高清PDF《基坑工程实例3 》龚晓南 主编 2010年

前言
一基坑工程发展中应注意的几个问题
随着城市化和地下空间开发利用的发展，我国基坑工程技术水平有了很大的提高。但应该看到，基坑工程事故多发以及设计不合理造成工程投资浪费两个现象仍然存在，需要我们继续重视。为了更好地交流基坑工程设计、施工领域的先进经验，在中国建筑学会建筑施工分会基坑工程专业委员会召开两年一次学术年会之际， 组织全国各地专家编写基坑工程实例，出版《基坑工程实例》系列丛书。每个工程实例- -般包括以下7方面内容:工.程简介及特点:工程地质条件(含土层物理力学指标表和一典型工程地质剖面);基坑周边环境情况(应含建筑物基础简况，管线、道路情况等)，根据需要附平面图;基坑围护平面图;基坑围护典型剖面图(1~2 个);简要实测资料和点评。2006 年和2008年已出版《基坑工程实例1》和《基坑工程实例2)，现结合厦门基坑工程会议出版《基坑工程实例3》。《基坑工程实例3》共收集34个工程实例，围护型式包括地下连续墙(墙一撑、墙一锚)支护、桩一撑(锚)支护、上部土钉下部桩锚(撑)护、部分土钉部分桩铺支护、(复合)土钉支护等多种型式，工程实例来自北京、上海、浙江、江苏、山西、陕西、甘肃、湖北、海南、青海、广东等省市。
在出版《基坑工程实例3)之际，笔者就基坑工程特点和抓主要矛盾、基坑工程事故原因分析、按稳定控制设计与按变形控制设计、常用围护型式分类及适用范围、承压水的.复杂性与控制、信息化施工与风险管理、基坑围护设计注意事项等几个问题谈谈笔者的意见，望能得到广大同行指正。
1基坑工程特点和抓主要矛盾

笔者曾在《深基坑工程设计施工手册》(中国建筑工业出版社，1998) 一书中指出基坑工程具有8个特点: (1) 基坑围护体系多数是临时结构，与永久性结构相比，设计考虑的安全储备较小;(2)场地工程地质条件和水文地质条件对基坑工程性状具有极大的影响，基坑工程具有很强的区域性: (3) 基坑工程设计与周围环境条件密切相关，在城区和在空旷区对基坑围护体系的要求差别很大; (4) 基坑围护设计不仅涉及土力学中稳定、变形和渗流三个基本课题，而且基坑围护结构受力复杂，因此要求设计人员不仅应具有较好的岩土工程分析能力，还应具有较好的结构工程分析能力; (5)土压力作为作用在围护结构上的主要荷载，其影响因素较多且很复杂; (6)基坑空间形状对围护体系受力具有较大影响，考虑到土体又具有蠕变性，因此基坑工程时空效应强; (7)基坑挖土顺序和挖土速度对基坑围护体系受力具有很大影响，围护设计应考虑施工条件，并应对施工组织提出要求，基坑工程应实行信息化施工; (8) 基坑围护体系的变形和地下水位下降都可能对基坑周围的道路、地下管线和建(构)筑物产生不良影响，严重的可能导致破坏，基坑工程设计和施工一定要重视环境效应。

基坑性状影响因素很多，主要有场地工程地质和水文地质条件、周边环境条件、基坑开挖深度、平面形状和面积大小。基坑围护设计中一定要学会抓主要矛盾。例如要认真分析该基坑围护的主要矛盾是围护体系的稳定问题，还是需要控制围护体系的变形问题，基坑围护体系产生稳定和变形问题的主要原因是土压力问题，还是地下水控制问题。以杭州城区为例，工程地质分区主要有两类:一类是深厚软粘土地基，另一类是砂性土地基。两类地基地下水位都很高，但由于土的渗透系数相差很大，土中水的性状截然不同。深厚软粘土地基中的基坑主要要解决土压力引起的稳定和变形问题，该类地基中基坑工程事故往往是工程技术人员对作用在挡墙上土压力估计不足而造成。而砂性土地基中的基坑围护主要问题:是地下水控制，该类地基中基坑工程事故往往是I程技术人员未能对地下水进行有效控制而造成。
2基坑工程事故原因分析
基坑工程事故可以分为两大类:一是围护体系失稳产生破坏;二是围护体系变形过大，致使周围道路、管线、建(构)筑物等产生破坏。若基坑周围没有道路、管线、建(构)筑物等，围护体系变形大- .点应是允许的，此时变形稍微大- -点不会引起事故。但一定要清楚认识到，随着围护体系变形的发展，围护体系中的内力将不断产生重分布，务必要保证在发生较大变形时，围护体系是安全的。笔者认为:杭州“11. 15”地铁基坑坍:塌事故就是超挖等原因引起地连墙在靠近开挖面附近向基坑内变形过大，导致上下几道支撑内力产生重分布，有的增大，有的减小，最上一道支撑轴力可能产生拉力，加上钢管支撑体系设计、施工不合理，发生破坏，进而导致地连墙产生位移并折断。
引发基坑工程事故的原因也可以分为两大类:一是土，二是水。前一类主要是低估了作用在围护体系上的土压力和高估了土的抗剪强度，后一类 是未能控制好地下水。哪- -类是主要原因，主要取决于工程地质条件。前面以杭州城区为例，按工程地质可分两大类:深厚软粘土地基和砂性土地基。深厚软粘土地基中引发基坑工程事故的原因主要是土，而砂性土地基中引发基坑工程事故的原因主要是水。笔者最近见到北京-单位对北京约30年来的地铁施工事故进行调查分析，得出大部分事故由水引发。与杭州不同，北京地下水位很低，为什么大部分事故由水引发?原来北京地区地下水分布很复杂，地下水管漏水也常会引发事故，真有的难以设防。现在基坑愈挖愈深，是土压力难挡，还是地下水难控制?我想结论是明确的，挡土压力容易，控制地下水较难。
造成基坑工程事故的原因来自工程勘察、设计、施工和监测几个方面。只有认真做好工程勘察和监测，强调概念设计，实施信息化施工，才能有效杜绝基坑工程事故发生。多数基坑工程事故的原因来自设计和施工，特别是来自不合理设计。
3按稳定控制设计 与按变形控制设计
当基坑周围空旷，如市政道路、地下管线、周围建(构)筑物在基坑工程影响范围以外，允许基坑周围地基土体产生较大变形时，基坑围护设计可按稳定控制设计:当基坑紧邻市政道路、管线、周围建(构)筑物，而不允许基坑周围地基土体产生较大变形时，基坑困护设计应按变形控制设计。
按稳定控制设计只要求基坑围护体系满足稳定性要求，允许产生较大的变形:而按变形控制设计不仅要求围护体系满足稳定性要求，还要求围护体系变形小于某- -控制值。 由于作用在围护结构上的土压力值与位移有关，在按稳定控制设计中和在按变形控制设计中，作为荷载的土压力设计取值是不同的。在选用基坑围护型式时应明确是按稳定控制设计，还是按变形控制设计。当可以采用按稳定控制设计时，采用按变形控制设计可能增加工程投资，而当需要采用按变形控制设计时，采用按稳定控制设计就可能对环境造成不良影响。
按变形控制设计中，基坑围护变形控制量不是愈小愈好，也不宜统- .规定， 应以基坑变形不会影响周围市政道路、地下管线、建(构)筑物的正常使用为标准，合理确定变形控制量。
根据基坑周边环境条件，判断应该采用按稳定控制设计，还是按变形控制设计，至今尚未引起充分重视，或者说尚未提到理论的高度。现有规程、规范、手册以及设计软件均未能从理论高度给予区分，多数有经验的设计师是通过综合判断调整设计标准来区分的。笔者认为我国已有条件推广根据基坑周边环境条件确定采用按稳定控制设计，或按变形控制设计的设计理念，进一步提高基坑围护设计水平。
4常用围护型式分类及适用范围
工程中应用的围护型式很多，在围护型式分类中要涵盖所有围护型式是困难的，笔者将其分为下列四大类.
一、放坡开挖及简易支护
包括: 1)放坡开挖: 2)放坡开挖为主，坡脚辅以短桩、隔板及其他简易支护;3)放坡开挖为主，辅以喷锚网加固等。
二、加固边坡土体形成自立式围护结构
包括: 1)水泥土重力式围护结构; 2)加筋水泥土墙围护结构; 3)土钉墙围护结构.4)复合土钉墙围护结构; 5) 冻结法围护结构等。
三、挡墙式围护结构
挡墙式围护结构主要可分为悬臂式挡墙式围护结构、内撑式挡墙式围护结构和拉锚式挡墙式围护结构三类，另外还有内撑与拉锚相结合等形式。
常用挡墙形式有:排桩墙、地下连续墙、板桩墙以及加筋水泥土墙等。

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