基坑工程設計與施工中的一些重要問題總結知識分享

1、基坑工程設計與施工中的一些重要問題總結講 座 人：工作單位：二 OO 五年九月七日講座內容一、基坑工程設計與施工必備的規(guī)范 1二、基坑工程使用年限規(guī)定 2三、基坑工程主要規(guī)范用語 2四、基坑工程設計前的勘察要求 6五、基坑工程設計和施工前的環(huán)境調查 7六、基坑工程設計荷載及設計原則 7七、基坑工程的主要設計內容 9八、基坑工程設計計算的常見問題 11九、基坑工程監(jiān)測及相關控制值 25十、基坑開挖對環(huán)境影響的防治理措施 29一、基坑工程設計與施工必備的規(guī)范1、建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準 GB50068-2001； 2、建筑結構荷載規(guī)范 GB50009-2001； 3、巖土工程勘察規(guī)范 GB500

2、21-2001； 4、建筑基坑支護技術規(guī)程 JGJ120-99；5、建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007-2002； 6、鋼結構設計規(guī)范 GB50017-2003； 7、混凝土結構設計規(guī)范 GB50010-2002； 8、建筑樁基技術規(guī)范 JGJ94-94；9、建筑邊坡工程技術規(guī)范 GB50330-2002；10、錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范 GB50086-2001； 11、鋼筋焊接接頭試驗方法標準 JGJ/27-2001； 12、砌筑砂漿配合比設計規(guī)程 JGJ98-2000； 13、預應力筋錨具、夾具和連接器應用技術規(guī)程 JGJ85-2002； 14、建筑鋼結構焊接規(guī)程 JGJ81-91；

3、15、普通混凝土配合比設計規(guī)程 JGJ55-2000； 16、建筑地基基礎施工質量驗收規(guī)范 GB50202-2002； 17、建筑變形測量規(guī)程 JGJ/T8-97；18、建筑與市政降水工程技術規(guī)程 JGJ/T111-98； 19、加筋水泥土樁錨支護技術規(guī)程 CECS147：2004； 20、廣東省標準地下連續(xù)墻結構設計規(guī)程 DBJ/T15-13-95； 21、廣東省標準建筑基坑支護工程技術規(guī)程 DBJ/T15-20-97；22、廣州市標準廣州地區(qū)建筑基坑支護技術規(guī)定 GJB02-98；23、深圳市標準深圳地區(qū)深基坑支護技術規(guī)范 SJG05-96；24、湖北省地方標準基坑工程技術規(guī)程DB42/1

4、59-2004 （建議收集）；25、鐵路路基支檔結構設計規(guī)范TB10025-2001 （參考使用）26、鐵路路基設計規(guī)范TB10001-99 （參考使用）。二、基坑工程使用年限規(guī)定國標未見說明，省標及廣州市標和深圳市標規(guī)定，基坑開挖至設計標高后至基坑回填完畢宜不超過一年，有些地方（如湖北）按 1.5年考慮。如 果基坑暴露或閑置一年以上，或遇臺風暴雨季節(jié)，則在設計時應考慮這些 因素的影響。三、基坑工程主要規(guī)范用語1 、基坑工程為保證基坑正常施工、主體地下結構的安全和周圍環(huán)境不受損害而采 取的各工程措施的總稱。主要有：巖土工程勘察、支護設計與施工、地下 水及地表水的治理、周圍環(huán)境監(jiān)測與保護、土方開

5、挖與回填等內容。2、主動土壓力 基坑開挖至某一深度后支護結構向坑內方向產(chǎn)生一定程度的位移或轉 動致使主動側土體達到極限狀態(tài)時的最小土壓力。3、被動土壓力 支護結構在外力作用下產(chǎn)生向坑外方向一定程度的位移或轉動致使被 動側土體到極限狀態(tài)時的最大側向土壓力。4、支護結構 基坑工程中為保持邊坡和坑底穩(wěn)定并控制其變形而采用的支護樁（墻）、支撐（或土層錨桿） 、圍檁、隔滲帷幕等結構體系的總稱。5、懸臂式支護 采用樁（或墻）支護邊坡，基坑底面以上無支點，僅靠嵌入段的土抗力保持平衡的支護方式。6、樁錨支護采用排樁（如鉆孔樁、挖孔樁）及錨桿支護邊坡，依靠基坑底面以上 錨桿的錨固力和嵌入段的土抗力保持平衡的支護

6、方式。7、內支撐 在基坑以內設置的水平向、斜向或桁架，給支護樁（墻）提供支點的 受力構件系統(tǒng)。8、彈性抗力法 將被動區(qū)土體視為彈性地基，認為被動土體對支護結構產(chǎn)生的抗力與 支護結構的位移呈線性關系，用解析法、桿件有限元法、有限差分法等進 行支護結構的平衡計算和內力計算的分析方法。9、自穩(wěn)邊坡 按照一定的坡率削緩開挖的、不需要支擋而能依靠土體自身強度保持 穩(wěn)定的邊坡。10、分階邊坡 基坑開挖較深或坡底上下存在軟弱土層時，為保持邊坡穩(wěn)定和坑底抗 隆起穩(wěn)定，將邊坡分為二階或多階開挖，階與階之間設置一定寬度的平臺， 形成的邊坡稱為分階邊坡。11、錨桿 埋入基坑土（或巖）體中承受拉力和剪力以維持邊坡穩(wěn)定

7、的桿件（鋼 筋、鋼鉸線或鋼管等） 。12、土釘墻 采用土釘加固的基坑側壁土體與護面等組成的支護結構。 13、支點及支點剛度系數(shù) 錨桿或支撐體系對支護結構的水平約束點叫支點。支點處錨桿或支撐 體系對支護結構的水平向反作用力與其位移的比值叫支點剛度系數(shù)。14、突涌基坑底以下存在承壓含水層，基坑開挖后，坑底剩余隔水層厚度不足， 承壓水沖破隔水層涌入基坑，造成破壞的現(xiàn)象。15、管涌和流土 在超過臨界水力坡降的地下水滲流作用下，土體中的細小顆粒隨滲透 流通過大顆粒的孔隙，發(fā)生移動或被帶出的現(xiàn)象，稱為管涌；粉土、粉細 砂層隨水流失稱為流土或淅土。16、隔滲（截水） 在基坑側壁、基坑底部或側壁加底部人工設置

8、不透水圍幕，防地下水 進入基坑，稱為隔滲。一般有：攪拌樁、施噴樁、注漿或地下連續(xù)等型式。 一般有落底式和懸掛式兩種。17、降水 采用輕型井點或管井抽水，降低地下水位，以防止地下水對基坑的危 害，稱為降水。有疏干降水和減壓降水兩種。18、明溝排水 在基坑頂或底設置排水溝和集水井等排水。19、時空效應 基坑土方開挖時，支護結構和土體的變形與一次開挖的深度、長度， 開挖后暴露時間的長短及支護設施到位的及時與否有密切關系，一次開挖 暴露面愈大，開挖時間愈長，支撐到位愈遲則變形愈大。這種效應稱為時 空效應。20、水泥土擋墻 通過設置密排水泥土樁，形成腹式或格構式水泥土墻體，按重力式擋墻 進行計算的支護結

9、構。21、坑內扶壁或暗撐 在深厚軟弱土層中為了增加被動區(qū)抗力，提高支護結構的穩(wěn) 定性并減 少變形而設置的位于基坑底面上、下墻狀水泥土體。僅接觸一側支護結構 并向坑內延伸一定距離的稱為扶壁；位于基坑底以下且直抵基坑相對兩側 支護結構的稱為暗撐。22、噴錨支護由面板（鋼筋混凝土）和群錨（釘）組成的支護結構。基本上與土釘 墻一樣，有時即為加強型土釘墻。23、復合噴錨支護 在基坑側壁或底部在軟弱土層時，采用水泥土樁（墻） ，微型樁等堅向 結構與噴錨共同工作的支護結構型式。24、逆作法施工 利用地下結構的各層樓面梁板或核心部分及其外伸部分作為基坑四周 支護結構的水平支撐，從地面由上而下逐層開挖土方和建造

10、地下室結構的 施工方法。25、基坑整體穩(wěn)定性基坑抵抗整體滑動破壞的能力。樁錨（撐） 、土釘墻（噴錨）及復合噴 錨的支護計算方法不同。26、基坑變形控制值 基坑支護工程設計或施工時控制基坑變形的目標值，與基坑周邊環(huán)境， 基坑支護結構型式密切相關。27、基坑變形預警值 作為基坑變形量達到足以引起重視的界限，目前無統(tǒng)一的標準。一般 包括總量上的控制值（可取控制值的 80%）和速度上的控制值（可取 2-5mm/d）。28、基坑周邊環(huán)境基坑周圍受基坑開挖（降水）影響范圍內的已有建筑物、構筑物、道路、管線、地下設施等的總稱。四、基坑工程設計前的勘察要求 勘察報告是設計依據(jù)中最重要的依據(jù)，在基坑工程設計時應

11、引起高度 重視?？辈鞈碧?、現(xiàn)場測試和室內土工試驗。1、勘探 勘察范圍應根據(jù)開挖深度及場地的巖土工程條件（地形地貌）確定， 條件允許時，勘探點布置范圍應擴大到基坑開挖邊線外12倍開挖深度，最好擴大到錨桿端部。對地形或地質條件復雜的基坑，尚應進一步擴大勘 察范圍。基坑周邊勘探點的深度應根據(jù)基坑支護結構設計要求確定，一般不應 小于 2 倍開挖深度，軟土地區(qū)應穿越軟土層?？碧近c平面間距應視地層條件而定， 一般應按12m24m的間距布孔， 地層變化較大時，應加密勘探點，查明分布規(guī)律。水文地質勘察應查明開挖范圍及鄰近場地地下水含水層和隔水層的層 位、埋深和分布情況，查明各含水層的補給條件和水力聯(lián)系。

12、測量場地的 含水層的滲透系數(shù)和滲透影響半徑。還應分析施工過程中水位變化對支護 結構和周邊環(huán)境的影響。2、現(xiàn)場測試 現(xiàn)場測試可采用靜力觸探、動力觸探、標貫、十字板剪切等手段。對 軟土及粉土夾層或粉粘土、砂層交互層宜側重采用靜力觸探試驗?，F(xiàn)場取土應按1.01.5m的間距，且每一層土應不少于6組巖土樣。對 于重要基坑，水文地質勘察時應布置水文地質試驗孔，進行現(xiàn)場抽水或壓 水試驗。試驗應盡量模擬工程降水時的特點，合理布置試驗孔和水位觀測 孔。對多層含水層應分層進行抽水試驗，當降水深度超過12m，抽水試驗應采用群孔干擾試驗。3、室內土工試驗 室內土工試驗，應包括能提供各巖土層的抗剪強度指標及重度指標，

13、軟土的無側限抗壓強度及靈敏度，老粘性土應測定膨脹性指標，一般粘性 土及粉土應測定垂向方向和水平方向的滲透系數(shù)，對重要工程尚應提供土 的靜止土壓力系數(shù)?；訋r土層抗剪強度指標的確定應符合以下原則：對粘性土和粉土采 用直接快剪或不固結不排水三軸剪，一般取總應力法的C、指標；對粘性土與粉土、粉砂交互層土的 C、值取其中的最小值；對老粘性土以及 殘積土、軟巖應充分參考基坑開挖暴露后的強度衰減，其中對老粘性土應 按室內試驗確定的粘聚力乘以0.30.6的折減系數(shù)，且最大不宜大于50kpa; 對于較純凈的砂土， C值按零考慮，值宜根據(jù)標貫擊數(shù)相關公式計算。五、基坑工程設計和施工前的環(huán)境調查基坑工程的環(huán)境調查

14、和勘察同等重要，也是基坑工程設計保護環(huán)境的 必然要求。環(huán)境調查應包括以下內容：1、查明基坑四周一定范圍內（至少是 2 倍基坑深度）相鄰建（構）筑 物分布位置、層數(shù)、結構類型、基礎型式與埋置深度以及使用年限和完好 程度等；2、查明基坑附近的各類地下設施，包括各種地下管線及地下人防工程 的位置及其規(guī)模、埋置深度、結構類型和構筑年代等；3、查明基坑周邊道路、寬度及車輛動載情況；4、查明基坑附近所分布的湖泊、 水塘等地表水體和暗塘、 暗溝的位置、 范圍、規(guī)模、水深（埋深）以及與地下水的聯(lián)系等。5、查明已有舊、危房的變形、開裂情況。六、基坑工程設計荷載及設計原則1、設計荷載及其效應組合的幾個主要概念永久

15、荷載在結構使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值 相比可以忽略不計，或其變化是單調的并能趨于限值的荷載?？勺兒奢d在結構使用期間，其值隨時間變化，且其變化與平均值相 比不可以忽略不計的荷載。偶然荷載：在結構使用期間，不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，其值很大且持 續(xù)時間很短的荷載。準永久荷載：對可變荷載，在設計基準期內，其超越的總時間約為設計基準期一半的荷載。荷載設計值：荷載代表值與荷載分項系數(shù)的乘積。荷載效應：由荷載引起結構或結構構件的反應，例如內力、變形和裂 縫等。荷載組合：按極限狀態(tài)設計時，為保證結構的可靠性而對同時出現(xiàn)的 各種荷載設計值的規(guī)定。基本組合承載能力極限狀態(tài)設計計算時，永久作用和可變

16、作用的組 合。標準組合：正常使用極限狀態(tài)計算時，采用標準值或組合值為荷載代 表值的組合。準永久組合：正常使用極限狀態(tài)計算時，對可變荷載采用準永久值為 荷載代表值的組合。2、荷載分項系數(shù)永久荷載的分項系數(shù)：當其效應對結構不利時，對由可變荷載效應控 制的組合應取1.2；對由永久荷載效應控制的組合應取 1.35。當其效應對結 構有利時，一般情況下取1.0；對結構傾覆，滑移驗算應取 0.9。可變荷載的分項系數(shù)：一般情況下取 1.4。3、基坑支護結構設計采用的荷載效應組合（按臨時結構）計算土壓力、滑坡推力及錨桿（土釘）抗拔力時，荷載效應組合應采 用承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，其分項系數(shù)和組合系

17、數(shù)均取 1.0。按地基承載力確定支護結構（如擋土墻、支撐立柱樁等）的基底面積 及其埋深時，荷載組合應采用正常使用極限狀態(tài)下的標準組合，其組合系 數(shù)取1.0。其相應的抗力采用地基承載力特征值或立柱樁的承載力特征值。驗算支護結構變形時，荷載效應組合應采用正常使用極限狀態(tài)下的準 永久組合，相應的限值應為支護結構變形允許值。其組合系數(shù)取1.0。確定支護結構（樁墻、錨桿、支撐等）截面尺寸及配筋和驗算材料強 度時，荷載效應組合應采用承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合。其 組合設計值S應采用下式：S=1.35 - ro Sk R（1）R結構構件抗力的設計值；Sk荷載效應的標準組合值；ro基坑支護結構的重要

18、性系數(shù)，分別按一級、二級、三級取1.1、1.0和0.9。4、基坑工程設計原則基坑工程支護結構應采用以分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設計表達式進行 設計。極限狀態(tài)分為：承載能力極限狀態(tài)：對應于支護結構達到最大承載能力或土體失穩(wěn)、 過大變形導致支護結構或基坑周邊環(huán)境破壞。正常使用極限狀態(tài)：對應于支護結構的變形已妨礙地下結構施工或影 響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能。七、基坑工程的主要設計內容（包含應取得的資料）1、設計應取得的基本資料一般應有：用地和建筑紅線圖，場區(qū)地形圖及地下工程結構施工圖（含 樁位圖）；場地巖土工程勘察報告，水文地質勘察報告；基坑周邊環(huán)境資料； 相鄰地下工程施工情況和經(jīng)驗性資料；基礎施工對

19、基坑支護設計的要求； 基坑周邊的地面堆載和活荷載；建設方或政府的特定要求等等。2、基坑支護類型及護坡方法基坑支護類型包括：放坡、坡體加固、排樁、地下連續(xù)墻及圓筒等五 種，各種支護類型采用的護坡方法如下：放坡:采用自穩(wěn)邊坡，護坡法按土質條件和一定坡率放坡，坡面采取 保護措施，坡腳采用砂袋、土包反壓坡腳、坡面。坡體加固：采用加筋土重力式擋墻、水泥土重力式擋墻、噴錨或復合 噴錨等護坡方法。加筋土重力式擋墻一般有土釘、螺旋錨、鋼管注漿等型 式。水泥土重力式擋墻一般有注漿、旋噴、攪拌樁等型式，平面上成壁式、 格柵式及拱式，豎向上有扶壁式及暗撐式。噴錨一般是面層為鋼筋混凝土， 加橫向（斜向）錨桿。復合噴錨

20、除了面層和橫向（斜向）錨桿外，另在豎 向加水泥土樁或其它支護樁，以解決深部整體滑移和坑底隆起問題。排樁：采用懸臂樁、雙排樁、錨固式排樁（錨樁）和內支撐式排樁等 形式。樁型一般有：鉆孔樁、挖孔樁、預制樁及鋼板樁等。雙排樁指雙排 平行布置的樁，樁頂部用鋼筋混凝土橫梁連結，必要時對樁間（軟土）進 行加固處理。錨樁一般是上列樁型加錨桿（預應力錨桿）、螺旋錨或錨定板 等。內支撐式排樁一般是上列樁型加型鋼或鋼筋混凝土支撐，支撐有水平 向的，也有豎向斜撐，外加立柱樁。地下連續(xù)墻：是既擋水又擋土的雙效支護結構，有懸臂式也有錨撐式。圓筒：利用圓形、橢圓形，拱形或復合型的較好受力體系，進行支護 的方法。筒形結構體

21、一般為樁和地下連續(xù)墻，輔以少量環(huán)撐。該方法一般 是基坑平面形狀接近上述形態(tài)，利用結構受力特點，徑向位移小，筒壁彎矩小。3、基坑工程設計內容 首先，應全面分析場地的地層結構和巖土的物理力學性質以及周邊環(huán) 境的要求，進行支護方法的選型和技術經(jīng)濟比較。其次，應綜合考慮地下水及地表水的特性，確定地下水的控制方法。 第三，在確定了支護方法后，應先確定基坑開挖范圍內建（構）筑物 的荷載、地面超載，包括施工材料和設施的荷載。再準確確定設計計算中 的相關參數(shù)，計算土體的主、被動土壓力。第四，對基坑支護結構的強度、穩(wěn)定性和變形進行準確計算，對基坑 內外土體進行穩(wěn)定性計算。第五，對地下水和地表水的控制進行設計計算

22、，并應分析地下水水位 變化引起的土體和周邊環(huán)境的影響。第六，根據(jù)基坑支護方法和周邊環(huán)境狀況，以及地下水和地表水的控 制方法，確定施工過程中應采取的監(jiān)測或檢測方法。第七，指出基坑開挖流程，應注意的關鍵問題，以及可能出現(xiàn)突發(fā)情 況的預處理方案。第八，編寫設計詳細說明及完整的設計施工圖。第九，應根據(jù)施工過程中反饋的信息進行設計調整或變更。八、基坑工程設計計算的常見問題1、地面荷載產(chǎn)生側向土壓力的確定準確確定地面荷載是準確計算支護結構受力和變形的先決條件，它同 準確確定土壓力一樣重要，地面荷載一般包括地面建（構）筑構荷載、地 面堆載和車輛荷載等。車輛荷載按1520KPa考慮即可，大型或重型車輛荷載按

23、30KPa考慮, 地面堆載按堆放材料的密度（重度）乘以高度計算地面建（構）筑物荷載相對復雜一點，它與建（構）筑物的結構類型、 層數(shù)、基礎類型及埋深 基礎荷載大小及室內可變荷載等有關， 還與建（構） 筑物與基坑邊相對關系有關。很多規(guī)范針對不同地面荷載產(chǎn)生側向壓力的 計算方法都有說明。當建（構）筑物長邊平行于基坑邊時，規(guī)范規(guī)定附加荷載起始點按基礎底外緣30（矩形基礎）和45 （條形基礎）角畫線至支護結構；但當長邊垂直于基坑邊時，規(guī)范未見規(guī)定，我的論文“深基坑 邊坡超載計算方法及其工程應用”（水文地質工程地質，2000年第2期）有 詳細堆導，這里作一簡介，詳細情況見論文原文。如圖1,當建筑物長邊垂直

24、于基坑邊時，除了要計算建筑物寬度范圍內的土壓力外，還應計算寬度外一定范圍內的土壓力，計算范圍B0=（H-d） tg?,?取30 （短形基礎）或45 （條形基礎）附加土壓力大小+ /2,附加土壓工程設計人員經(jīng)建筑物寬度范圍內附加土壓力擴散角a=45/2, 為：e0=Ka qo;建筑物寬度以外Bo范圍內附加土壓力擴散角B =45 力大小為 e0=Ka qo L B/B+2z tg?) (L+2z tg?)常忽視了這部分土壓力，往往導致分界處開裂或變形過大平面圖B0 二 B印二（b）1-1剖面圖d+z3(c)2-2剖面圖圖1基坑坡頂超載計算分析簡圖2、分級放坡當基坑深度大于12m時，為了減少支護難度

25、，可采用分級放坡的辦法， 降低下級坡的支護高度。我的論文“深圳地鐵水晶島站深基坑支護設計算 方法簡介”(巖石力學與工程學報，1999年第18卷)，介紹了深度16.8m的 深基坑采用分兩級坡的型式，上下坡各 8.4m，上坡按1:0.82的自穩(wěn)邊坡放 坡，下坡采用1:0.2的噴錨支護方法，節(jié)省了大量造價，且邊坡位移不足2cm。 這里要提請注意的是，該方法應是在四周空曠或有一定的放坡空間且對變 形要求不很嚴格的基坑支護中采用。分級放坡可先計算上級坡的穩(wěn)定性，按上級坡高進行支護設計；計算 下級做的穩(wěn)定性時，把上級坡當超載考慮，從而對下級坡進行支護設計。3、噴錨或復合噴錨在軟土邊坡支護中的應用問題許多規(guī)

26、范關于噴錨或復合噴錨在軟土層邊坡支護中的應用作出了禁用 的規(guī)定。但是，大量的工程實踐表明，只要設計得當，軟土層邊坡還是可 采用噴錨或復合噴錨的支護方法，值得一提的是設計經(jīng)驗不是的工程師慎 用。我在論文“軟土層深基坑邊坡支護工程實例分析與設計”(巖石力學與工程學報，2000年第19卷)中，把軟土層分布狀態(tài)歸為四種類型，如圖2所示。0.00(a)軟土位于坑底以上砂包壓腳淤泥質土麟 1 -6.10粘性土鋼花管注漿土釘填土-3.10(b)軟土層底與坑底平行0.00圖2軟土層分布層位與支護方法0.00（c）軟土層底超過坑底0.00快、屣土釘粘性土（d）軟土層位于坑底以下且較厚圖2軟土層分布層位與支護方法

27、在圖2中，列舉了四個典型軟土層分布層位和相應的支護方法。對于 圖2（a）類型，穩(wěn)定性分析思路為：當支護不當時，也坡土體會沿著淤泥 層與中粗砂層界面滑移，因此，支護設計應驗算該界面的抗滑安全系數(shù)， 一般要求抗滑安全系數(shù)大于1.5。對于圖2 （b）類型，穩(wěn)定性分析思路為：當支護不當時，淤泥質土層 將產(chǎn)生側向擠壓，因此，支護著重考慮淤泥質土層的水平移動，一方面采 用鋼花管注漿改善軟土的性質，另一方面驗算鋼管及注漿體和反壓砂包的 穩(wěn)定性問題，重點驗算其抗傾安全系數(shù)，一般要求其抗傾安全系數(shù)大于1.4對于圖2（c）類型，穩(wěn)定性分析思路為：當支護不當時，邊坡將產(chǎn)生 整體失穩(wěn)，因此，應著重考慮抗滑移措施，并驗

28、算整體穩(wěn)定性安全系數(shù)， 一般要求整體穩(wěn)定性安全系數(shù)大于 1.5。對于圖2（d）類型，穩(wěn)定性分析思路為：當支護不當時，坑底以上的 填土層會沿著軟土層頂面滑移，或者產(chǎn)生坑底以下深層滑移。因此，支護 設計時，一方面要驗算填土與軟土層界面的抗滑安全系數(shù)，一般要求抗滑 安全系數(shù)大于1.5;另一方面要驗算深層（以攪拌樁底為界面）抗滑移安全 系數(shù)，一般要求深層抗滑移安全系數(shù)大于 1.2。應引起高度注意的是，上列四種軟土層坡深度均未超過8.0m，當超過8m時應專門研究，近幾年出現(xiàn)了不少超過 8m深的軟土層基坑采用噴錨支 護時，出現(xiàn)滑移和整體失穩(wěn)的工程事故。4、懸臂樁（也含錨樁）變形計算支護樁的變形計算是基坑支

29、護設計計算的重要內容之一，它既要分析 支護樁的特性、撐錨特性，又要分析巖土特性，比支護樁的受力計算復雜 得多。因支護樁包括懸臂樁、錨樁（支撐樁）及雙排樁，各種支護樁的受 力狀態(tài)及變形特征存在較大差異，目前的變形計算方法有線彈性地基反力 系數(shù)法、彈性理論法和有限無法等三種基本方法。其中線彈性地基反力系 數(shù)法中有張氏法、m法、c法和k值法等，目前規(guī)范大多推薦采用 m法， 該法假定地基水平反力系數(shù) Kh與深度x呈線變化，即Kh=mx，m為地基水 平反力系數(shù)的比例系數(shù)（kN/m4）。但是，現(xiàn)行規(guī)范在推薦該法時，未注意 到該法的不足之處，以下以懸臂樁為例，在計算懸臂樁的變形時，把樁分 為兩部分：如圖3所

30、示，坑底以上部分按懸臂梁考慮，坑底以下部分按線 性地基梁考慮。計算時，把坑底以上主動土壓力移植到坑底處，得到一個 主動土壓力合為Qo，另一個主動土壓力形成的彎矩 Mo,建立樁身撓度微分 方程式：EI# boKhy=O（Kh=mx， b土壓力計算寬度）（2）式（2）可用幕級數(shù)法求解，從而得出坑底處樁的水平位移 yo和轉角 0的表達式為：yo=Qo 8 qq+M o 8 mq（3）(4) 0=-（ Qo 8 QM +M 0 8 MM ）（c）實際簡化型（d）坑底處樁的位移（a）支護樁原型剖面圖（b）規(guī)范簡化型圖3懸臂支護樁變形計算簡圖有了坑底處樁的水平位移和轉角，就可以計算出坑底以上樁身的位移，

31、如樁頂位移 Yo二 y+y。-o H （ y樁身在樁頂處的彈性變形量，按材 料力學方法計算）。該方法的不足之處是，未考慮邊坡土體自重產(chǎn)生的豎向 荷載P。，實際計算時不應忽視該部分荷載，因此式（2）應改為：d 4 yEI 卅+ boKhy二 boPoKa（ka主動土壓力系數(shù)）（5）式（5）也可以用幕級數(shù)法進行求解，當然與式（2）比要復雜得多， 通過求解式（5）也可以得到坑底處的水平位移和轉角表達式為：yo=Qo S qq+M o 8 mq +boPoKa S pp（6） 0=- （ Qo 8 QM +M 0 8 mm + boPoKa Se p）（7）同樣有了坑底處樁的水平位移和轉角，就可以計算

32、出坑底以上樁身及 樁頂?shù)奈灰?。?jīng)多個工程實例驗算表明，考慮邊坡土體自重荷載 Po計算的樁身位移 與實測值較吻合，不考慮邊坡土體自重荷載 Po計算的樁身位移比實側值小 20%左右。式（5）、（6） （7）的詳細推導見我的論文“懸臂支護樁的變形計算方 法探討”（巖土力學，2000年第3期），式中的符號及各種系數(shù)亦見該文。有了懸臂樁的變形計算方法后，錨（撐）樁和雙排樁的變形計算亦可類推5、地基水平反力系數(shù)計算方法前面已談到求解支護樁的變形方法大多采用線彈性地基反力系數(shù)法，該方法中m法是目前規(guī)范推薦的方法，該方法假定地基水平反力等數(shù)Kh 與深度x呈線性變化，即Kh=m x式中。m是地基水平反力系數(shù)的比

33、例系 數(shù)（kN/m4）,可以根據(jù)單樁水平荷載試驗求算，求算式為:(8)Her ,X crb(EI)式中，Her單樁水平臨界荷載（kN ） , Xer 單樁水平臨界荷載對應 的位移（m）, X 樁頂位移系數(shù)，bo計算寬度。大家知道，基坑工程是 臨時性工程，況且單樁水平荷載試驗無法在坑底處實施，故該法在工程實 際幾乎不能實現(xiàn)。國標基坑規(guī)范推薦了層狀土的m求算公式，表達表為：mi二丄（0.2?：-?+5）（9）式中，？ ik、Cik分別為第i層土的快剪內摩擦角和粘聚力的標準值，為基 坑底面處的位移量，無經(jīng)驗處可取 10。工程實踐發(fā)現(xiàn)值的隨機性極強， 而且與支護方法有關。我在論文“深基坑圍護地連墻設計

34、中幾個問題探計”（水文地質工程地質，2004年第3期）中就劉屋洲泵站地連墻工程大量的 實測數(shù)據(jù)分析后認為，m值與錨（撐）方式有關，經(jīng)實測數(shù)據(jù)反算得出， 錨拉結構應在5左右，而內支撐結構則在20左右。有些地方規(guī)范對式（9）作了修正，如湖北基坑規(guī)范在式（9）右邊加了一個修正系數(shù)E,E 一對一般粘性土、砂土取 1.0,對老粘土、中密以上砂礫石取 1.82.0,對 軟土則取0.60.8。無經(jīng)驗地區(qū)，式（9）應慎用。有些地方規(guī)范推薦查表 法，即根據(jù)地基土類別不同、狀態(tài)不同和相應單樁在地面處水平位移不同， 查國標樁基規(guī)范m值一覽表。但是該表推薦值為一范圍值，且單樁在地面處的水平位移并不知道，因此，不同的人

35、查出的結果也不一樣。因上種種原因，我在基坑工程設計中根據(jù)實測數(shù)據(jù)反算和巖土層的物 理力學指標及地基承載力相關的計算公式，提出了直接利用巖土層的物理 力學指標和承載力相關系數(shù)計算地基水平反力系數(shù)的經(jīng)驗公式，具體過程 見我的論文“有限線單元法用于錨桿樁支護系統(tǒng)的計算分析” （工程勘察， 1997年第3期）。下面列出我提出的Kh計算公式：Kh=Koi K02 （C Nc+r z Nq）（10）式中，Nc、Nq承載力系數(shù)，可查國標地基基礎規(guī)范； C土的粘聚 力；r土的重度，Z計算點深度；Koi與土質有關的系數(shù)（m-1），對硬 粘土和密砂取30，對一般粘性土和中密以下砂土取 40; K02樁距，但無量

36、綱。本人推薦的Kh計算式的精確度詳見上述論文全文。6、擋土樁（墻）前堆載或預留土體分析在擋土樁（墻）前堆載土方或反壓砂包，是基坑支護工程施工過程中或 使用過程中處理位移過大或破壞失穩(wěn)常常采用的簡易快捷的方法，該法也 稱堆載反壓法。而擋土樁（墻）前預留土體是逆作法和中心心島施工方法 常用的方法，該法把預留土體作為支護體系的一部分，且具有內支撐的功 效，因此，越來越多的超大深基坑常采用此方法。多年前，由于類似工程 設計的需要，我采用力的平衡和等代推算方法，提出并推導了堆載反壓或 預留土體的設計計算公式。詳見論文“擋土墻前堆載反壓或預留土體分析 “（巖土力學， 1999年第 3 期）。該方法的計算包

37、括兩部分，如圖 4所示， 一部分是計算堆載或預留土體產(chǎn)生的坑底以下支護結構被動側的被動土壓 力Ep,另一部分是計算堆載或預留土體產(chǎn)生的坑底以上作用給支護結構的水 平抗力 E?？禹敁跬翗禕ttf堆載(或預留土體)坑底Bo(a)基坑剖面圖圖4擋墻前堆載或預留土體分析簡圖經(jīng)力的等代推算，得出堆載或預留土體產(chǎn)生的被動土壓力合力Ep= 2 Bo ka +Bt tan kp q,合力作用點離坑底的距離2 .hp=Boka+Bt ka tan +Bt2 tan2/3(B ka+Bt tan ).經(jīng)力的平衡分析并求解積分式，得出堆截或預留土體產(chǎn)生的水平抗力合力E=1 (Bo+Bt) Ho r tan+BC (

38、r 土的重度)，合力作用點離坑底2的距離 h= (Bo+2Bt) (r tan +c)H o/3(Bo+Bt)H。 r tan +6BC上述公式的提出和推導，為準確計算該類型的基坑搶險或預留土體提供了量化設計計算依據(jù)，建議大家使用。7、打入式和掏土式土釘載力由于土釘?shù)尼敳挠梢酝Ｓ玫匿摻钔卣沟浆F(xiàn)在常用的鋼管和鋼鉸線，因此，土釘?shù)某煽追椒ㄒ灿蛇^去常用的人工掏土和機械掏土發(fā)展到現(xiàn)在的打入式，少數(shù)一次性成釘，而且在填土層、軟弱土層和砂性土層中則基本上采用打入式。那么，打入式土釘如何確定土釘?shù)闹睆胶湍ψ枇δ兀楷F(xiàn)行所 有的規(guī)范沒有此內容，此前，未見前相關理論研究。 1998 年，我在進行深 圳市香密三村

39、五號樓基坑支護土釘施工檢測中發(fā)現(xiàn)，打入式土釘?shù)哪ψ枇?比相同地質條件下掏土式土釘?shù)哪ψ枇Υ蠛芏?，于是，在以后?6 年多 12 個不同地質條件下的基坑工程中又作了對比試驗。試驗的結果見我的論文 “不同成釘方法的土釘抗拉承載力試驗研究” （工業(yè)建筑， 2004 年增刊，全 國第三屆基坑會議論文集） 。在該文中，首先分析并推導了兩種成釘方式下 孔壁徑向應力的計算式，從而揭示出兩種不同成釘方式下土釘摩阻力存在 差異的本質和量化求算式。利用彈塑性理論和摩爾一庫侖極限平衡條件，推算出掏土條件下孔壁上徑向應力6 r的表達式為：6 r=6 0 （1-sin ） C ctg sin （6 o上覆土體自重）（1

40、1）打入式條件下孔壁上的徑向應力6 r的表達式為：6 r=6 o （1+sin） +C ctg sin （6 o同上）（12）假設摩阻力f= 6 r tg +c,不難發(fā)現(xiàn)打入式土釘摩阻力恒大于掏土式 土釘摩阻力，兩者差值可由上述兩式計算出來。工程實測結果發(fā)現(xiàn)，打入 式土釘摩阻力比掏土式土釘摩阻力大 50%以上。工程設計時，建議按規(guī)范推 薦值乘以 1.5 倍系數(shù)采用。打入式土釘?shù)默F(xiàn)場拉拔試驗表明，在砂性土中， 可以乘以23倍系數(shù)采用。打入式土釘?shù)默F(xiàn)場開挖及釘材加工實際需要等，錨固體直徑基本上是釘材外徑加一個值，值一般在 2025mn之間。比如，打入一根 60的 鋼管，設計時土釘孔直徑可按80mn

41、考慮。8錨桿相關問題A、單根錨桿的軸向拉力標準值和設計值計算公司ikak cosNa=1.35 -ro Nak（14）式中，Nak錨桿的軸向拉力標準值（kN）, Na錨桿軸向拉力設計值（kN）, Htk 錨桿所受水平拉力標準值（kN）,錨桿水平傾角（）,r。一重要性系數(shù)。B、錨桿極限抗拔力和軸向拉力的關系(15)(16)Nak Nuk/1.7nNuk = Ai fii 1式中，Ai、t錨桿錨固段穿越的第i層土中錨固體面積（m2）和極限 摩阻力（kPa）, fi 可根據(jù)試驗確定，也可查表取得；Nuk錨桿極限抗拔力 標準值（kN ）C、錨桿桿體材料截面面積計算公式As（17）y式中，As錨桿桿體材

42、料截面面積（m2）, fy桿體材料抗粒強度設計值（kPa）, E錨桿工作系數(shù)，臨時性的取 0.92，永久性的取0.69。D、錨桿張拉鎖定要求錨桿張拉鎖定一般要求是：先加載到錨桿軸力拉力設計值的1.11.2 倍,然后退回到零，再加載到鎖定值鎖定。很多工程技術人員認為只需要加載到錨桿鎖定荷載即鎖定即可，這是錯誤的，也很危險。E、基本試驗和驗收試驗一般情況下，在做工程錨桿施工前，應先做不少于 3 根的基本試驗， 基本試驗時應將錨桿拉至破壞或加載至錨桿設計拉力的 1.3 倍（實際大約為 1.26 倍）以上。驗收試驗是對工程錨桿抗撥力的檢驗試驗，試驗數(shù)量應大 于工程錨桿的 5%，檢驗荷載應達到錨桿設計拉

43、力的 1.2 倍以上。試驗荷載 的加載等級應為 0.2T、 0.4T、 0.6T、 0.8T、 1.0T、 1.1T、 1.2T、 1.3T、 1.4T、 1.5T 等。9、錨桿施工的新技術 傳統(tǒng)的錨桿施工大多采用鉆機成孔，或錨桿機成孔?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了很 多新的施工技術，比如在軟土層中，可以先加固錨固土體，再在錨固土體 中施工錨桿，或直接作大直徑的軟土層錨桿（已達到 0.30.5m直徑）。在 砂性土中，采用一次性成錨技術，直徑可達0.17m。在粘性土中作擴大頭錨 桿，擴大頭直徑可達到0.50.8m，這些技術已在工程實踐中大量應用，建 議大家積極引進，增強競爭力。10、地下水控制 在基坑工程設計

44、中，必須有有效的地下水控制措施，防止因地下水引 起的管涌、流土等滲透變形造成的危害。具體要求是：保證基坑邊坡和坑 底土層的滲透穩(wěn)定，保證基坑土方開挖期間和地下室施工期間不受地下水 的影響，保證降水不影響鄰近建（構）筑物及地下管線、道路的正常使用。 地下水控制方法一般有：明溝、盲溝排水，降水（疏干降水和減壓降水） 隔滲，以及隔滲、降水及明溝排水相綜合的結合方法， 隔滲有豎向隔滲 （懸 掛式和落底式兩種）、水平隔滲或兩者相結合的周底隔滲。在進行地下水控制設計時，除了進行降水、隔滲的設計計算外，還應 包括變形預測、變形觀測設計，信息化施工組織，信息反饋處理程序及應 急應變措施等內容。各控制措施的技術

45、要求如下：A、明溝、盲溝排水明溝邊線應距坡腳0.30.5m,溝底應低于挖土層面0.3m,集水井應比 溝底低 0.5m 以上，縱橫排水溝應有導流坡度。盲溝有永久性的也有臨時性 的,應進行專門設計。B、輕型井點降水當填土、粉土及薄層粉砂的粉質粘土含水層涌水量不大時,方可采用輕型井點降水。成孔直徑100150mm,管材可用48的鋼管，在底部3m 長范圍內設濾眼,井間距 1 . 0 1 . 5m ,抽水設備宜用真空泵。應注意單級輕 型井點降水水位降深不宜超過 6m, 一般影響半徑要控制在56m范圍內。C、管井降水 管井降水設計應根據(jù)水文地質條件確定降水類型,并應先行進行現(xiàn)場降水試驗,校核或獲取水文地質

46、參數(shù)。在疏干降水的情況下,降深應大于 基坑底面以下0.51.0m;在減壓降水的情況下，應根據(jù)基坑底以下保留的 土層性質和厚度而定。當基坑周邊有建筑物及地下管線需要保護或坑外水位降低范圍較大 時,應采用回灌措施,設置回灌井點,回灌井的位置一般距離降水井不宜小于6m,以避免回灌形式反漏斗，反而增加基坑外壁的水頭高度。具體降 水計算見相關規(guī)范D、降水引起地面某點的沉降量估算由于基坑降水引起坑外地面某點的沉降是可按下式估算hi(T wi 匚si(18)n =Ki -K2 -i 1式中，水位下降引起的地面沉降（m）; ki與土層類別有關的經(jīng)驗系 數(shù)，一般粘性土可取0.30.5,粉質粘土、粉土、粉砂互層可

47、取 0.50.7, 軟土可取0.70.9; K2與抽水時間有關的系數(shù)，當抽水時間在3個月之內 可取0.50.7,當抽水超過3個月時可取0.70.9; n計算分層數(shù)；hi受 降水影響（自降水前的水位至含水層底報之間）的分層厚度（ m）;（T wi水 位下降引起的計算土層有效應力增量 （kPa）; Esi受降水影響土層的壓縮模 量（kPa）。在計算承壓水水位下降引起的有效應力增量時，應充分考慮常年地下水位變化及擬開控基坑附近已竣工的降水工程對計算點地面沉降的影響。設置于基坑內的降水井應避開基礎承臺或底板，當確是不能避開時應在井 周設止水環(huán)。E、隔滲當基坑開挖深度以上或坑底以上接近坑底部位分布有粉土

48、、粉砂或砂 粘性土，有可能產(chǎn)生流土時；當鄰近基坑有地表水體（湖塘、渠道、河流） 與基坑之間沒有可靠隔水層時；有承壓水突涌可能，且無降水措施時等情 況下應設隔滲措施。在設計隔滲圍幕時，應根據(jù)場地地下水的滲流規(guī)律， 合理預估隔滲圍幕內外的水壓力差和坑底浮托力，以此作為隔滲圍幕厚度 及強度的驗算依據(jù)。豎向隔滲：可采用深層攪拌樁、高壓旋噴樁、雙液灌漿、鋼花管注漿， 鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，塑性墻（素砼板墻、水泥土墻、素砼咬合樁墻） 等。各種隔滲措施應充分結合地質條件，支護結構型式，現(xiàn)場施工條件及 經(jīng)濟比較等綜合因素進行選擇，重要或復雜的工程還應進行工法及參數(shù)試 驗。水平隔滲：可采用高壓旋噴樁，雙液灌漿或

49、鋼花管注漿等方法。懸掛式豎向隔滲：應充爭滿足滲流穩(wěn)定的要求，當基坑底部上、下存在砂質粘土層時，隔滲圍幕應穿過坑底以下不少于1.5m。近幾年已出現(xiàn)過幾個懸掛式豎向隔滲深度不夠導致基坑失穩(wěn)的重大事故。落底式豎向隔滲：隔滲圍幕應穿過透水層進入下臥完整的隔水層23m,在富含水層和強透水層和厚度大的透水層中，應在圍幕內側設置一定 數(shù)量的抽水井，以防圍幕質量不好出現(xiàn)突發(fā)情況，在超深超大基坑中米取 這樣的附助措施很有必要。當水平隔滲與懸掛式豎向隔滲相結合，形式五面封閉的周底隔滲時， 應采取一定的其它附助措施，如布設減壓井。九、基坑工程監(jiān)測及相關控制值1、制定監(jiān)測方案在基坑開挖前，應進行實行考察，根據(jù)基坑安全

50、等級、設計要求、基坑周邊環(huán)境狀況及開挖施工方案等，制定嚴密、合理、可行的方案。監(jiān)測 方案應包括：監(jiān)測目的、監(jiān)測項目、監(jiān)測方法及其精度要求、監(jiān)測儀器， 監(jiān)測點的布置、監(jiān)測頻率，以及監(jiān)控預警值以及信息反饋系統(tǒng)等。2、監(jiān)測項目監(jiān)測項目應綜合考慮基坑安全等級，周邊環(huán)境狀況以及基坑使用期限 及所處施工季節(jié)等因素綜合選擇。下列項目可供設計參考。監(jiān)測項目參考表監(jiān)測項目基坑安全等級周邊環(huán)境狀況一級二級三級復雜簡單邊坡土體頂部、支部結構頂部水平位移VVVVV邊坡土體、支護結構的水平位移觀測VVV邊坡上體沉降觀測VVVVV支護結構沉降觀測VVVVV邊坡土體內部沉降觀測*V*周圍建（構）筑物變形觀測VVVVV地下設

51、施變形觀測VVV立柱變形觀測VVV坑底回彈和隆起觀測*V*支護結構的受力狀態(tài)監(jiān)測VV土壓力及孔隙水壓力監(jiān)測*V裂縫觀測VVV地下水動態(tài)觀測采用降水措施時必須監(jiān)測注明：1、“”為必測，2、“”有條件時宜測；3、“*”可不測。3、監(jiān)測范圍在建筑物密集及地下管線復雜的城區(qū)，基坑監(jiān)測應從基坑頂邊緣向外 35倍基坑開挖深度的范圍內對建（構）筑物進行監(jiān)測，對地下管線、地 面道路也必須進行監(jiān)測。出現(xiàn)異常情況應加大監(jiān)測范圍，異常情況包括涌 砂、突水、支護結構和鄰近建筑物變形過大。對降水的基坑監(jiān)測，范圍應 延至降水影響半徑以外5m左右。4、監(jiān)測技術要求監(jiān)測基準點：不少于3個，應設在基坑開挖和降水影響范圍以外。精

52、度要求：符合測量等級要求。監(jiān)測成果：沉降觀測應計算出觀測點的高程、累計沉降量、本次沉降 量、沉降速率；水平位移觀測應計算出觀測點累計位移、本次位移和位移 速率。并繪制沉降一時間、水平位移一時間關系圖。監(jiān)測點數(shù)量及間距：每個基坑的土體、支護結構頂部位移點間距按10 15m間距設置。測斜孔大多應布置在跨中，平面間距2030m,測點間距0.51.0m,周邊建（構）筑物主要測沉降，測點應沿建筑物四角、立柱或 外墻每1015m設點。地下管線有條件時可直接觀測，測點盡量布置在接 頭部位，通常用抱箍式和套筒式設點。立柱測點直接布設在立柱支撐面上。 支撐結構軸力的測點一般應設在主撐跨中上、下面上。樁（墻）內力

53、監(jiān)測 點應選擇在基坑每側受力最大處，豎向測點宜內外均勻布置，點間距1.5-2m。錨桿拉力監(jiān)測可在其外端部安設壓力傳感器，數(shù)量及位置按設計要求 布置。土壓力的監(jiān)測宜與樁 （墻）內力監(jiān)測配套設置， 盡量設在擬測樁 （墻） 后側，通常有掛布法、頂入法、彈入法、鉆孔法設置土壓力盒。孔隙水壓 力應在地下水豐富且易受影響部位設置，數(shù)量不限。裂縫監(jiān)測直接在裂縫 表面貼紙用平尺法監(jiān)測，一般包括地面裂縫監(jiān)測、支撐結構裂縫監(jiān)測和建 （構）筑物的裂縫監(jiān)測。地下水動態(tài)觀測包括：地下水位、抽（排）水量、 含砂量的定期觀測。5、監(jiān)測時間間隔（頻率） 以上各個監(jiān)測項目在基坑開挖前應測定初始數(shù)據(jù)，且不少于兩次。開 挖初期觀測

54、時間間隔不宜超過 5 天，開挖中期不宜超過 2 天，開挖后期應 每天觀測。當測試數(shù)據(jù)接近監(jiān)控預警值時，應加密觀測次數(shù)。基坑開挖間 歇期，變形趨向穩(wěn)定時，觀測間隔可為57天，基坑使用期間隔可為10 15 天。6、監(jiān)測項目預警值建議參考值 目前，國內還未見有統(tǒng)一的基坑監(jiān)測項目的監(jiān)控預警值，但監(jiān)控制預 警值應由總變化量和速率兩部分控制是不存在爭議的，根據(jù)預警值的確定 原則，并參照國內各地方的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，現(xiàn)提出一些監(jiān)測項目的預警值，供 大家參考使用。A、基坑邊坡土體、支護結構的水平位移控制，一般按基坑安全等級計 算控制值的80%作為預警值，另外連續(xù)三天位移速率超過 5mm/d，也可作 為預警值。對于周圍有嚴格保護要求的建（構）筑物，應根據(jù)保護對象的 需要來確定。如基坑邊有地鐵隧道通過時， 地鐵隧道水平位移不得超過 2cm， 升降不得超過3cm，預警值取其80%。B、基坑周邊建（構）筑物的變形可按國標地基基礎規(guī)范中地基變形允許值的 80%作為監(jiān)控預警值。C、支撐軸