危險性較大的分部分項工程專項方案講座(李春勝)

危險性較大的分部分項工程專項施工方案編制講座

授課教師：李春勝

副教授云南農業(yè)大學建筑工程學院土木系建筑工程安全專項施工方案編制要求深基坑工程一、深基坑工程概述二、深基坑工程的技術要求三、深基坑支護（圍護）結構的類型四、基坑工程的失效模式五、深基坑工程安全等級與設計六、深基坑圍護結構的設計荷載七、深基坑工程方案設計八、深基坑支護結構施工九、深基坑工程的監(jiān)測與控制十、施工案例分析JGJ120-2012建筑基坑支護技術規(guī)程解讀內容建筑工程安全專項施工方案編制要求第一部分

總要求

1、安全專項施工方案編制范圍

根據(jù)《建筑施工組織設計規(guī)范》（GB/T50502-2009）、《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》（建質[2009]87號文）和有關法律、法規(guī)、標準、規(guī)范的要求，工程中的危險性較大的分部分項工程應編制專項施工方案。

1.1危險性較大的分部分項工程包括：1.1.1基坑支護、降水工程施工方案

1.1.2土方開挖工程施工方案

1.1.3模板工程及支撐體系施工方案

1.1.4起重吊裝及安裝拆卸工程施工方案

1.1.4.1起重吊裝

1.1.4.2塔吊的安裝、拆卸方案

1.1.4.3施工升降機的安裝拆除方案

1.1.4.4物料提升機安裝（拆除）施工方案

1.1.5腳手架工程施工方案

1.1.5.1落地式或懸挑式鋼管扣件式腳手架施工方案

1.1.5.2附著式整體和分片提升腳手架施工方案

1.1.5.3吊籃腳手架工程1.1.5.4自制卸料平臺、移動操作平臺方案1.1.6拆除、爆破工程施工方案

1.1.6.1人工拆除、機械拆除施工方案

1.1.6.2爆破拆除施工方案

1.1.7建筑幕墻安裝工程施工方案

1.1.8鋼結構、網架和索膜結構安裝工程施工方案

1.1.9人工挖擴孔樁工程施工方案

1.1.10預應力工程施工方案

1.1.11臨時用電工程方案

1.1.12其他危險性較大工程

2、安全專項施工方案的格式要求

2.1專項施工方案的文字部分要求：應采用A4紙打印。

2.2專項施工方案的附圖要求：

2.2.1施工方案應盡量采用圖、表的方式表達，以便清晰、明確地指導施工。

2.2.2專項施工方案中的附圖應統(tǒng)一放在后邊，并應按照一定的順序，逐個編號，編號應與正文中的引用對應。

2.2.3附圖應采用A3紙打印，圖中應包含必要的文字解釋和說明，圖中應標明建筑物的軸線、位置、標高和尺寸。3、安全專項施工方案的編制、審核、審批和論證要求

3.1專項施工方案的編制 3.1.1專項施工方案的編制單位和編制人應具有相應資格。實行專業(yè)分包的，應由專業(yè)分包單位編制，無專業(yè)分包的由總包單位編制，但不得有勞務分包單位編制。

3.1.2設備安裝與拆除的專項施工方案應由設備裝拆單位或設備產權單位編制。

3.1.3臨時用電工程的施工方案應由電氣專業(yè)工程師編制。

3.1.4安全專項施工方案應由上述單位現(xiàn)場技術負責人編制。3.2專項施工方案的審核：

專項方案應當由施工單位技術部門組織本單位施工技術、安全、質量等部門的專業(yè)技術人員進行審核。經審核合格的，由施工單位技術負責人簽字。實行施工總承包的，專項方案應當由總承包單位技術負責人及相關專業(yè)承包單位技術負責人簽字。

3.2.1單位技術負責人（法人級別的總工程師）組織施工技術、安全、設備、質量等部門的專業(yè)人員審核。

3.2.2審核人員中至少2人應具有本專業(yè)中級以上技術職稱（需專家論證的，審核人員中至少2人應具有本專業(yè)高級以上技術職稱）。審核合格，由施工單位技術負責人審批；實行施工總承包的，還應報總承包企業(yè)技術負責人審批。

危險性較大的分部分項工程專項方案，經施工單位審核合格后報監(jiān)理單位，由項目總監(jiān)理工程師審核簽字。3.3專家論證3.3.1專項施工方案的編制單位、編制人3.3.2超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程專項方案應當進行專家論證，超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程范圍見附件。

3.3.3專項方案經論證后需做重大修改的，施工單位應當按照論證報告修改，并重新組織專家進行論證。

3.3.4專家論證通過的專項方案，施工單位應當根據(jù)論證報告修改完善專項方案，并經施工單位技術負責人、項目總監(jiān)理工程師、建設單位項目負責人簽字后，方可組織實施。

3.3.5未進行專家論證或未通過專家論證或正在進行論證的專項方案，不得施工。對于規(guī)避專家論證、未通過專家論證施工的參建單位，按照有關規(guī)定予以處理。第二部分

各專項方案編制要求1、基坑支護、降水工程施工方案

1.1

編制說明及依據(jù)

簡述安全專項施工方案的編制目的以及方案編制所依據(jù)的相關法律、法規(guī)、規(guī)范性文件、標準、規(guī)范及圖紙（國標圖集）、施工組織設計等，及編制依據(jù)的版本、編號等。采用電算軟件的，應說明方案計算使用的軟件名稱、版本。1.2

工程概況

簡要描述工程地址、周邊建筑物、道路、管線等環(huán)境情況、基坑平面尺寸、基坑開挖深度、工程地質情況、水文地質情況、氣候條件（極端天氣狀況，最低溫度、最高溫度、暴雨）、施工要求和技術保證條件。支護（降水）結構選型依據(jù)，支護（降水）系統(tǒng)的構造。說明支護工程的使用年限，降水工程的持續(xù)時間。

1.3管理機構及勞動力組織

簡要描述質量、安全管理機構的組成，給出質量、安全管理機構網絡圖。簡單描述勞動力組織。

1.4

施工部署

闡述施工目標、施工準備、施工勞動力投入計劃、主要材料設備計劃及進場時間、材料工藝的試驗計劃、施工現(xiàn)場平面布置、施工進度計劃和施工總體流程。

分析和說明施工的難點和重點，特別是支護和降水工程對周圍建筑的影響，并簡要說明采取的保證措施。

1.5

主要分項工程施工方法及技術措施

描述施工技術參數(shù)、工藝流程（設計的基坑開挖工況）施工順序、施工測量、土石方工程施工、基坑支護的施工工藝、變形觀測、基坑周邊的建筑物（地下管網）的監(jiān)測和保護措施。

方案中應繪制相應的基坑支護平面圖、立面圖、剖面圖及節(jié)點大樣施工圖、降水井點布置圖和構造圖。應有相應的基坑水平、豎向和相鄰建筑（構）物沉降變形的監(jiān)測技術措施和基坑周邊的地下管網的監(jiān)測和保護措施。

1.6

質量保證措施

描述施工質量標準和要求，保證施工質量的技術措施及消防措施。

1.7

安全保證措施

描述安全生產組織措施、施工安全技術措施。措施應包括:1.坑壁支護方法及控制坍塌的安全措施；2.

基坑周邊環(huán)境及防護措施；3.

施工作業(yè)人員安全防護措施；4.

基坑臨邊防護及坑邊載荷安全要求、進行危險源辨識、施工用電安全措施等。

1.8

環(huán)保文明施工措施

描述現(xiàn)場安全文明施工、環(huán)境因素辨識及保護措施。

1.9

施工應急救援預案

方案中應有應急救援預案，內容應包括：各方主體的職責、針對各種突發(fā)情況的應急處理方案、應急物資儲備、應急演練、報警救援及聯(lián)絡電話、異常情況報告制度等，針對每項安全事故的應急措施。

1.10

冬季、雨季、臺風和夏季高溫季節(jié)的施工措施

1.11計算書及相關圖紙

1.11.1施工材料機械設備表

1.11.2試驗計劃表

1.11.3施工進度計劃表

1.11.4施工布置平面圖

1.11.5安全環(huán)境因素辨識表

1.11.6支護結構的設計計算書

1.11.7支護結構的施工圖

1.11.8支護結構施工工況圖

1.11.9降水或截水計算書

1.11.10降水或截水施工圖（井點布置平面圖、井點詳圖）1.11.11基坑安全防護做法圖

1.11.12基坑內外排水圖。

2、土方開挖工程施工方案

2.1

編制說明及依據(jù)

簡述安全專項施工方案的編制目的以及方案編制所依據(jù)的相關法律、法規(guī)、規(guī)范性文件、標準、規(guī)范及圖紙（國標圖集）、施工組織設計等，及編制依據(jù)的版本、編號等。采用電算軟件的，應說明方案計算使用的軟件名稱、版本。

2.2

工程概況

描述工程地址、施工場地地形，地貌、地質水文、河流、氣象、運輸?shù)缆贰⑿锻咙c位置、鄰近建筑物、地下基礎、管線、電纜坑基、防空洞、地面上施工范圍內的障礙物和堆積物狀況，供水、供電、通訊情況，防洪排水系統(tǒng)等等、基坑平面尺寸、基坑開挖深度與坡度、地下水位標高、工程地質情況、水文地質情況、氣候條件（極端天氣狀況，最低溫度、最高溫度、暴雨）、測量控制點位置、施工要求和技術保證條件等。

2.3

施工計劃

說明土方開挖采取的方式，描述施工進度計劃、材料與設備計劃（列表描述材料名稱、力學性能、計算數(shù)據(jù)等參數(shù)）。勞動力計劃：專職安全生產管理人員、特種作業(yè)人員等。

2.4

施工工藝

詳細描述勘察測量、場地平整方案；排水、降水設計、支護結構體系選擇和設計情況，土方開挖設計包括設計的基坑開挖工況、開挖順序、工藝流程、測量放線、開挖路線、順序、范圍、各層底部標高，邊坡坡度，排水溝、集水井位置及流向，棄土堆放位置、質量標準等。特別是對定位放線的控制，控制內容主要為復核建筑物的定位樁、軸線、方位和幾何尺寸。對土方開挖的控制，控制內容主要為檢查挖土標高、截面尺寸、放坡和排水；基坑（槽）驗收。

2.5

監(jiān)測監(jiān)控

描述基坑及周圍建筑物、構筑物道路管線的監(jiān)測方案及保護措施，土方開挖變形監(jiān)測措施。

2.6施工安全、環(huán)保、文明施工環(huán)境保證措施

描述組織保障、技術措施：

1.避免基坑漏水、滲水措施；2.

邊坡放坡坡度及控制避免坍塌的安全措施；3.

機械化聯(lián)合作業(yè)時的安全措施；

4.

施工作業(yè)人員安全防護措施；5.

臨邊防護及坑邊荷載安全要求等）、環(huán)境保護措施（防止揚塵、遺灑）等安全保證措施。2.7

應急預案

說明對土方工程施工過程中可能發(fā)生的各種緊急情況（包括坍塌、涌水、流砂等）進行處置的方案，報警救援及聯(lián)絡電話、異常情況報告制度等，及針對每項安全事故的應急措施。

2.8

計算書及相關圖紙

2.8.1土方平衡計算2.8.2邊坡穩(wěn)定分析

2.8.3開挖平面圖

2.8.4土方開挖路線圖2.8.5土方開挖剖面圖

2.8.6基坑安全防護做法圖

2.8.7基坑內外降排水圖。3、人工挖擴孔樁工程施工方案3.1編制依據(jù)

相關法律、法規(guī)、規(guī)范性文件、標準、規(guī)范及圖紙（國標圖集）、施工組織設計等，及編制依據(jù)的版本、編號等。采用電算軟件的，應說明方案計算使用的軟件名稱、版本。3.2工程概況

描述結構形式、層數(shù)、層高、總高、建筑面積、建筑功能等。描述樁基工程的數(shù)量、承重方式、斷面形狀、樁下持力層以及所處地理位置的相應地質資料（土質、埋深、地下水位高低、有無淤泥、流砂等特殊土層）等。施工現(xiàn)場周圍環(huán)境情況。如：所處地段狀況、樁孔離周邊建（構）筑物的距離、挖樁施工時降低地下水位會否對建（構）筑物產生不利影響、建議采取什么保障措施等。按合同要求施工中需要采取的措施。如：工期要求、施工程序要求與其他分部分項工程的交叉作業(yè)狀況等。

3.3施工準備

描述場地平整、熟悉樁基礎工程設計圖紙、準備挖孔施工機具、氣體檢測儀、模板、通風機、水泵、照明及動力電器以及土建鋼筋混凝土工程的施工機具等。

3.4施工組織與管理

描述人工挖孔樁施工隊伍資質、開工前準備、現(xiàn)場組織管理機構等。

3.5施工工藝

描述挖孔樁的施工工藝，包括作業(yè)流程、人員、材料、設備要求、操作工藝、質量標準及驗收等。

3.6安全防護和保護環(huán)境措施 針對項目特點、施工現(xiàn)場環(huán)境、施工方法、勞動組織、作業(yè)使用的機械、動力設備、變配電設施、架設工具以及各項安全防護設施等制定確保安全施工、保護環(huán)境，防止工傷事故和職業(yè)病危害，從技術上采取的預防措施。

3.7

附圖

3.7.1施工現(xiàn)場平面圖

3.7.2樁孔口的防護做法圖

3.7.3提升設備的設計計算 3.7.4提升設備安裝圖

3.7.5護壁施工圖

3.7.6照明用電平面圖

3.7.7通風機安裝圖深基坑工程一、深基坑工程概述二、深基坑工程的技術要求三、深基坑支護（圍護）結構的類型

四、基坑工程的失效模式五、深基坑工程安全等級與設計、施工要求六、深基坑圍護結構的設計荷載七、深基坑工程方案設計八、深基坑支護結構施工九、深基坑工程的監(jiān)測與控制十、施工案例分析內容深基坑工程是指包括基坑開挖、降水和支護結構設計、施工與監(jiān)測在內的總稱。支護結構則由包括具有擋土、止水功能的圍護結構和維持圍護結構平衡的支、錨體系兩部分組成；支、錨體系是指內支撐體系或錨桿體系，內支撐體系由支撐、圍檁和立柱等構件組成，錨桿體系則由錨桿、腰梁和臺座等組成。深基礎工程特點：進入二十一世紀以來基坑工程呈現(xiàn)“大、深、緊、近”等特點。一、深基坑工程概述大深緊近 （一）深基坑工程的功能要求 1.擋土功能 2.止水功能 3.作為地下結構外墻的使用功能 （二）環(huán)境保護與處理相鄰關系的要求 1.控制圍護結構位移和坑底隆起對環(huán)境的影響 2.控制降低地下水位對環(huán)境的影響 3.控制土錨對相鄰場地的影響二、深基坑工程的技術要求深基坑工程的功能要求為什么要做深基坑工程？由地下室的施工引起的問題：擋土和止水的功能——臨時性的結構物作為深基坑圍護結構的地下連續(xù)墻可以同時用作地下結構的永久性外墻的使用功能放坡開挖和支護開挖雖是兩種可供選擇的開挖方案，但放坡開挖的適用范圍有限，因為深基坑的放坡范圍過大，城市不可能提供太大的放坡空間；深基坑放坡所增加的土方量也比較大；如在軟土地區(qū)更由于可能產生深層滑動的制約，在深基坑中放坡開挖的風險很大。擋土功能因此深基坑工程大多采用支護開挖的方案。深基坑設置支護結構（一般包括圍護結構和支錨體系兩部分）的目的是阻止基坑外側土體的坍塌，為基礎施工提供安全的工作空間。支護結構的功能是擋土，對基礎施工空間來說具有防護的作用，統(tǒng)稱為支護結構，但將圍護結構和支錨體系加以區(qū)別可更確切地表達其在基坑工程中的不同作用。

根據(jù)擋土的要求，圍護結構不一定是連續(xù)密閉的，在土的強度比較高的地區(qū)，采用間隔式的圍護結構就足以起到擋土的作用；但在軟土地區(qū)，由于土的強度低，土壓力比較大，則需要設置連續(xù)排列的圍護結構才有足夠的強度抵抗土壓力的作用和防止軟土在側向壓力作用下通過支擋的間隙繞流。不同地區(qū)、不同土類、不同開挖深度的基坑，根據(jù)擋土的功能要求可以選擇不同的圍護結構型式和支錨體系的類型。

止水功能

在地下水位比較高的地區(qū)，為了使施工作業(yè)的空間比較干燥，必須采取坑內排水或降低地下水位的措施。如在坑內降低地下水位則造成了坑內外的水位差，地下水在水頭壓力的作用下從坑外流向坑內，不僅不能保持坑內的干燥，而且還會產生管涌、流砂等滲透變形，危及基坑的安全。在這種情況下，要求圍護結構同時具有止水的功能，能阻止地下水流向坑內，以保證坑內的施工作業(yè)條件。

實現(xiàn)圍護結構止水功能的條件，一方面是要求圍護結構本身要有一定的隔水性能，可以同時起止水帷幕的作用，另一方面是要求設置的止水帷幕有足夠的長度，或者能切入不透水層，或者能將水頭梯度減少到不會發(fā)生危害的數(shù)值。有些類型的圍護結構可以同時具有擋土和止水的功能，如地下連續(xù)墻；但有些擋土結構物卻不具有止水的作用，如排樁式圍護結構，此時就需要設置止水帷幕，采用兩種材料的復合結構。

作為地下結構外墻的使用功能

在軟土地區(qū)，深基坑工程的圍護結構造價很高，特別如地下連續(xù)墻有時可達數(shù)千萬之巨，如果僅用作施工時的臨時性圍護結構，在地下室施工完畢以后就喪失了使用價值，確實非常可惜。為了充分利用地下連續(xù)墻的使用價值，提出了將圍護結構同時作為地下室外墻的設計要求，這種設想無疑是具有經濟意義的。

在這種條件下，支護結構就具有地下室外墻的使用功能要求，即永久性的止水功能、永久性的擋土作用以及傳遞建筑物荷載的功能。對于同時具有地下室外墻使用功能要求的圍護結構，其設計和施工的技術要求和一般圍護結構不同，技術難度比較大，也比較復雜，需要作專門的研究。

環(huán)境保護與處理相鄰關系的要求

1.控制圍護結構位移和坑底隆起對環(huán)境的影響2.控制降低地下水位對環(huán)境的影響3.控制土錨對相鄰場的影響

控制圍護結構位移和坑底隆起對環(huán)境的影響基坑開挖對土體來說是一種卸荷作用，打破了土體原來的平衡狀態(tài)，土體就會產生各種形態(tài)的位移，在基坑內部，表現(xiàn)為圍護結構的水平位移和坑底的隆起，盡管設置了圍護體的支、錨結構，但圍護結構連同周圍的土體仍然有不同程度的水平位移；坑底的隆起是一種向上的位移，產生的原因一是深層土的卸荷回彈，二是由開挖形成的壓力差導致的土體塑流。由于土體是連續(xù)體，坑底的隆起和圍護結構的水平位移必然導致坑外土體產生沉降和水平位移，帶動相鄰建筑物或市政設施發(fā)生傾斜或撓曲，這些附加的變形使結構構件或管道可能產生開裂，影響使用，危及安全?？刂平档偷叵滤粚Νh(huán)境的影響

基坑開挖時必須采取坑內排水或降低地下水位的措施以獲得干燥的施工工作空間。如采用坑外降水會使大范圍的地下水位下降；如在坑內降水而圍護結構不具有止水的功能，或止水功能失效，則也會引起坑外地下水位下降；基坑的開挖深度越深，地下水位下降越多，影響的范圍也就越大。當采用坑內降水方案而止水帷幕能有效工作時，坑外的地下水位不會明顯下降，對相鄰建筑物不會構成威脅。

地下水位下降造成土體有效應力增加，產生大范圍的地面沉降，在影響范圍內的建筑物和市政設施就要受到不同程度的損害。因此在軟土地區(qū)通常都采用止水帷幕來防止坑外地下水位的下降，在基坑工程設計和施工時，必須充分重視止水帷幕的質量，密切監(jiān)控坑外地下水位的變化。控制土錨對相鄰場地的影響

對坑內的施工條件來說，采用土錨比內支撐更為有利，可以減少對挖土和澆筑基礎的干擾。因此在地質條件比較好的的地方，大量采用土錨；而在軟土地區(qū)，由于軟土無法提供足夠的錨固力，很少采用土錨。但除了上述技術方面的考慮之外，采用土錨時還應充分注意其對相鄰關系的影響，除非建筑場地十分空曠，土錨能完全設置在建筑紅線范圍以內。

建筑紅線是法定的建筑界限，不僅限定地面建筑的范圍，而且也不容許地下的設施超出紅線范圍。在一般情況下，土錨的錨固段常常超出紅線，亦即已經進入相鄰場地的范圍，如果相鄰場地進行地下的施工或設置樁體，土錨就成為其地下障礙物，因此可能產生相鄰的糾紛。從民法的角度來看，采用的土錨如已進入相鄰場地范圍，則已經侵犯了相鄰場地業(yè)主的合法權益，相鄰場地業(yè)主可以訴諸法律。

三、深基坑支護（圍護）結構的類型

按功能劃分按圍護結構剛度劃分按圍護結構保持穩(wěn)定方式劃分按圍護結構的施工工藝與材料劃分按功能劃分按圍護結構功能劃分為臨時性結構和兼有永久性結構功能（兩墻合一）兩類。臨時性圍護結構的功能比較單一，設計時只要滿足施工圍護結構的擋土、止水和環(huán)境保護的要求；永久性結構除了滿足上述施工圍護結構的要求外，還應滿足作為永久性結構的許多要求，例如傳力、協(xié)調變形、防滲等要求。同時還要處理與地下室梁、板、柱的連接構造，對圍護結構的變形也有更嚴格的要求。

按圍護結構剛度劃分按圍護結構材料本身的傳力特性可以分為剛性結構和柔性結構兩類。剛性結構圍護體材料的抗拉強度很低，一般不考慮承受彎矩，其變形的特點主要是平移和轉動，當發(fā)生撓曲變形時很容易出現(xiàn)開裂；柔性結構圍護體材料能承受較大的彎矩和拉應力，因此可以容許發(fā)生較大的撓曲而結構不出現(xiàn)裂縫。按圍護結構保持穩(wěn)定方式劃分按圍護結構保持穩(wěn)定的方式，可劃分為自立式和支錨式兩類。自立式圍護結構可以不依靠支撐或錨桿的傳力作用而保持其平衡，按照保持穩(wěn)定的機制可以分為重力式和懸臂式兩類。重力式圍護結構依靠自身的重力所形成的穩(wěn)定力矩和摩阻力來抵抗土壓力所引起的傾覆和滑移；懸臂式則依靠插入深度范圍內土的嵌固作用維持穩(wěn)定。支錨式圍護結構則需要依靠內支撐或土錨才能保持圍護結構的穩(wěn)定。自立式擋墻主動土壓力Ea被動抗力Ep基底摩阻力H重力G重力式圍護結構主動土壓力Ea被動抗力Ep被動抗力E′p懸臂式圍護結構拉錨土錨土錨或拉錨錨桿體系鉆孔排樁＋錨桿體系實例支撐立柱立柱樁圍護墻圍檁坑底加固內支撐結構體系內支撐結構可選用鋼支撐、混凝土支撐、鋼與混凝土的混合支撐鋼支撐鋼支撐實例鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土支撐實例內支撐結構選型應符合下列原則： 1、宜采用受力明確、連接可靠、施工方便的結構形式； 2、宜采用對稱平衡性、整體性強的結構形式； 3、應與主體地下結構的結構形式、施工順序協(xié)調，應便于主體結構施工； 4、應利于基坑土方開挖和運輸； 5、需要時，應考慮內支撐結構作為施工平臺。內支撐結構應綜合考慮基坑平面的形狀、尺寸、開挖深度、周邊環(huán)境條件、主體結構的形式等因素，選用下列內支撐形式：1、水平對撐或斜撐，可采用單桿、桁架、八字形支撐；2、正交或斜交的平面桿系支撐；3、環(huán)形桿系或板系支撐；4、豎向斜撐。支撐的平面布置形式圖（a）角撐；（b）對撐；（c）邊桁架式；（d）邊框架式；（e）環(huán)梁與邊框架；（f）角撐加對撐。支撐豎向布置圖按圍護結構施工工藝與材料劃分按圍護結構的施工工藝與材料劃分可分為以水泥穩(wěn)定土為材料的水泥攪拌樁，以鋼為材料的鋼板樁和以鋼筋混凝土為材料的鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻或鋼筋混凝土板樁。鋼板樁鋼板樁支護實例水泥土攪拌樁重力式擋墻型鋼水泥土攪拌墻型鋼水泥土攪拌墻實例鉆孔灌注排樁鉆孔灌注排樁實例咬合樁圍護結構的受力性能與材料密切有關。用水泥攪拌樁做成的壩體是剛性的、自立式的。用鋼材或鋼筋混凝土制成的圍護結構是柔性的，一般需要采用支錨體系來維持其穩(wěn)定。但鋼筋混凝土地下連續(xù)墻也可以做成如圖所示的重力式圍護結構；水泥攪拌樁可以加勁性的型鋼成為柔性的圍護結構（SMW工法），也可以用作柔性的排樁式圍護結構的止水帷幕。四、基坑工程的失效模式1、整體失穩(wěn)2、坑底隆起3、圍護結構傾覆失穩(wěn)4、圍護結構滑移失穩(wěn)5.圍護結構底部地基承載力失穩(wěn)6、“踢腳”失穩(wěn)7、止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞8、圍護結構的結構性破壞9、支、錨體系失穩(wěn)破壞整體失穩(wěn)整體失穩(wěn)是指在土體中形成了滑動面，圍護結構連同基坑外側及坑底的土體一起喪失穩(wěn)定性，一般的失穩(wěn)形態(tài)是圍護結構的上部向坑外傾倒，圍護結構的底部向坑內移動，坑底土體隆起，坑外地面下陷。

坑底隆起坑底隆起是指坑底土體產生向上的塑性變形?；娱_挖以后，坑底向上位移的原因有兩種，一是卸載引起的回彈，其數(shù)值較??；另一種是在開挖引起的壓力差作用下土體中產生的塑性變形，這種變形如果數(shù)量較大，表示土體中的塑流已經比較嚴重，如果圍護結構和內支撐能形成整體性好的體系，則塑流僅引起坑外地面下沉，影響環(huán)境安全；如果是自立式結構或節(jié)點強度差的支撐體系，隆起可能是整體失穩(wěn)的前兆；如果穩(wěn)定性不能得到有效的控制，就會發(fā)生整體性失穩(wěn)。圍護結構傾覆失穩(wěn)圍護結構的傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結構或懸臂式圍護結構，重力式結構在坑外主動土壓力的作用下，圍護結構繞其下部的某點轉動，圍護結構的頂部向坑內傾倒。抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護結構自身的重力形成，坑底的被動抗力也是構成抵抗力矩的因素。關于轉動中心的位置有不同的看法，傳統(tǒng)的方法是將轉動中心放在圍護結構的前趾，但也有認為繞前趾上面或下面的某一點轉動比較合理，特別的軟土地區(qū)由于基底土比較軟弱，在力矩作用下前趾有下沉的可能。

圍護結構滑移失穩(wěn)圍護結構的滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結構中，在坑外主動土壓力的作用下，圍護結構向坑內平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護體底面的摩阻力以及內側的被動土壓力構成。當坑底土軟弱或圍護結構底部的地基土軟化時，墻體發(fā)生滑移失穩(wěn)。

圍護結構底部地基承載力失穩(wěn)重力式圍護結構的底面壓力過大，地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護結構的外側還作用著土壓力，因此其合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下，地基土發(fā)生向坑內的擠出，圍護結構產生不均勻的沉降，可能導致部分圍護結構的開裂損壞?！疤吣_”失穩(wěn)

在單支撐的基坑中，可能發(fā)生撓支撐點轉動，圍護結構上部向坑外傾倒，圍護結構的下部向上翻的失穩(wěn)模式，故形象地稱為“踢腳”失穩(wěn)。在多支撐的圍護結構中一般不會產生踢腳失穩(wěn)，除非其它支撐都已失效，只有一道支撐起作用的情況。

止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞

止水帷幕喪失擋水功能，產生滲漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，導致鄰近建筑物的開裂和損壞。引起圍護結構止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是設計因素和材料的因素。由于施工質量低劣，止水帷幕有空洞或裂縫，成為漏水的通道是最普遍的現(xiàn)象；止水帷幕設計過短，沒有全部切斷透水層也是漏水的可能原因。

由于止水帷幕失效產生過大的水力坡降引起坑底滲透變形破壞。坑內采用排水或降水措施后，造成了坑內外的水頭差，地下水在水頭差的作用下向坑內滲流，在滲流出口處土的細顆粒被帶出，或土顆粒處于懸浮狀態(tài)涌出。這種由滲透引起的破壞因破壞機理不同而有不同的名稱，如管涌、流砂或流土。如不及時制止，由滲透變形引起的坑外土體的位移和陷落是嚴重的。

支、錨體系失穩(wěn)破壞支錨體系的失穩(wěn)破壞包括兩種不同的破壞模式。錨桿的破壞主要表現(xiàn)為錨桿的拔出、斷裂或預應力松弛，土錨的破壞大多是局部的，群錨的破壞實際上是土體的失穩(wěn)而并非是錨桿的結構性破壞；支撐的失穩(wěn)很可能是整體性的，其形態(tài)因體系不同而不同，支撐體系大多是超靜定的，局部的破壞會造成整體的失穩(wěn)，尤其是鋼支撐體系，局部節(jié)點的失效概率比較大。

五、深基坑工程安全等級與設計、施工要求基坑支護結構的安全等級確定安全等級的原則

考慮劃分安全等級的因素

已有規(guī)范對安全等級的劃分標準

不同安全等級基坑工程的設計及施工要求

基坑設計的表達式及設計原則關于安全系數(shù)的規(guī)定

基坑支護結構的安全等級根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012），支護結構的安全等級分為三個等級見下表，設計時不同等級采用相對應的重要性系數(shù)γ0

。支護結構安全等級及重要性系數(shù)表安全等級破壞后果γ0一級支護結構失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結構施工安全的影響很嚴重1.10二級支護結構失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結構施工安全的影響嚴重1.00三級支護結構失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結構施工安全的影響不嚴重0.90確定安全等級的原則

1.基坑工程大多數(shù)是臨時性的，其安全度和耐久性的要求低于一般的結構工程；2.圍護結構失效對周圍環(huán)境影響的重要性甚于圍護結構本身；3.在許多情況下，變形的控制高于強度控制?？紤]劃分安全等級的因素1.

基坑的開挖深度

由于土壓力與深度的平方成正比，基坑深度越大，圍護結構的內力與變形都相應急劇增大，支錨結構的軸力也隨之增大。無論對于圍護結構本身的安全或對環(huán)境的影響都增加了技術難度，工程的重要性和失效帶來的危害性都加大了，對于深基坑應提高對設計和施工的技術要求；2.土質條件

在相同開挖深度的條件下，土質越差，抗剪強度低，側土壓力增大，結構內力加大，對環(huán)境的影響也越大，控制的要求必須相應提高；3.地下水位地下水對基坑圍護結構的安全與使用具有決定性的作用，如果地下水位很深，則技術難度和工程的危險性都要小得多；在地下水位高的地方，降水會形成地面的沉降和損害相鄰建筑物，如果設置止水帷幕，則使圍護結構承受很大的水壓力，同時增加了滲透變形的危險性，因此必須提高對設計和施工的要求；4.相鄰建筑物與設施的重要性以及對變形的承受能力

相鄰建筑物的重要性增大，對變形控制的要求更嚴格，安全等級就越高，例如在地下鐵道鄰近地區(qū)開挖基坑時，常需要提高設計的安全度以保證地下鐵道的安全運行；對于變形十分敏感的建筑物或設施，也必須嚴格控制變形，提高對設計施工的要求。規(guī)范對安全等級的劃分標準現(xiàn)有各部門和地方的基坑工程規(guī)范已經提出了基坑工程安全等級的劃分方法，見下表，表中出現(xiàn)的差別反映了地區(qū)的地質條件和經驗的不同以及規(guī)范覆蓋面的不同，地方規(guī)范針對性強，可以規(guī)定得具體一些，而全國性的規(guī)范只能規(guī)定得原則些。不同安全等級基坑工程的設計及施工要求為了統(tǒng)一設計標準，對不同的工程區(qū)別對待，需要制定設計依據(jù)的控制標準。有些規(guī)范對基坑工程劃分了安全等級，但有的規(guī)范不主張劃分安全等級。下面主要討論按安全等級確定的設計施工要求。從地方規(guī)范的規(guī)定可以看出，對基坑圍護設計的要求主要按變形控制，對不同安全等級的基坑提出不同數(shù)量的變形控制值，安全等級越高，變形控制值越小。變形控制值有兩種不同方法，一種是按水平位移的數(shù)值控制，另一種是按水平位移與圍護結構高度的相對比值控制。其實這兩種不同的控制方法表示了不同的控制側重點，相對比值用于控制圍護結構本身能處于安全的工作狀態(tài)，與安全系數(shù)相配合以保持圍護結構的安全；水平位移的絕對值用于將圍護結構對相鄰建筑物的影響控制在許可的范圍以內。

對于面向全國的規(guī)范，由于各地地質條件相差懸殊，很難如地方規(guī)范那樣對變形作出具體的規(guī)定，建筑基坑工程技術規(guī)范在編制過程中曾分別鄰近有無永久性建筑物給出了變形控制值，但在最終頒布時刪去了這些內容。作為一種經驗的總結還是有參考價值?；釉O計的表達式及設計原則基坑設計由兩部分組成，一部分是涉及土體穩(wěn)定性的驗算；另一部分是圍護結構、支撐或錨桿的結構設計。前一種驗算時，主要的荷載和抗力都是由土體產生的；后一種設計的荷載主要由土體引起的，而抗力是由結構材料提供的。這兩種設計表達式中的荷載和抗力項的物理意義不同、性質不同，安全控制的標準也不相同。從表可以看出，對穩(wěn)定性驗算，各規(guī)范所采用的設計方法基本相同，都是安全系數(shù)方法。雖然安全系數(shù)設計方法不符合設計統(tǒng)一標準關于概率極限狀態(tài)設計原則的要求，但在設計表達式的兩邊都采用標準值表示設計變量，設計體系內部封閉，尚不致造成誤解和錯誤。但是圍護結構墻身設計、支撐截面設計和錨桿截面設計的情況就不一樣了，設計表達式兩邊物理量的性質不同，需要在基坑規(guī)范中加以協(xié)調。

在圍護結構、支撐或錨桿的結構設計表達式中，必須充分注意荷載和抗力的統(tǒng)一。這是因為，產生結構內力的荷載主要是由土形成的，所求得的土壓力和結構內力都是標準值，但材料的強度采用現(xiàn)行的混凝土結構規(guī)范的設計值，則設計表達式的兩端是不一致的，必須采取一定的調整措施加以平衡。如果采用現(xiàn)行地基基礎規(guī)范中關于土壓力的計算方法和結構內力計算方法強度結構的內力，同時采用現(xiàn)行混凝土結構規(guī)范中的材料強度設計值進行截面強度驗算和配筋，忽視了兩者之間在設計原則上的差異，就降低了結構的安全度，留下了隱患。關于安全系數(shù)的規(guī)定各規(guī)范對設計安全系數(shù)的規(guī)定很不一致，符號和術語也并不一致，在使用時務必充分注意區(qū)別。各規(guī)范對不同的驗算模式所規(guī)定的安全系數(shù)允許值見下表。由于各規(guī)范都按自己的符號術語系統(tǒng)規(guī)定其物理意義，選用各不相同的安全水準和各種系數(shù)，讀者在使用這些規(guī)范時，只能認定執(zhí)行一本規(guī)范的規(guī)定，切忌幾本規(guī)范混用。

六、深基坑圍護結構的設計荷載基坑工程設計的荷載不同于一般的結構物，作用于圍護結構上的荷載主要是側向壓力包括土壓力和水壓力。其它的一些作用，如地面的施工荷載、相鄰建筑物的基底荷載等垂直荷載也都通過側向壓力的形式作用于圍護結構；相鄰場地的沉樁擠土作用，也以水平壓力的形式傳給圍護結構；直接作用于圍護結構上的垂直荷載很少，主要是作用于內支撐上的一些施工機械。作用于圍護結構上的側向荷載都是非標準的荷載，其值是不確定的、不穩(wěn)定的，受施工條件和環(huán)境條件的影響非常大，預估的荷載與實際產生的荷載可能相差很遠，荷載的確定是基坑工程設計中最為困難而又十分重要的環(huán)節(jié)。作用于圍護結構的側向土壓力作用于圍護結構的水壓力施工荷載永久性荷載作用于圍護結構的側向土壓力1.對經典土壓力理論的認識2.土壓力的量測試驗結果3.土壓力計算中若干問題的討論4.土壓力計算的一些經驗方法對經典土壓力理論的認識

在討論到土壓力問題時，人們就會提到經典的庫侖理論和朗肯理論。由于建設規(guī)模的發(fā)展，也由于量測技術和計算技術的進步，近代對于土壓力的性質和土壓力的分布與變化規(guī)律的認識遠遠超過了朗肯和庫侖的年代，因此在許多文獻中，人們不斷地發(fā)現(xiàn)實測的結果與理論不符，也經常聽到對經典土壓力理論的批評。但是經典的土壓力理論依然是實用計算公式的基本形式，許多關于土壓力計算的討論常常是環(huán)繞著如何修正經典公式來開展的，經典公式的局限性是明顯的，但至今尚沒有看到超越他們的新的理論公式問世。經典土壓力理論得到的是極限值基坑尚未開挖時作用在圍護結構墻面上的是靜止土壓力，此時土體處于完全彈性狀態(tài)，基坑開挖以后土體處于塑性局部發(fā)展的過程中，墻后和墻前的土壓力都沒有達到極限狀態(tài)，處在圖

中的兩條不同的曲線上，而按經典土壓力理論計算的僅是曲線的兩個端點。至于塑性發(fā)展的過程，經典土壓力理論并沒有給出解答，迄今為止，還沒有解析的方法可以計算這個過程。經典土壓力理論只能計算剛性界面上的接觸壓力經典土壓力理論沒有考慮擋墻本身的變形，即將擋墻作為完全剛性的，只考慮擋墻的平移或轉動等剛性位移。但在基坑工程中，排樁式和地下連續(xù)墻等板式的圍護結構都是柔性的，會產生比較大的變形，而且在支撐和錨桿的約束下，圍護結構的變形非常復雜，目前也沒有解析的方法可以計算柔性擋墻與土體的接觸壓力。

經典土壓力理論是在平面應變條件下的解答無論是庫侖理論或者是朗肯理論，都是平面應變條件下的解答，沒有考慮末端的影響。而實際的工程條件總是有限長的，在長邊方向的中部比較接近于平面條件，但在基坑的轉角處則與平面問題假定相距甚遠，存在末端的影響。

土壓力的量測試驗結果

國內在90年代初，周應英等報道了五組很有意義的試驗結果，為認識土壓力的分布規(guī)律提供了實測的數(shù)據(jù)。

試驗填料分別采用砂土和粘性土。采用壓力盒量測土壓力，在砂土的試驗中用了20個壓力盒，粘性土的試驗中用了59個壓力盒。

寬高比為1.0寬高比為0.66不同寬高比的影響繞墻底轉動時繞墻頂轉動及平移時墻平移時說明當墻身的高寬比為1時，實測土壓力隨深度增加而增大，實測數(shù)據(jù)在理論分布線兩側波動，靜止條件下的實測土壓力最大，隨著位移的增大，土壓力減小；墻身的高寬比1.5時的實測結果，分布曲線偏離理論直線比較大，在墻的上半部實測主動土壓力值大于庫侖理論值，下部則相反，出現(xiàn)在工程實測時通常出現(xiàn)的R形分布；五種不同的寬高比（0.5,0.6,1.0,1.5,2.0）的墻體試驗結果說明墻身剛度越小，實測的主動土壓力分布越偏離庫侖理論值。

當墻身繞墻底轉動時，實測土壓力的數(shù)據(jù)隨深度增大，并接近于直線分布；但當墻身平移或繞墻頂轉動時，實測主動土壓力的分布與直線分布偏離比較大，其分布特點是墻身上部大于理論值，下部小于理論值。同時還可以看出，當墻底部繞墻頂?shù)奈灰屏颗c平移量相等時，轉動的總土壓力大于平移的土壓力，且平移時更偏離于理論值。

比較三種不同性質位移的試驗結果可知，墻平移時的土壓力合力最小，繞墻頂轉動時的土壓力合力最大；為了研究不同性質位移的相互關系，在進行了繞墻頂轉動的試驗之后，又將墻頂移動使墻恢復豎直，這相當于兩種轉動的疊加，與平移相當；此時上部土壓力由大變小，下部的土壓力由小變大，與直接平移的試驗結果相當接近，說明不同性質的位移可以疊加。

位移疊加對土壓力的影響，假設擋墻先繞底部B點轉動，墻頂由A移至A`，然后繞頂部A`點轉動，墻底B點移至B`，分兩步完成有關平移的運動，則土壓力可由前兩種情況的平均求得，見圖(c)。

三種不同性質位移所產生的破裂面位置很接近，與墻背面的夾角約為33.5

，但三種情況土壓力的大小與分布卻差別比較大。三種不同位移所產生的土壓力有較大差別的原因可以用滑動面上在墻頂處抗剪強度發(fā)揮的不同程度來解釋。轉動時由于轉動中心處基本上沒有位移，滑動面上的抗剪強度得不到充分的發(fā)揮；而平移時各點的位移接近，沿滑動面上發(fā)揮了相同的較大的強度，因而土壓力最小，實測主動土壓力為40.61kN，而采用楔體試算法，考慮滑動面上的粘聚力和墻面上的粘結力，計算得到的結果為38.75kN，兩者非常接近，說明試驗的結果是比較可信的。理論分析的成果繞墻頂轉動繞墻底轉動這種理論計算的結果雖然是在簡化假定的基礎上求得的，但和上述試驗的結果卻非常吻合，至少可以說明剛性墻的土壓力分布的不同圖形是由于墻的位移性質所決定的。

極限狀態(tài)時的位移值當開挖基坑時，在圍護結構的前方卸載，墻就有向坑內產生位移的趨勢，墻后的靜止土壓力逐步減小，向主動狀態(tài)發(fā)展。太沙基通過試驗發(fā)現(xiàn)當水平位移與墻高之比為1:1000數(shù)量級時墻后土壓力就減小到最小的主動土壓力值；萊姆和惠特曼在砂土的三軸試驗中觀察到水平應變達到0.005數(shù)量級時就完成了從靜止狀態(tài)到主動狀態(tài)的發(fā)展過程。

土壓力計算中若干問題的討論

水土合算與水土分算

墻面與土之間摩阻力的影響

不同試驗指標的影響

水土合算與水土分算在土壓力計算公式中，要用到土的重度指標，這反映了土體的自重對土壓力的影響。所謂水土合算和水土分算，就是在計算公式中，土的重度是用天然重度還是浮重度，在物理概念上是土中水對擋墻的作用如何考慮的問題。從不同的概念出發(fā)，建立在不同假定的基礎上，采用不同的強度指標，可以得出不同的計算方法。

按有效應力原理計算地下水的作用單獨考慮，則土壓力采用浮重度計算，內摩擦角也采用有效內摩擦角，即按有效應力原理計算：總應力法計算水土分算：地下水作用單獨考慮，土壓力用浮重度計算，但內摩擦角則用總應力指標計算：水土合算：地下水的作用合在土的重度中反映，故采用飽和重度計算，內摩擦角也采用總應力指標：上海地區(qū)的一些局部經驗按水土分算原則，應采用有效指標計算，但目前勘察報告中很少提供有效指標，如果采用總應力指標是否可行？對于開挖深度在5m左右的基坑，若干對比數(shù)據(jù)的計算表明，采用總應力指標計算的土壓力與采用有效指標計算的土壓力基本相當。四個工程的計算對比資料墻面與土之間摩阻力的影響

圍護結構的表面有一定的粗糙度，與土體之間必然存在摩阻力，計算土壓力時考慮了摩阻力的存在就會減小主動土壓力和增大被動土壓力，在需要充分挖掘潛力時可以將摩阻力考慮進去。上海市標準《基坑工程設計規(guī)程》（DBJ08-61-97）規(guī)定在計算柔性圍護結構墻前被動土壓力時需要考慮圍護結構與土之間的摩阻力，土壓力的計算公式仍采用朗肯土壓力理論的表達式，但土壓力系數(shù)采用庫侖公式。

不同試驗指標的影響

在基坑開挖時，基坑外側如果不考慮地下水位的變化，豎向的自重應力保持不變，水平方向的應力減少，隨著開挖深度增加，水平應力逐步減小，直至主動土壓力狀態(tài)。這個變化過程可以用減少試樣側壓力的方法進行模擬，在三軸儀上，保持軸向壓力不變而減少側壓力，直至試樣破壞。土壓力計算的一些經驗方法主動土壓力

關于主動土壓力的計算，各規(guī)范大多采用朗肯理論計算，也有朗肯與庫侖理論并列的。在考慮土中水對側向壓力的影響時，各規(guī)范作了大體相同的規(guī)定，即砂土和粉土大多規(guī)定采用水土分算，對粘性土規(guī)定可以采用水土合算。對于抗剪強度指標，大多數(shù)規(guī)范都規(guī)定水土分算時采用有效強度指標，水土合算時采用總應力指標；但是上海市基坑工程設計規(guī)程則規(guī)定全部采用總應力指標，這種規(guī)定帶有很強的地方經驗色彩?？辜魪姸戎笜艘话悴捎梅逯祻姸?，即取剪切試驗時應力應變曲線上的峰值計算抗剪強度指標。武漢深基坑工程技術指南規(guī)定對老粘土的粘聚力打折扣，建筑基坑支護技術規(guī)程規(guī)定粘性土水土合算采用總應力指標時采用七折強度指標。

被動土壓力考慮到發(fā)揮主動極限狀態(tài)和被動極限狀態(tài)所需的位移不同，在主動土壓力側出現(xiàn)極限狀態(tài)時，擋墻的內側遠未達到極限狀態(tài)，因此不可能發(fā)揮全部的被動土壓力。鑒于這種考慮，有的規(guī)范規(guī)定對按被動極限狀態(tài)計算的土壓力必須乘以小于1的經驗系數(shù)，作為動用土壓力。

土壓力的分布一些實測資料表明，墻后主動土壓力沿深度并不完全符合直線，而是呈近似的R形分布，即在淺層呈線性，在一定的深度以下土壓力變小，如下圖所示。對于墻后主動土壓力沿深度并不完全符合直線分布的原因，還不能解釋得非常清楚,盡管意見并不一致，但都接受了這一觀測到的客觀事實。

柔性墻的實測土壓力分布重力式、懸臂結構板式結構板樁墻作用于圍護結構的水壓力無地下水滲流時，作用在圍護結構外側，即主動土壓力側的水壓力，在坑內水位以上按靜水壓力三角形分布計算；在坑內水位以下按矩形分布計算，即水壓力沿深度不變，并不計作用于圍護結構被動土壓力側的水壓力。

無地下水滲流時的水壓力分布

dh考慮滲流時的簡化分布圖式dh施工荷載基坑施工時，在基坑周圍通?？赡芏逊沤ㄖ牧希\行施工機械和過往載重汽車，這些施工荷載對基坑的穩(wěn)定性也有影響，設計時必須加以考慮。通常按20kPa施工荷載計算，對于局部的過大超載如無法避免，如場地狹窄時在坑邊堆放建筑材料等，則應在設計時加以考慮，按超載計算，或采取局部加強的措施。對于設計時沒有計算到的超載必須嚴格禁止出現(xiàn)。

施工荷載的面積一般是有限的，但在計算時往往將20kPa施工荷載作為大面積均布荷載考慮，這是偏于安全的。施工荷載還包括塔吊的荷載以及其它建筑機械的荷載，在設計時都必須加以考慮，對塔吊地基進行加固處理；如機械下坑的棧橋利用支撐承載，在支撐設計時必須計入機械的荷載作用。

永久性荷載

基坑設計的永久性荷載主要是指基坑周邊的建筑物基礎底面荷載，這種荷載對基坑穩(wěn)定性有一定的影響。當建筑物離基坑比較近，由這些永久性荷載產生的土壓力就不能忽視，必須要加以考慮。

均布和局部均布荷載作用下的主動土壓力

七、基坑工程方案設計1）

確定開挖方案，包括地下水的處理方案；2）

選擇圍護結構的類型；3）

選用土層錨桿或內支撐，選擇支撐材料；4）

對土層錨桿或內支撐進行平面和豎向布置，包括圍檁和立柱的布置；5）

進行各項穩(wěn)定驗算和結構內力計算以確定圍護結構、支撐、圍檁或錨桿的材料強度和截面尺寸，確定是否需要加固坑底；進行降水的控制性計算；6）

進行變形驗算以檢驗是否滿足環(huán)境要求；7）

對施工方案提出要求；8）

進行多方案的技術經濟比較，優(yōu)選方案。基坑圍護設計的依據(jù)深大基坑的設計是一項綜合性的設計工作，它與上部結構（包括地下室）設計、工程地質勘察、地下室施工方案以及周圍的自然環(huán)境、工程環(huán)境和社會環(huán)境都有密切的關系，因此，在基坑工程設計時必須具備下列幾個方面的資料：

主體結構設計圖紙

基坑工程的規(guī)模和技術要求，很大程度上取決于主體工程，主體工程地下室的面積、層數(shù)和使用要求決定了基坑的大小、深度以及基坑設計的難易程度。

對于圍護結構不作為永久性結構一部分的基坑工程，設計基坑時至少應有建筑物的總平面圖、地下室結構的平面和剖面圖、樁位圖，以明確基坑邊線與紅線的關系、基坑底面的標高、基樁位置、地下室外墻尺寸、地下室各層樓面的標高等主要參數(shù)。對于圍護結構兼作主體工程永久性結構的基坑工程設計，更需要與上部結構設計密切配合，應具備完整的工程設計資料，包括完整的建筑設計和結構設計文件和圖紙、地下室主體結構的使用要求及防水要求和地下結構及地面主體建筑的施工方案。工程勘察報告

（1）提供基坑工程設計所需的土工參數(shù)指標，如供計算土壓力之用的抗剪強度指標、土層的滲透系數(shù)等；如果計算土壓力問題的抗剪強度指標取值方法與其他土工問題不同，則應專門給出符合基坑工程設計要求的抗剪強度指標；（2）評價地下水對基坑工程的影響，對降水或截水的必要性和可能性進行論證，提出降水或截水方案的建議；（3）對基坑方案提出初步的建議，并論證實施這些建議方案的條件和設計、施工應注意的問題；（4）評價場地周邊的環(huán)境條件對基坑開挖、支護、降水（截水）的要求以及基坑開挖、支護、降水（截水）、回灌對周邊環(huán)境的可能影響。提出基坑工程的設計、施工應注意的問題和應采取的保護措施；（5）對施工過程中形成流砂、流土、管涌及整體失穩(wěn)等滲透破壞現(xiàn)象的可能性進行評價并提出預防措施；

（6）提供場地地下障礙物（如防空洞、廢基礎、廢管道等）的分布范圍、埋藏深度、分散程度以及挖除處理方法的建議；（7）提供場地平整時回填土的情況，包括回填材料、密實度及在場地的分布情況以及暗浜的分布范圍及其深度；（8）提供各種必要的圖件和表格。

環(huán)境調查資料基坑開挖引起的周邊地面沉降和水平位移會對鄰近建筑物、道路和市政管線造成不良的影響，在基坑工程設計時應當采取必要的措施，把這種不良影響減少到最低程度。因此需要在設計前對環(huán)境情況作充分的調查，了解基坑周邊鄰近建筑物和市政設施的基本情況，研究它們對土體變形的承受能力和敏感程度，以便根據(jù)環(huán)境的要求選擇合適的設計方案和施工方案，確定施工控制的標準。

基坑周邊地區(qū)建筑物情況調查的范圍應根據(jù)周圍建筑物的實際情況確定，一般在基坑外緣以外20～50m范圍內的建筑物都必須予以調查，淺基坑用下限，深基坑用上限。如果周邊相鄰建筑物采用的是樁基，則基坑開挖對它的影響可能很??；如果是對變形很敏感的建筑物，或重要的、保護性的建筑物，即使已經超出這個范圍，也需要加以了解。

調查的內容包括建筑物的分布情況；建筑物與基坑邊線的距離，與紅線的距離；建筑物的平面尺寸、層數(shù)、高度，建筑物的性質，結構特點和基礎型式與基礎埋深；在基坑開挖前建筑物已有的裂縫和傾斜等情況，通過測量、拍照片、錄象或描述予以記錄，并對開裂部位，裂縫的走向和長度作出標記，以便與開挖以后的可能變化進行比較。

基坑周邊地區(qū)市政設施情況市政設施包括地下管線（煤氣、上水、下水、動力電纜、通訊電纜等五大管線，在集中供熱的地區(qū)還有熱力管道）及變電站、泵房、分壓站等設施，地下構筑物（地下鐵道、地下車庫、地下人行通道等）。市政設施的種類很多，情況各異，需要區(qū)別不同類型的特點，有側重地進行調查。在地下管線中，煤氣管線最為敏感，一旦有所損壞，后果非常嚴重。不同年代的管道，接頭的方法不同，對差異沉降的承受能力也各不相同，尤其是年代久遠的煤氣管道更容易折斷破裂。因此在調查中要收集管徑、管材、壁厚、管壓、埋設年代、接頭方式等資料?；又苓叺貐^(qū)道路情況調查周邊地區(qū)道路的數(shù)量、性質、類型、路面結構和寬度；也要了解道路交通流量、通行規(guī)則（單行道、雙行道、禁止停車等）；道路路面的損壞情況及已經修復的情況。

基坑工程施工條件基坑工程設計方案的可行性及施工的質量主要取決于施工條件，施工條件包括施工裝備和檢測設備、施工隊伍的經驗、技術水平與管理水平。對于重大工程的深基坑，在基坑設計時應已明確主要的施工單位，并有總包單位或施工單位的人員參與基坑設計方案的討論。對于尚未明確施工單位的項目，則應根據(jù)當?shù)匾呀洺墒斓氖┕し椒ê驮O備條件進行方案設計。開挖方案選擇基坑工程設計方案的第一步是選擇開挖方案，各種不同的開挖方法適用于不同的場合，不同的開挖方法對圍護結構和支撐體系也提出不同的要求。

土方開挖方案選擇放坡開挖

無支撐開挖

重力式擋墻

懸臂式擋墻

錨固式擋墻有支撐的開挖組合型的開挖方案

放坡開挖放坡開挖的直接費用最少，而且為主體工程創(chuàng)造了比較寬敞的施工作業(yè)空間，因而工作面寬，工期也比較短，如果場地條件允許，放坡開挖應該是首選的方案。制約采用放坡開挖的因素主要是周圍場地和開挖深度的限制。放坡需要占用比較大的場地，在城市或建成區(qū)往往沒有這個條件。

放坡開挖實例之一由于坡體不可避免地會產生一定的位移，如果在場地附近有建筑物或市政管線不能承受較大的變形，亦常常限制了放坡開挖方法的采用；開挖深度也是一個制約條件，但開挖深度是相對于土質而言的，如土質比較好，坡度可以比較陡，占用場地也比較小，深度限制就不那么明顯；在軟土地區(qū)，由于土質軟弱，放坡開挖深度就不能太深。如整體穩(wěn)定性允許，可以采用放坡開挖方案時。但有時受場地的限制，只能取用較陡的坡度；如坡面的穩(wěn)定性不能得到保證時，則可采用噴錨支護或土釘墻的方案。噴錨支護和土釘墻從受力機理上講不同于無支撐的自立式擋墻，而是屬于坡面加固處理的一種方法，通過加強土體共同受力的方式來保持坡面的穩(wěn)定性，屬于自承支護體系。如果坑底土質比較差，整體穩(wěn)定性不足，則噴錨支護和土釘墻的方案就不能采用。

無支撐開挖當不能采用放坡開挖方案時，必須選用圍護結構以支承坑外的土體。在可能的條件下應盡可能采用無支撐開挖的方案，因為這種方案能提供比較開闊的坑內施工條件，便于挖土、運土以及地下室的施工；同時，也比較經濟。

重力式擋墻

重力式擋墻是依靠自身的重力維持其穩(wěn)定的圍護結構，由于可以采用價格比較低廉的水泥土等材料制作，是一種比較經濟的方案。在開挖深度不大（如軟土地區(qū)不大于6～7m），環(huán)境對位移的要求可允許有50mm左右的條件下是首選方案，但重力式擋墻的寬度比較大，在地下室外墻與紅線之間的距離過小時就很難放得下寬度較大的重力式擋墻。

懸臂式擋墻

懸臂式擋墻是依靠自身的剛度和強度就能維持其穩(wěn)定的圍護結構，由于圍護結構承受比較大的彎矩，需要采用鋼筋混凝土材料。當重力式擋墻因場地寬度不夠而不能采用時，懸臂式擋墻就能克服這個缺點，可以在1.5～2m的狹窄范圍內安置懸臂式擋墻。但懸臂式擋墻的位移比較大，難以滿足周邊環(huán)境的嚴格要求，同時在開挖深度較大時墻身彎矩很大，因此適用的開挖深度也不深；使用條件不當時可能產生圍護結構損壞或嚴重影響環(huán)境的事故。錨固式擋墻

錨固式擋墻是依靠錨桿傳遞的拉力來維持其穩(wěn)定的圍護結構，對于深基坑可以采用多道錨桿來平衡土壓力，因而可以適用于開挖得很深的基坑。錨固式擋墻分為拉錨式和土層錨桿式兩種，拉錨常用于鋼板樁頂部的錨固，或作為輔助的錨固措施；土層錨桿要求具有比較好的地質條件，同時還必須有足夠開闊的場地條件或者容許錨桿可以伸入紅線以外的土層中。在軟土地區(qū)，由于土層缺乏足夠的錨固力而很少采用錨桿，如將錨桿錨固在很深的砂層中，則錨桿的長度很長，也就不是一個經濟的方案。

有支撐的開挖

在不具備采用土層錨桿條件的場地，深基坑只能采取有支撐開挖的方案，但是深基坑的平面尺寸一般都比較大，給支撐的設置帶來了困難；由于支撐和挖土的工序互相交叉，形成許多各具特色的支護開挖方案。

分層開挖分層支護法

這是最基本的方法，按照結構受力分析和便于施工的原則布置每道支撐的位置，在深度方向分層挖土與支撐設置交替施工。挖第1層土澆筑第1道支撐挖第2層土澆筑第2道支撐挖第3層土澆筑底板。工況1工況2工況3工況4工況5工況6設計時要按照上述工況進行分別驗算，施工時要嚴格按照設計規(guī)定的程序實施，才能保證圍護結構的穩(wěn)定性和控制變形。在平面上按設定的挖土與設置支撐流程由一側向另一側推進，也可以由中部向兩側推進，但每一層作業(yè)作為一個工況考慮進行計算，忽略平面上流程的時間差對圍護結構受力的影響。有內支撐支護的基坑土方開挖對于平面面積很大的基坑，采用分層開挖、分層支護的方法在技術和經濟上都不太合理。由于支撐的長度很長，為了增大支撐剛度，需要加大支撐截面和側向支撐，使支撐的造價很高，而且一層平面的挖土量也很大，前后延續(xù)的時間比較長，這就需要在平面上加以劃分，可采用中心盆式開挖或中心島式開挖。中心盆式開挖是平面劃分的一種考慮，它結合將厚底板分設后澆帶的劃分，將平面分成兩個部分，中心部分先施工，此時先施工的面積比較小，而且具有放坡的余地，可以在坑內按照放坡辦法施工，在中心部分澆筑底板以及地下室的部分結構（如核心筒、剪力墻或柱）以后，再分層開挖四周的留土，分層將支撐連接到已建成的底板或地下室的構件上去。中心盆式開挖第一階段，放坡，澆筑中間部分地下室第二階段，對周圍部分采用分層開挖分層支撐方法施工底板地下室梁板支撐盆式開挖盆式開挖中心島（墩）式開挖

中心島（墩）式開挖是先分層開挖周邊土方，中間部分留置土墩，最后挖去中心土墩土方。整個的土方開挖順序，必須與支護結構的設計工況嚴格一致。要遵循開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖的原則。挖土時，除支護結構設計允許外，挖土機和運土車輛不得直接在支撐上行走和操作。為減少時問效應的影響，挖土時應盡量縮短圍護墻無支撐的暴露時間。一般對一、二級基坑，每一工況挖至規(guī)定標高后，鋼支撐的安裝周期不宜超過一晝夜，混凝土支撐的完成時間不宜超過兩晝夜。島式開挖組合型的開挖方案在方案設計時，可以根據(jù)工程的具體情況將上述幾種方法加以組合，以發(fā)揮各自的優(yōu)點，形成最經濟合理的方案?？梢栽诹⒚嫔辖M合，也可以在平面上組合。

立面組合主要是指為了減少圍護結構支承的開挖深度，將圍護結構頂面的標高壓低后形成上部是放坡，下部是支錨的組合斷面。圍護結構頂面標高壓低以后，可以減少圍護結構的工程量，減少支錨的數(shù)量；上部的處理方法視標高降低的數(shù)量和土質條件而定，以保持上部開挖面的穩(wěn)定為原則。如降低1m左右，可以不放坡，采用磚砌擋墻保護；如標高壓低較多，則可采取放坡的辦法，也可以采用噴錨護坡的辦法。立面組合的方案可以有效地減少基坑工程的難度，明顯降低造價。

立面組合平面組合是指在基坑的幾個側面采用不同的方法，根據(jù)各個側面場地寬余程度的不同，采取不同的方法。在場地比較寬敞的部位盡可能采用放坡的辦法，場地能容納重力式的地方盡量采用重力式擋墻，在實在放不下重力式擋墻的部位才采用排樁式。這樣做的目的是為了節(jié)省造價，但在技術上帶來了一定的困難，主要是在不同型式的結構連接處需要做好構造處理，這些部位往往是最薄弱的環(huán)節(jié)，也是最容易產生事故的地方。

深基坑土方開挖的注意事項

1．土方開挖順序、方法必須與支護結構設計工況一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。

2．防止深基坑挖土后土體回彈變形過大

3．防止邊坡失穩(wěn)深基礎的土方開挖，要根據(jù)地質條件(特別是打樁之后)、基礎埋深、基坑暴露時間挖土及運土機械、堆土等情況，擬定合理的施工方案。

4．防止樁位移和傾斜打樁完畢后基坑開挖，應制訂合理的施工順序和技術措施，防止樁的位移和傾斜。 5．配合深基坑支護結構施工 深基坑的支護結構，隨著挖土加深側壓力加大，變形增大，周圍地面沉降亦加大。及時加設支撐(土錨)，尤其是施加預緊力的支撐，對減少變形和沉降有很大的作用。 如支護結構設計采用盆式挖土時，則先挖去基坑中心部位的土，周邊留有足夠厚度的土，以平衡支護結構外面產生的側壓力，待中間部位挖土結束、澆筑好底板、并加設斜撐后，再挖除周邊支護結構內面的土。采用盆式挖土時，底板要允許分塊澆筑，地下室結構澆筑后有時尚需換撐以拆除斜撐，換撐時支撐要支承在地下室結構外墻上，支承部位要慎重選擇并經過驗算。實例1組合型的開挖方案工程名稱：上海東方明珠廣播電視塔地點：上海浦東基坑尺寸：基底面積2700m2，開挖深度12.5m，局部電梯井部位深度19.5m圍護結構：采用二次開挖，三級支護，二級降水的方案。先在地面設置第一級輕型井點，然后將基坑大開挖至－5.3m，放坡1:1.5，土坡采用細石混凝土護坡，在－5.3m基坑內進行沉樁和打設鋼板樁；沿坡腳布置第二級輕型井點，進行第二階段挖土，按先撐后挖原則設置二道內支撐，完成－12.5m的基坑開挖，最后對深坑進行第三級支護。

支撐情況：二道鋼支撐實測結果：邊坡水平位移不大于50mm，鋼板樁上口水平位移不大于50mm，下部位移較大，局部達400mm，立柱最大上拔量120mm比較造價：費用為常規(guī)深基坑施工的三分之一挖土速度：工期為常規(guī)深基坑施工的三分之一方案評述：對于場地周圍環(huán)境要求不高的基坑工程，在立面上采取放坡和鋼板樁支護相結合的方案，將深基坑轉化為開挖深度相對較淺的基坑，技術難度和工程量都有降低，從而縮短了工期，大幅度降低造價，這個方案的思路是可取的。

選擇圍護結構的類型

確定了開挖方案以后，根據(jù)開挖方案的要求選擇圍護結構，從總體來說，圍護結構按材料和施工方法大體分為三種類型，即水泥土攪拌樁、排樁式圍護結構和地下連續(xù)墻。選擇圍護結構時應考慮開挖深度、地質條件、地下水條件、施工條件和工程要求等因素綜合確定。

如按單方造價，連續(xù)墻每一立方米的費用明顯地高于排樁，這是因為連續(xù)墻施工設備的費用比較高的緣故，根據(jù)上海市1990年代的建筑工程預算定額，地下連續(xù)墻施工時成槽機設備的費用相當于灌注樁施工鉆機費用的2倍?？梢娫谶m宜于用排樁的場合采用地下連續(xù)墻是不經濟的，只有在開挖深度很大，環(huán)境要求特別高，采用排樁式圍護結構非常不合理時才采用地下連續(xù)墻作圍護結構；為了充分發(fā)揮地下連續(xù)墻的作用，提高經濟效益，將地下連續(xù)墻圍護結構兼作永久性結構的一部分是比較合理的方案。

SMW工法在水泥攪拌樁體內加勁性型鋼，形成組合結構的圍護結構墻體，這種在日本已成熟應用的方法稱為SMW工法，它組合了型鋼受力水泥土止水的各自優(yōu)點，截面比較小，適應性強。在我國推廣使用的主要障礙是型鋼造價高，一些單位致力于研究將型鋼在工后拔出的技術，已取得進展。

實例2型鋼-水泥土組合結構（SMW工法）工程名稱：上海申海大廈地點：上海海防路基坑尺寸：基底邊長30.65m×60.30m，基坑面積1798m2，開挖深度6.3~7m圍護結構：采用雙排攪拌樁內插H型鋼組合結構形式。H型鋼選用45號工字鋼，型鋼長12m，攪拌樁長度14m，采用直徑為700mm的雙軸攪拌鉆機施工。H型鋼按間隔布置，間距為1.0m?；禹敳吭O置鋼筋混凝土圈梁，圈梁寬1.2m，高1.0m支撐情況：二道直徑為580mm鋼支撐，圍檁采用槽鋼復貼鋼板。第一道支撐軸線標高-1.0m，第二道支撐軸線標高-4.0m。實測結果：對撐部位的墻體最大位移10.88~13.70mm,支撐薄弱部位的墻體最大位移26.65mm，鄰近水管最大沉降31.44mm,煤氣管最大沉降5.55mm方案評述：由型鋼和水泥攪拌樁組合而成的圍護結構具有抗彎能力，又能止水，且造價比較便宜，是一種有開發(fā)前景的圍護結構型式。由于我國經濟條件的制約，在地下室建成以后如何將型鋼方便地拔出成為普遍推廣使用這一結構型式的關鍵技術，近年來這方面的研究已有一定的進展。另一個技術關鍵是組合式圍護結構的設計計算方法，特別是對于型鋼和水泥土在受力條件下共同作用的機理，是合理設計組合結構的基礎，這一課題也已有進展。上述方案是一項試驗性工程，位于鬧市中心，基坑與相鄰建筑物及道路的距離都很近，現(xiàn)工程已經順利完成，型鋼也都已拔出，對相鄰建筑物和城市道路沒有造成損害，技術指標和經濟指標都達到了預期的要求。灌注樁加強的攪拌樁墻體在水泥攪拌樁墻體的兩側或一側加鉆孔灌注樁，形成組合斷面以實現(xiàn)對深度大于7m的深基坑采用無內支撐的重力式擋墻（改良的重力式擋墻）或簡易支撐的擋墻方案。開始時，在水泥土中加筋作為一種技術措施采用，用廉價的毛竹插入水泥土中。發(fā)展至采用鉆孔灌注樁加筋已經不是一種技術措施，而是一種組合結構，這種方案的最大優(yōu)點是造價便宜。但這種復合型的結構內力計算方法尚需進一步研究，鉆孔灌注樁的布置原則也需進一步明確。

實例3水泥攪拌樁墻體加鉆孔灌注樁工程名稱：上海新亞湯臣大酒店地點：上海浦東基坑尺寸：基底面積6000m2，開挖深度8.6m，局部開挖深度11.2m；圍護結構：寬度4.2~5.2m的重力式擋墻，墻身每隔3m設置一根直徑600mm的鉆孔灌注樁加強；支撐情況：在地面下2.5m處設置鋼筋混凝土環(huán)形支撐。實測結果：實測最大水平位移32mm方案評述：在水泥攪拌樁重力式擋墻中采用鉆孔灌注樁加強，并可以設置支撐以避免重力式擋墻位移過大的缺點；在8.6m開挖深度的基坑中，一般的排樁支護需要設置二道支撐，而在復合式的圍護結構中只需一道支撐，可以節(jié)省造價，且水平位移也不大。

雙排樁模型試驗由雙排鉆孔灌注樁和樁頂圈梁形成的

字形斷面，構成無支錨的懸臂式圍護結構，可用于較大的開挖深度而有寬敞的施工條件；這種結構型式的計算尚未形成統(tǒng)一的方法，國內曾經做過模型試驗，得到比較好的規(guī)律。模型樁采用直徑為30mm的黃銅管，樁長1.8m，單排樁距60mm，雙排樁的排距取為樁距的2倍和4倍，即120mm和240mm兩種。試驗得到的樁體水平位移曲線見圖，當開挖深度為1.4m時的樁頂水平位移值見表

。從圖示曲線可以看出，單排樁和雙排樁的變形曲線形態(tài)有很大的差別，由于樁頂剛性連接梁的制約，限制了樁頂?shù)霓D角，尤如剛架的變形。模型試驗數(shù)據(jù)充分說明了雙排樁可以有效地減少樁的水平位移。單排樁雙排樁，排距1.2m雙排樁，排距2.4m通過模型試驗對雙排樁的內力分析，得出不同排距的雙排樁彎矩分布圖如圖所示。當排距為120mm時，前排樁和后排樁的彎矩僅有一些數(shù)量的差別而沒有性質的差別；但排距為240mm的雙排樁前后樁樁身彎矩方向相反，樁的外側受拉，與前排樁有性質的根本區(qū)別，說明后排樁在樁頂受到由前排樁傳來的拉力，起了錨拉的作用而不是懸臂擋土的作用。模型試驗的結果顯示，雙排樁的排距是影響結構體系性能的重要因素，在排距較小時，前、后排樁共同作為懸臂樁承受荷載，能減少變形和內力的余地不大；當排距足夠大時，前、后排樁的作用及受力狀態(tài)不同，后排樁并不作為懸臂樁發(fā)揮作用，而起了拉錨的作用。因此對于不同排距的雙排樁，要根據(jù)結構特點的不同，采用不同的計算方法。后排樁發(fā)揮了拉錨的作用前、后排樁只起懸臂作用實例4雙排樁支護工程工程名稱：北京安外華僑公寓地點：北京安定門外大街基坑尺寸：長119m，寬21.9m，周長281.8m，開挖深度14.04m；圍護結構：東、北兩側先以1

0.6的坡度放坡開挖至－7.0m處，再做直徑為600mm的鉆孔灌注樁，雙排梅花形布置；樁長13.20m，樁間距2.0m，排距1.20m，樁嵌入土深度為5.56m；圈梁寬1800m，高500m；支撐情況：無支撐方案評述：

該項目采用雙排樁懸臂支護的方案，省去了土層錨桿，可以縮短工期一個月，節(jié)省工程造價50萬元。不失為一種具有新意的支護方案，在其它地方，也有過類似的設計，但不如北京在試驗研究的基礎上，設計概念清楚，提出了計算的方法，比較系統(tǒng)和完整。

組合型的重力式圍護結構由地下連續(xù)墻構成的T字形斷面或

字形斷面，成為自立式圍護結構。如上海耀華皮爾金頓浮法玻璃熔窯無支撐格形地下連續(xù)墻工程