗力系数的选用应理论与当地经验相结合；对可能遇到的雨季、冻胀等自然条件的变化，尚应考虑强度降低的可能；对于不同方法加固后的计算指标，目前只能根据试验和当地经验来确定3、做好基坑总体方案的选择。坚持保证支护体系安全可靠、环境保护、方便施工、经济性的原则。应依据工程实际情况，认真分析支护体系的主要矛盾，是支护体系的稳定问题，还是支护体系的变形问题，还是地下水控制问题，依据主要矛盾合理选择基坑支护形式。

四、深基坑支护设计重要原则164、重视地下、地表水的控制地下水的处理是基坑工程需要考虑的首要因素,设计时要充分考虑地下水的影响，特别是承压水的影响在地下水位高和透水性强的地层中，必须确定可靠的隔水或降水方案，在施工隔水帷幕时，需要选用与地层相适应的施工工艺，确保形成连续的隔水帷幕。

5、采取信息化施工措施根据基坑安全等级和复杂程度，选择多种监测方法，确定变形的预警值和控制值，发现异常情况，采取相应的应急预案，防止事态恶化，在原因分析清楚后作出可靠的加固方案，防止变形或滑动继续发展；在基坑施工和维护使用期间，应严格控制地表附加荷载不超过设计要求，做好交接交底工作。

四、深基坑支护设计重要原则17土钉支护是当放坡不能满足坡体的稳定时，向坡体内打入土钉，以提高坡体的稳定性的技术土钉墙主要特点：充分利用土体自身强度和自稳能力，但对土质和地下水条件要求较高应用广泛、工法成熟，施工快、造价低土体发生一定的变形后，土钉墙才发挥其抗力，变形较大

1、土钉支护五、常用支护形式钻孔铺设钢筋网插筋、注浆喷砼面层18土钉墙的坡度1、直立2、斜坡3、分级放坡土钉类型：1、钻孔注浆型2、直接打入型3、打入注浆型

1、土钉支护五、常用支护形式191、拓宽了土钉支护的使用范围2、坡体的抗滑阻力主要仍来自于土体的抗剪强度

2、复合土钉支护五、常用支护形式20土钉与父预应力元锚杆或晋疏排桩渡复合支公护1、对自羊稳能力车较差的弹土层可坚预设搅担拌桩，微型钢派管桩等笔形式2、地下水规以下可用疑止水帷幕2、复合土现钉支护五、常例用支护细形式减小变形节约造粪价21重力式水川泥土墙是以结构渣自身重力来维持份支护结脸构在侧西向水、捧土压力胞作用下的稳榆定重力式垮水泥土粥墙特点开：1、侧移淡控制能建力相对黎较弱2、一般以薯水泥作为肌主要固化内剂。能适讯用于淤泥竹质土、恩黏土、处粉土、锤砂土等3、充分利鸡用原地基靠土，无需始内支撑，方便施词工4、具备止轨水和支护药的双重作究用典型支普护结构粒剖面图3、重力定式水泥撕土墙五、常厌用支护拌形式22平面布旦置竖向布置3、重力式凶水泥土墙五、常祝用支护泼形式23典型基坑个平面总体缴布置3、重力式的水泥土墙五、常用赌支护形式提高支护拌结构性能院的若干措疮施：加设压该顶钢筋箭混凝土铸板墙体拉窃压区设候置加劲蜓材料被动区加倒固墙体加墩面或起拱24型钢水泥炮土墙是在闸连续套接督形成的水蜡泥土墙体内插入型宿钢形成的城复合挡土筒、截水结唉构按水泥土晶墙生成方筐式：1、原位搅损拌法(SMW工法、TRD工法)2、置换碧法(CR援M工法、钻级孔后注浆踪蝶连续墙)SMW工法特点映：1、内插麦型钢可舍以事后苗拔除2、适用土色层范围广3、环境影晨响小、施魄工快4、相对琴连续墙冻，变形鸦较大(弯剪均由滋型钢承担)5、施工丝式搅拌桩秤桩架过膊高、稳颗定差，达成墙垂记直度偏豪低4、型钢有水泥土蒜搅拌墙五、常馋用支护洽形式型钢水泥晃土墙剖面(SMW工法)25TRD工法特点弟：1、施工深劳度远大于SMW工法(可达60米)2、成墙垂爆直度高、蒜成墙连续犯、质量可削靠3、可施片工倾斜壶的水泥很搅拌墙叫体4、转角施也工困难4、型钢水楼泥土搅拌乔墙五、常选用支护训形式型钢水搭泥土墙纱剖面(TRD工法)26排桩支护胆体系是由毅排桩、排孩桩加锚杆垒或支撑组错成的支护妖结构体系梁，目前应犬用最广泛毁的支护结典构形式之雀一。排桩支护队可采用钻孔灌注期桩、人工烦挖孔桩、预制钢辱筋混凝璃土板桩或钢板桩。5、排燃桩支护蛾体系五、常用腔支护形式①间隔式排桃桩支护②连续排疏桩支护③组合式形排桩支公护②连续排仪桩支护②连续排玻桩支护②连续排桩介支护排桩的平罪面布置图遗形式27排桩支旨护体系萝的几种盒选型如萝下：1、悬臂庸式排桩特点：凳无锚杆点和支撑伴，但内检力分布宅不理想慕，顶点狭位移大2、锚拉式阵排桩特点：锚杆布置阵灵活，可宴使支护桩罢内力分布裁均匀；配合预叶应力锚晌杆，能窃控制住榴水平变烟形；基坑无障员碍，开挖零方便；支护结构疮受力与开受挖步骤有寇关；5、排桩支支护体系五、常控用支护优形式(a)悬臂式书排桩(b)锚拉式脸排桩下列情暑况不宜锈采用锚胖拉式结益构：锚固力筒不足、妥土层蠕甚变、周叔边地下涌构筑物闲妨碍、绑锚固端孕浆液不区能形成拍完整固茅结体、潜锚杆施条工会损产害周边溉构筑物通等情况285、排桩支援护体系五、常皂用支护款形式间隔锚拉式排桩支锻护锚杆及横问撑桩顶连赔系梁间隔式调排桩止给水性差唯，应依垫据场地另的水土辅条件采瓣用可靠研的措施胆来防止略水土流纱失293、支撑式肺排桩特点：置适用范悟围广、残变形控猎制能力岁强。但不方站便基坑藏及地下佩室施工5、排桩放支护体藏系五、常认用支护评形式支撑式排锅桩挖孔桩+钢支撑30钢板桩支餐护特点：钢板桩韵边缘带胆有联动办装置，字即锁口适用于柔吃软地基，奴施工简便止水性娘能好，摄可以重体复使用板桩长怀度一般屯规格有6m、9m、12m、15m5、排桩支岗护体系五、常某用支护擦形式钢板桩+钢支撑314、双排桩特点：是征一种刚架蜂结构形式普，内力分驾布及变形矿明显优于支悬臂式排户桩，但占萍用场地较甘宽5、排桩支保护体系五、常用幕支护形式双排桩常当用布置形饲式双排桩325、排桩支赏护体系五、常名用支护朱形式几种圆乓截面支腊护桩经段济配筋榜方式33常用的地刘下连续墙删形式有：送整片式钢行筋笼混凝苍土壁板式刘地下连续最墙、咬合巨桩连续墙、及型敏钢混凝忙土地下邻连续墙负。地下连续怖墙特点：其刚度完有利于亮控制基汁坑变形疑，特别你适用于浊场地狭小，对榴变形要求趣严格的基购坑工程抗渗能野力强且千具有竖沙向承载良力，可店以实现巧两墙合一，拖也可用闹于逆作捕法施工珍，缩短作工期造价较猜高，但阅对开挖药深度很兰大，且锅需截断棚深层含水层市的基坑原工程，御采用地添下连续常墙支护丢能体现较好掘的优势6、地下刻连续墙五、常撞用支护抱形式抓斗式成折槽机-地下连串续墙346、地下连卖续墙五、常坊用支护秩形式支腿式地榴下连续墙35采用内慌支撑系应统的深旨基坑工柔程，一苦般由围扛护体系礼和内支突撑体系烛组成。歪内支撑牧的形式护丰富多挽样：按材料分冷：钢筋混凝宰土支撑、辩钢支撑、回钢混组合支支撑按布置分脱：单层、怨多层、病斜撑内支撑守形式五、常用工支护形式典型内支咽撑系统平拣面图、剖月面图36正交支盯撑：受力明温确、支输撑刚度符大、变泳形控制堡能力最烟强、挖淹土空间蛾小。可以钢擦管和型节钢代替庄混凝土雅支撑构弓件。内支撑形蚊式五、常用救支护形式正交支撑分形式37对撑+角撑：受力明确销、各块支绵撑受力相剥对独立、盘支撑和挖兽土可流水霉作业、出膜土空间大看。可以钢管拔和型钢代胀替混凝土内支撑形影式五、常用她支护形式对撑结滩合角撑顶形式38对撑+角撑+边桁架：各块支鸽撑受力领相对独榆立、支宪撑和挖俘土可流炭水作业蔑、出土绿空间大适用形蚀状复杂巴的基坑像，特别为是在软励土地区裂应用广撞泛内支撑形散式五、常用蚀支护形式对撑角撑赛结合边桁半架形式39圆环支撑健形式：材料利用听充分、受送力合理、经济性好出土最方贱便、对施冷工技术及管理能金力要求高下方土层乓需待支撑倦达到强度后方可团开挖内支撑形垮式五、常用杯支护形式圆环支撑眠形式40圆环+半环组合瓦支撑：适应大面宫积及异形奸基坑的特闯点、尤其叉是L形基坑内支撑形家式五、常言用支护坡形式圆环与半蒜环组合支水撑形式41中心岛+斜支撑形温式：适用面衣积巨大做、开挖恨较浅基点坑，能莫大幅节间省支撑缎和立柱豪、经济脸性显著利用中心微岛底板设仰置斜撑，狸使得盆边逼地下室结由构施工相衣对复杂内支撑绑形式五、常默用支护令形式中心岛灰结合斜农支撑形女式42事故原休因：止水帷幕思因遇横穿疤管线障碍爱采用高压朋旋喷桩，给施工质量础不可靠造却成帷幕渗里漏,造成了画坑外地看基水土断流失，每路面塌识陷和基洪坑内涌费水。六、深揉基坑事鱼故案例躬及分析案例劈燕一应重视跃旋喷桩忽在遇到困地下障貌碍物时涝的可靠珠性问题43事故原因啦：双轴深层拜搅拌桩施述工质量控猴制不佳，肉造成止水拨帷幕质量偷缺陷，随丈着基坑开梅挖，基坑蓬内外存在萌水头差，完在水压力瓜作用下，兰冲破止水匪帷幕，造抱成基坑渗雷漏及水土茄流失，坑左内涌水。六、深棉基坑事害故案例棵及分析案例驼二应重视开亲挖过程中浙，基坑内芹外水压差获的问题44事故原因舟：基坑面块以下存产在承压岸含水层突，而基坑降饮水减压未冈达到设计叶要求即进危行坑中坑索土方开耽挖，造伴成基坑钻突涌现选象。六、深基懒坑事故案刑例及分析案例麦三应重视基狗坑下承压汁含水层45事故原因档：在软土变地基进仰行土方圣开挖过程中程，土方拜卸载速稀度过快骆、临时傅坡比控制不姓当，造成欢大量的工浩程管桩产生偏位债、折断掘现象。六、深籍基坑事朱故案例金及分析案例怎四应重视基陈坑挖土施内工组织要鸦求46事故原碗因：在具有酬近十年博填龄的兄黄土回填土矮中，因基地坑外大量孤堆堆载及降水侵耍蚀双重作碰用导致边壮坡塌方。六、深流基坑事迹故案例听及分析案例铅五应重视即基坑周念边施工述临时堆兰载47事故原耽因：因基坑暴争露时间过定长（超过6个月），澡加之降雪择及降雨作用使主动区土体抗卧剪强度抬削弱，导致边灭坡滑坡盏。六、深基磨坑事故案搏