深基坑支护技术现状及发展趋势.doc

深基坑支护技术现状及发展趋势李钟 （中建一局西诺公司，北京） 1 基坑工程发展概况 基坑工程是一个古老而又有时代特点的岩土工程课题。放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。人类土木工程活动促进了基坑工程的发展。特别是到了本世纪，随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，出现的问题也越来越多，促使工程技术人员以新的眼光去审视基坑工程这一古老课题，使许多新的经验和理论的研究方法得以出现与成熟。 在本世纪30年代，Terzaghi等人已开始研究基坑工程中的岩土工程问题。在以后的时间里，世界各国的许多学者都投入研究，并不断地在这一领域取得丰硕的成果。基坑工程在我国进行广泛的研究是始于80年代初，那时我国的改革开放方兴未艾，基本建设如火如荼，高层建筑不断涌现，相应地基础埋深不断增加，开挖深度也就不断发展，特别是到了90年代，大多数城市都进入了大规模的旧城改造阶段，在繁华的市区内进行深基坑开挖给这一古老课题提出了的新的内容，那就是如何控制深基坑开挖的环境效应问题，从而进一步促进了深基坑开挖技术的研究与发展，产生了许多先进的设计计算方法，众多新的施工工艺也不断付诸实施，出现了许多技术先进的成功的工程实例。但由于基坑工程的复杂件以及设计、施工的不当，工程事故发生的概率仍然很高。 任何一个工程方面的课题的发展都是理论与实践密切结合并不断相互促进的成果。基坑工程的发展往往是一种新的围护型式的出现带动新的分析方法的产生，并遵循实践、认识、再实践、再认识的规律，而走向成熟。早期的开挖常采用放坡的形式，后来随着开挖深度的增加，放坡面空间受到限制，产生了围护开挖。迄今为止，围护型式已经发展至数十种。从基坑围护机理来讲，基坑围护方法的发展最早有放坡开挖，然后有悬臂围护、内撑（或拉锚）围护、组合型围护等。放坡开挖需要有较大的工作面，且开挖土方量较大。在条件允许的情况下，至今仍然不失是基坑围护的好方法。悬臂围护是指不带内撑和拉锚的围护结构，可以通过设置钢板桩或钢筋混凝土桩形成围护结构。它也可以通过对基坑周围土体进行南改良形成，如水泥土重力式挡墙结构。为了改善悬臂式围护结构的受力性能和变形特性，满足较深基坑的支档土体要求，发展了内撑式围护和拉锚式围护结构。为了挖掘围护结构材料的潜在能力，使围护结构形式更加合理，并能适合各种基坑形式，综合利用“空间效应”，发展了组合型围护型式。 围护结构最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及通过地基处理方法采用水泥土挡墙、土钉墙等。钢筋混凝土桩设置方法有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩和预制桩等。 2 我国深基坑工程的主要特点及存在的主要问题 基坑是建筑工程的一部分，其发展与建筑业的发展密切相关，而深基坑是充分利用土地资源的方式之一。由于我国地少人多，人均占有土地还不及全世界人均占有土地的l/10，为节约土地，向空间要住房，向旧房要面积，许多高层建筑拔地而起。据不完全统计，19801989年10年间，我国新建高层建筑1000余幢，l9901999年l0年间，全国新建的高层建筑超过9000幢。适当发展多层和高层，向空中和地下发展，是解决我国土地资源紧张的条重要出路。 随着城镇建设中高层及超高层建筑的大量涌现，深基坑工程越来越多。同时，密集的建筑物、大深度的基坑周围复杂的地下设施，使得放坡开挖基坑这一传统技术不再能满足现代城镇建设的需要，因此，深基坑开挖与支护引起了各方面的广泛重视。 尤其是90年代以来，基坑开挖与支护问题已经和正在成为我国建筑工程界的热点问题之一。基坑工程数量、规模、分布急剧增加，同时所暴露的问题也很多。总体来看，目前我国基坑开挖与支护状况具有以下特点： a基坑越挖越深 或为了使用方便，或因为地皮珍贵，或为了符合建管规定及人防需要，建筑投资者不得不向地下空间发展。过去，即使在大城市建l2层地下室，也不普遍，中等城市更为少见。现在在大城市、沿海城市，尤其是特区，地下34层已很寻常，56层也有。因此。基坑深度多大于10m。 b工程地质条件越来越差 城市建设不象水电站、核电站等重要设施那样，可以在广阔地域中选择优越的建设场地，只能根据城市规划需要，随遇而安，因此，地质条件往往较差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。有些开发区位于填海、填湖、淤河、泥塘或沼泽地，工程地质条件十分复杂。 c基坑四周已建或在建高大建筑物密集或紧靠重要市政设施大兴土木不仅要确保本身基坑稳定，更不能殃及池鱼。 d基坑围护方法多 诸如人工挖孔桩、预制桩、深层搅拌桩、地下连续墙、钢支撑、木支撑、砂袋堆撑、拉锚、抗滑桩、注浆、喷锚网支护法，各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护法以及土钉墙法等等，应有尽有，各显神通。 e基坑工程事故多：此问题目前在建筑工界显得异常突出，以致很难举出哪个地区、哪个大城市或特区已建基坑丁程近年来不出毛病的例子。地质条件较好的地区（如北京）出毛病，地质条件差的地区（如上海、海口、惠州等）更出毛病；坑浅的出毛病；坑深的更出毛病。有的地区基坑工程成功率大体仅为1/3，另有2/3是出了丁程事故的，或多少有毛病的。其结果是，给国家造成巨大经济损失，影响居民安定生活，造成市政交通堵塞，危及四邻安全，投诉四起，新闻跟踪，打不完的官司，址不完的皮，做不完的检查，开不完的事故分析会，使有关勘察、设计、施工、监理工程技术人员及质检、建管部门压力如山； 综合起来，目前存在的主要问题有以下几个方面： a深基坑技术有待尽快发展提高，以适应当前工程的需要 当前深基坑开挖支护工程已发展到以深、大、复杂为特点的新时期，特别是沿海地区，地下水位较高，深基坑工程施工工艺的改进等问题，均有待于进一步的研究和尽快发展。 b一些基坑工程设计质量较低，是发生事故的主要原因 一些部门误认为深基坑开挖支护工程是施工部门的事，无需设计资质，设计院及岩土工程部门介入较少，设计大多是由施工单位自己完成、由于设计人员的技术水平参差不齐，参数取值、计算方法无章可循，使一些工程设计缺陷多、隐患较大，盲目挖潜，以致造成安全储备过低，发生严重工程事故，或盲目增加安全系数造成严重浪费。 c施工混乱，管理不力，对属于岩土工程的地下施工项目，资质限制不严格，基坑支护工程转手承包较为普遍，少数施工单位不具备技术条件，人力、物力等基本素质较差，为了追求利润或为迁就业主，随意修改工程设计，降低安全度。现场管理混乱，以致出现险情时惊慌失措。 d质量检验方面也有不少问题 基坑支护结构的质量检测、验收方法也无章可循，给基坑支护结构的质量监督和质量评价带来困难，没有针对基坑支护工程特点建立竣工验收的质量管理体系，检测部门资质混乱。 e深基坑工程对工程勘察有特殊要求基坑工程勘察工作十分重要，但许多勘察单位常常忽略对基坑环境地质的勘察，专门针对基坑的工程地质及水文地质的勘察重视不够，对各种计算参数的试验方法及取值也缺乏科学性或不符合现场实际情况，对于费时费力的现场试验及原位测试工作较少进行，有些勘察深度和勘察点的布置不符合基坑工程要求，以致给设计、施工带来困难和隐患。 f监理工作的问题：目前监理工作在人力、技术等方面还很不适应深基坑工程的特殊要求，要把对基坑工程的监理作为整个建筑工程监理的一个重点。 3 深基坑支护的目的与要求 a确保坑壁稳定，施工安全； b确保邻近建筑物、构筑物和管线安全； c有利于挖土及地下室的建造； d支护结构施工方便、经济合理。 4基坑支护体系的选择原则 支护体系的选用原则是安全、经济、方便施工，选用支护体系要因地制宜。 安全不仅指支护体系本身安全，保证基坑开挖、地下结构施工顺利，而且要保证邻近建（构）筑物和市政设施的安全和正常使用。 经济不仅是指支护体系的工程费用，而且要考虑工期，考虑挖土是否方便，考虑安全储备是否足够，应采用综合分析，确定该方案是否经济合理。 方便施工也应是支护体系的选用原则之一。方便施工可以降低挖土费用，而且可以节省工期、提高支护体系的可靠性。 一个优秀的支护体系设计，要做到因地制宜，根据基坑工程周围建（构）筑物对护体系变位的适应能力，选用合理的支护型式，进行支护结构体系设计。相同的地质条件，相同的挖土深度，允许围护结构变位量不同，满足不同变形要求的不同的支护体系的费用相差可能很大。优秀的设计，应能较好地把握支护结构安全变位量，使支护体系安全，周围建筑物不受影响，费用又小。 支护体系一般为施工过程中临时构筑物，设计中不宜采用较大的安全系数，但适当的安全储备还是需要的。安全系数取1.0，对一个工程不一定出问题；但宏观地看，对一个地区，工程事故数量就可能不少。从安全与经济两方面考虑，可以在采用较小的安全储备条件下，在施工过程中加强监测，并备有应急措施，以保证在事故苗头出现时，采取措施，确保安全施工。 一般讲，软粘土地基中基坑工程要侧重处理支护体系围护结构的稳定性问题，或者说处理好挡土问题；地下水位较高的砂性土地基中基坑工程要侧重处理好水的问题，如何降低地下水位，如何设置好止水帷幕，软粘土地基中基坑工程支护体系失稳往往是支护结构失稳。引起支护结构失稳的原因很多，有设计方面的原因，也有施工方面的原因，也有对地质条件了解不清楚的原因。但原理性错误，也经常遇到。渗透性较大的地基中基坑工程支护体系失败往往是水的问题未处理好。要根据地基土质情况合理选用支护体系。 5深基坑支护结构分类支护结构分挡土（挡水）及支撑拉结两部分，而挡土部分因地质水文情况不同又分透水部分及止水部分。透水部分的挡土结构须在基坑内外设排水降水井，以降低地下水位。止水部分挡土结构主要不使基坑外地下水进人坑内，如作防水帷幕、地下连续墙等，只在坑内设降水井。 6典型支护结构特性及适用条件典型支护结构的特性及适用条件表2（a）序号挡土结构名称特性适宜地质条件 防水抗渗 施工造价工期较适宜采用条件 1钢板桩锁口U形Z钢板桩整体性，刚度较好，一次投 入钢材多 软土、淤泥及淤泥质土 咬口好能止水重重复使用时止水较差难于打入砂卵石及砾石层，拔桩留有孔洞须处理，重复使用要修整，施工有震动噪音如能拔出重复用日造价省，否则用钢量大造价高较长软土、淤泥质土地区且水位较高多用，并能拔出重复使用，如上海各高层建筑深2H型钢桩加横挡板 整体性差，如各桩间以型钢拉结，则可克服桩与桩间变形不均，一般与锚杆配合拉结，效果好。 粘土、砂土及砂卵石土 地下水位高时须降水，抗渗不好打桩有震动噪音砾石层难施工，拔桩留有孔洞需处理。H型钢桩须拔出，造价省，否则浪费大较快适于粘土砂土地区桩要拔出，如天津使用效果好3地下连续墙 整体性好，刚度好，可以按平面设计成任何形 状，施工较困难，需有泥浆循环处理 各种地质、水位条件皆适宜 防水抗渗性能好需有大型机械设备，现场筑泥浆循环设施，单元接头要处理好贵慢适宜于任何土质及水位。应发挥挡土、抗渗及承重三种功能为佳，北京、上海、广州皆有实际工程施工实例4桩排式连续墙整体性及刚度较地下连续墙差，但用钻孔机即可施工，简便易行除砾石层外各种土层皆适宜需采用防水抗渗措施，否则止水性差施工机具简单用钻孔机即可，要增加小桩注化学防水剂，以抗渗省较快适宜挡土，抗渗两种功能的各类土层。上海、广东皆有施工实例5间隔钻孔桩加钢丝网水泥墙在桩上必须筑钢筋混凝土连梁以调各桩间的位移变形，并增强整体性能粘土、砂土、粉土及砂卵石、地下水位低的地区地下水位高时须降水，不抗渗施工简单，无震动噪音。基坑浅可按自立(悬臂)，深时可与拉梁，锚杆配伍省快在粘土、砂土、粉土地下水位低地区最适宜，施工简单快速在北京地区大量采用6双排桩前排加钢丝网水泥桩上必须筑钢筋混凝土扁圈梁或单桩斜梁拉结，使双排桩顶形成门式，有位移变形小的效果。粘土、砂土、粉土、砂卵石、地下水位低地区地下水位高时须降水，不抗渗施工简单无震动、噪音很省快由于双排校刚度大，位移小可用在基坑较深时，不用拉结和锚杆，比单排桩既省且快，是北京地区新发展的挡土结构。7桩墙合一半逆作法挡土桩墙须建在建筑物地下室的轴线上，施工时自上向下，利用地下室梁板作为支撑，一层层向下，半逆作方法粘土、砂土、粉土、砂卵石、地下水位较低的地质地下水位高须降水，抗渗不好施工简单易行，桩及地下墙皆须作防水抗渗措施，挖土作业较困难较省较慢适宜于防水抗渗要求不高的建筑如地下车库等8深层搅拌水泥土挡墙整体性、刚度较好。墙内可加钢筋或劲性工字钢，墙厚可按设计确定软土、淤泥质土好需深层搅拌机械，施工较容易墙厚则较费较长上海某地下车库挖深5.56.7m，墙厚3.24.7m9拱型支挡结构将基坑挡土结构用破拱形(闭合拱或非闭合拱)或用搅拌桩、灌注桩形成拱中拱结构，(连拱式)也可形成拱圆与直墙结合的支挡结构。砂土、粘土、粉土等边砌筑边浇注混凝土，边开挖省较快深圳一些工程采用此种挡土结构效果好，造价低典型支护结构特性及适用条件表2（b）序号挡土结构名称特性适宜地质条件施工条件造价工期较适宜采用条件自立式挡土结构（悬臂式）各种挡土结构包括（钢板桩H型钢桩、灌注桩、地下连续增等）要据地质条件计算，采用悬臂深入地层嵌固多少，抗弯能力等，是否合作经济，如不宜则需支撑、拉结或用锚杆等软土地区一般悬臂为3m左右，粘土砂土地区可达6m左右施工比有支撑拉结简单，但灌注桩、双d排桩、桩顶要领联结圈梁较省较快软弱土淤泥土地区用钢板桩，挖深23ml用地下连续墙45m，粘土沙土地区，用灌注桩悬臂可达6m左右，用双排灌注桩可达8m左右锚杆与挡土结构与挡土结构连结，锚入地下利用地层的锚固力，平衡挡土结构所受的土压力，水压力用钢筋或钢铰线作主筋软土、淤泥质土锚固力小，土锚固力大要有锚杆机械及灌浆设备较费一层锚杆尚快，多层锚杆较慢适用于各种土层钢板桩与支撑体系在基坑内支撑有水平横撑及斜撑，常与钢板桩为伍在软土地区使用不能采用钳杆时用钢支撑支撑施工较困难，挖土亦较困难较费长在软土、淤泥质土与钢板桩配合使用，如上海深基坑使用效果较好地面拉结与挡土结构在地面有开阔条件可作，仅能筑一道，一般用钢筋予应力拉紧或用花兰螺丝拉紧砂土、粘土地区较好，软土区差不用机械设备，较方便较省较快与灌注桩、H型钢桩配合并在地面较宽阔地拉结逆作法施工以地下室主体工程的梁板作文撑，自上向下施工，挡土墙变形小，安全，省临时支护结构，接头处理较困难各种地质皆适宜可以立体交叉作业，要筑临时中柱中承受上部荷载要做好梁板施工和挖土施工方案及梁柱节点处理较省较快逆作法为较先进施工法，立体交叉作业复杂，事先组织好施工方案的实践，如上海电讯大楼，天津华联商厦工程施工取得较好效果土打墙挖一层土做一排土钉，做法与锚杆作业相仿，数量大，有用锚杆机沙土、粘土、粉土等洛阳铲或专用机具施工，应与挖土配合好省较快适宜土质，采用专用机具施工快，深度可筑到10m，费用省 7 基坑止水、降水体系和排水措施 71 概述 为了保证土方开挖和地下室施工处于“干”状态，常需要通过降低地下水位或配以设置止水帷幕使地下水位在基坑底面0.51.0m以下。降低地下水位也有利于基坑围护结构的稳定性，防止流土、管涌、坑底隆起引起破坏。对于渗透性很小的地基也可既不降低地下水位也不设置止水帷幕，在基坑开挖过程中产生的少量积水采用明沟排水处理。 水泥土重力式围护结构、地下连续墙围护结构和冻结法围护结构本身又是止水帷幕；而排桩墙围护结构等则需要另外设置止水帷幕以共同形成挡土和挡水的基坑围护体系。 目前在基坑工程中应用较多的止水惟幕有三种形式：深层搅拌法水泥土止水帷幕，高压喷射注浆法水泥土止水帷幕和素混凝土地下连续墙止水帷幕。 除设置竖向止水推幕外有时还需设置水平向止水帷幕，以防止流土、坑底隆起等造成破坏。当有承压水时，更应重视。 降低地下水位常采用井点降水。常见的有单（多）层轻型井点，喷射井点和深井井点降水等。 72 止水帷幕及适用条件 试验表明水泥掺合量为10%的水泥土渗透系数比原状土渗透系数小两个数量级以上，在基坑围护体系中常采用水泥土止水帷幕截水。深层拌搅拌法水泥土止水帷幕视土层条件可采用一排、两排、或数排水泥搅拌桩相互叠合形成。相邻水泥搅拌桩可搭接100mm左右。深层搅拌法水泥土止水帷幕适用于粘土、淤泥质土和粉土地基高压喷射注浆法水泥土止水帷幕一般有两种形式：单独形成止水帷幕，采用单排旋喷桩相互搭接形成；或采用摆喷法形成：与排桩共同形成止水帷幕。高压喷射注浆法水泥土止水帷幕适用于粘土、淤泥质土、粉土、砂土及碎石土等地基。 采用深层搅拌法形成竖向水泥土止水帷幕比采用高压喷射注浆法费用低，故能采用深层搅拌法形成水泥土止水帷幕的应优先考虑。高压喷射注浆法的优点是透用范围广。有时也采用素混凝土地下连续墙止水帷幕，常采用冲水成槽，素混凝土地下连续墙壁厚常为200300mm。有的基坑工程需封堵坑底以下的地下水，防止地下水冲破基坑底部土层涌人基坑或出于抗浮问题的考虑，就需设置水平向止水帷幕。水平向止水帷幕常采用高压喷射注浆法或深层搅拌法形成。若基坑内已有工程桩，因深层搅拌无法与工程桩密贴，故不能采用深层搅拌法。根据坑底浮力、或承压水的顶托力、整体稳定、抗坑底隆起分析确定封底水泥土厚度。 73 降、排水措施及适用条件 在基坑工程中，通过降、排水，使基坑土方开挖过程中，地下水位保持在基坑底以下0.51.0m。若有承压水，应使深部承压水不致引起坑底突涌破坏。在降、排水过程中应不影响邻近建筑物及地下管线的正常使用。降水措施常用并点降水。并点降水可根据基坑范围、开挖深度、工程地质条件、环境条件等合理选择井点类型。常用井点类型有单（多）层轻型井点、喷射井点、深并井点和电渗法。它们的适用范围如表3所示。井点类型及适用范围表3井点类型土层渗透系数（cm/s） 降低水位深度(m)单(多)层轻型井点1.0*10-45.0*10-236(612)喷射井点1.0*10-45.0*10-2820深井井点3*10-315电渗法1.0*10-46注：括弧中数值适用于多层轻型井点。 为了使基坑开挖过程中基坑周围地下水位下降较小，以避免地下水位下降对周围建筑物和地下管线的影响，有时需设置回灌井点。 74降水环境效应 基坑工程中降水可能引起较大范围内地下水位下降，特别是没有设置止水帷幕的情况，地下水位下降将引起地面沉降。由于地下水位下降成漏斗状，地面沉降常常是不均匀的，将对基坑周围建筑物、道路和地下管线带来不良影响，严重的可导致道路破裂、建筑物和地下管道破坏，影响使用。 8 深基坑开挖与支护工程程序 为达到深基坑支护的目的和要求，深基坑开挖与支护工程一般应遵从下图所示的程序。 9基坑工程监测 基坑工程监测是基坑工程施工中的一个重要的环节，组织良好的监测能够将施工中各方面信息及时反馈给基坑开挖组织者，根据对信息的分析，可对基坑工程围护体系变形及稳定状态加以评价，并预测进一步挖土施工后将导致的变形及稳定状态的发展。根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，以制定进一步施工策略，实现所谓信息化施工。在基坑工程中需进行的现场测试主要项目及测试方法如表4所示。监测项目和测试方法表4监 测 项 目测 试 方 法地表、围护结构及深层土体分层沉降地表、围护结构及深层土体水平位移建（构）筑物的沉降及水平位移建（构）筑物的裂缝开展情况建（构）筑物的倾斜测量孔隙水压力地下水位支撑轴力及锚固力围护结构上土压力水准仪及分层沉降标经纬仪及测斜仪水准仪及经纬仪观察及测量经纬仪孔压传感器地下水位观察孔钢筋应力计或应变仪土压力计 10深基坑工程事故分析 造成深基坑工程事故的原因可以概括为以下几个方面： 101 实际的主动土压力大于设计值，支护结构产生较大变形。 1011 支护结构土压力计算简图选择不当，与实际受力状况相差过大。支护结构的设计对运土车辆活荷载、施工荷载等考虑不足或漏算，导致实际的地面荷载增大，主动土压力变大，支护结构变形过大，地面开裂，甚至基坑坍塌。 1012 基坑周围严重堆载。由于施工现场狭窄，挖出的土方，大量的建筑材料如钢筋、管材堆放在基坑边，形成基坑周围地面超载，使支护结构过大变形或破坏。 1013 违犯规程作业。如大型挖土机工作时离桩顶距离太近，并且反铲挖土，使桩顶严重超载。 1014 地面防水措施不利，大量的地面水渗下，或者地下管道渗漏，使地基土的含水量增大，粘聚力和内摩擦角降低，土的侧压力增大，造成基坑支护结构严重变形或破坏。 102 降水、排水措施不当，导致支护结构失效。 （1）基坑开挖时，未作止水帷幕，在基坑内大面积降水，引起基坑周围一定范围内的地基土随着降水漏斗曲线的形成而产生不均匀沉降，使周围建筑物、道路及地下管线等设施下沉，开裂或严重破损。 （2）止水帷幕的设计未充分考虑场地的地质条件和基坑的不同开挖深度，采用同一长度的单头单排水泥土搅拌桩阻水，并且搅拌桩不穿透粉细砂层，造成基坑内严重漏水或支护桩失效。 103 对地基保护、处理不当，导致支护结构失效。 页岩地基，深基坑开挖时坑壁强度很高但由于未及时封闭岩面，使页岩失水风化，质地变得松散，导致锚固体拔出，支护体失效。 104 淤泥地基发生触变，基坑支护结构产生破坏。 （1）在淤泥或饱和软粘土场地，采用锤击式预制钢筋混凝土桩作为工程桩及支护桩，布桩密，锤击数多，使地基土严重扰动，孔隙水压力急剧上升，短时间内不能消散，土体产生触变，强度迅速下降，桩体挠曲，甚至断裂。 （2）在淤泥或饱和软粘土场地，不降水开挖基坑，由于挖土、运土设备的扰动，土体抗剪强度下降，使基坑周围土产生滑动，导致支护桩向基坑方向位移。 105 锚杆失效，支护结构发生较大变形。 （1）锚杆设计的位置不当，使得支护桩抗力不足，引起支护结构大变形，甚至断桩。 （2）由于地面排水措施不当，大量雨水渗透使地基土的粘聚力和内摩擦角值下降，锚杆的锚固力降低，导致锚杆失效。 （3）由于地基土的冻胀作用，使锚杆的锚固力下降。 （4）机械振动使地基土内孔隙水压力上升，有效应力下降，从而使砂土液化，粘性土产生触变，降低锚固力。 106 基坑土体稳定性不足，引起土体破坏。 （1）支护结构插入坑底土体中的深度不够，被动土压力不足，使支护结构稳定性差，产生位移。甚至基坑坡脚滑动，坑底土体大面积隆起，引起整体滑动。 （2）在饱和粉细砂场地的基坑内降水，土体因坑底的管涌而失稳。 107 支撑结构布置不合理，导致支护结构大变形。 （1）基坑平面尺寸较大，采用钢管内支撑时，由于钢管的细长杆压曲变形，使支护结构产生位移，基至破坏。 （2）支撑的支点数少，联接不牢固，甚至挖土机在其上工作，使得支撑杆下挠，产生弯曲变形，达一定程度后，丧失支掌作用，对基坑稳定造成严重威胁。 （3）头道支撑位置太低，使支护结构顶部位移过大。 （4）支撑间距设计过疏，使支撑产生过大的弯曲变形。 108 支护结构设计时，安全储备太小。 为了节约，过大地折减土压力值，减少支护结构的配筋，在基坑周围土质条件发生不利的变化时，导致支护结构过大变形，甚至破坏。 109 由于暴雨、管道漏水等原因，使基坑外侧地下水位突然增高，作用在支护结构上的侧向静水压力增大，导致支护结构过大变形，甚至破坏。 1010相邻工程的不利影响。 相邻基坑同时施工，一个基坑开挖，一个基坑打桩，由于打桩速度快，产生超静孔隙水压力，造成严重的侧向挤土作用，使相邻基坑的支护桩位移，甚至断裂破坏。 1011 施工质量差，引发事故 （1）灌注桩浇注质量差，使桩体达不到设计要求，基坑开挖后，桩体断裂。 （2）由于防水注浆工艺不完善，使得水泥土搅拌施工质量差，起不到阻水作用。基坑开挖后，产生严重的渗水漏水现象，桩间土流失，导致周围地面严重的不均匀沉降。 1012 施工管理水平低，造成事故。 （1）施工单位监测技术落后，或根本未进行施工监测，支护结构由小位移发展到大变形，最后造成事故。 （2）施工单位对监测数据分析不够，出现危险信号时，不能及时作出正确处理对策，采取适当的应急措施，从而召致灾难。 （3）施工时，随意改变设计意图，不严格遵守施工程序，使施工现场处于混乱状态，从而造成事故。 1013 由于突发性的地震、洪水以及大面积滑坡等自然灾害的发生，造成深基坑支护结构的严重破坏。 1014 土的冻胀影响 土冻结时，土中原有水分冻结成冰，并且在冻结过程中未冻结部分的水分不断向冻结峰面迁移、聚集，水分结冰致使体积膨胀，这种现象称为土的冻胀作用c在湿土冻结时，因水分迁移、相变等，致使土的体积的膨胀，而对支护结构产生的作用力称为冻胀力。当地层处于无水源补给的所谓“封闭系统”时，其冻胀力一般不大；当处于有水源补给（如地表生活用水或地下管道渗漏补给）的所谓“开敞系统”时，冻胀力就可能成倍增加，并转变为对支护结构的附加应力。此时对支护结构的破坏影响最大，甚至破坏。另外，冻土在融化过程中还会产生融陷现象，而融陷就会对原有的支护结构的完整性产生影响，为支护结构的失效留下隐患。 当然，上述每个原因，只是造成某个深基坑事故的一个主要方面。一般来说，每个深基坑事故都是由许多不利因素组合在一起而共同引发的，这与深基坑工程的设计、施工、工程监测及工程管理密切相关，不能以简单的方式处理复杂的深基坑事故，这是十分重要的。 11 北京地区基坑支护的主要型式 111 北京平原地质特征 北京市位于北京平原。北京平原区第四纪堆积物按其成因类型，在山麓地带分布有残积、坡积、洪积物，平原区以洪积、冲积物为主，并有零星分布的湖沼堆积物和风积物。在城镇所在地区，表层堆积有较厚的人工填土。在顺义、夏垫等地钻孔中，发现有第四纪早期的浮游有孔虫、沧泡球虫和海绵角针等海相化石群，证明第四纪早期海水曾进入北京平原。 第四纪岩相分布，由山麓向平原具。有明显的过渡现象。在平原与山地交界地带分布有漂石、卵石、碎石、粘性土或黄土层，在各大河流洪积扇形地顶部，以厚层粗粒相砂、砾、卵石层逐渐过渡到以砂、粘性土为主。砾、卵石层距地表渐深，同时砾、卵石和细颗粒砂、粘性土相互夹层也渐增多。在河流及两岸地势低平的河漫滩和湖沼洼地，以及一些河流故道范围内，上部多为全新世新近沉积。在各条河流出山后的上游河段上，沉积物以卵、砾石为主，愈向下游，颗粒愈细，即由卵、砾石层砾石、砂与粘性土重叠层砂与粉砂粘性土重叠层，表现出从山麓到平原，从上游到下游，颗粒由粗到细的粒度逐减规律，并表现有沉积旋回逐渐增多的现象。 北京深基坑工程多集中在城区，一般在三环以内。这些地区，一般深基坑工程较常遇到的地层是：填土层，厚度18m；粉质粘土、粘质粉土或粉土互层，层厚约510m；砂、砾、卵石层；粘性土层。从分布来看，东部一般以填土和粘性土为主，西部以填土和砂、砾、卵石层为主，中间夹有粘性土层。与沿海软土地区相比，土层条件相对较好，有利于深基坑工程施工。 深基坑施工中碰到的地下水主要有三层，即上层滞水、潜水和承压水。上层滞水埋藏于填土及粉土、粘质粉土层中，主要分布于东北部及东南部地区；潜水埋藏于砂、砾、卵石层中，水位一般在自然地表以下15m左右；承压水亦埋藏于卵、砾石层中，水位埋深多在20m以下。大多数深基坑工程的治水措施都采取抽（渗）降的方法，少数工程采用地下连续墙及连续排桩墙护坡止水。 112 基坑支护的主要形式 北京市区由于用地紧张，市区内绝大多数高层建筑均设有23层地下室，因此深基坑工程不仅数量多，而且规模大，有些开挖深度在-25m左右，如京城大厦基坑埋深-23.50m（钢板桩十锚杆体系），经贸委综合业务楼基坑埋深-26.00m（桩、旋喷、描杆支护），中银大厦基坑埋深-24.00m（地下连续墙十锚杆支护）。目前，北京地区基坑支护的主要型式有： （1）放坡开挖 北京有少数基坑采用放坡开挖，有些放坡开挖基深在15.00m左右，因北京土质稳定性较好，不少基坑近垂直放坡开挖深度达56m。 （2）钻孔灌注桩护坡 钻孔灌注桩护坡是最广泛采用的支护型式，尤其是桩十锚杆支护体系应用更为广泛，且已为广大用户接受，认为是安全可靠的。埋深-10-12m以内的基坑一般采用悬臂式或双排桩支护，也有采用拉结形式的。-12-15m的基坑，一般采用一层锚杆，上面24m砌砖墙，桩径大多数为800mm。埋深超过-15m的基坑一般要采用多层锚杆，锚杆长度多在1525m之间，多数使用螺旋钻进，当遇到卵石层时，一般采用冲击套管钻进。 （3）H型钢或工字型钢 型钢支护为悬臂时，开挖深度有限，一般与锚杆联合或桩顶拉锚。如京城大厦，基坑深-23.5m，采用H型钢，间距1.1m，三道锚杆（-5、-12、-18m）。 （4）地下连续墙 地下连续墙具有护坡与防水两种功能，在北京约有10个深基坑工程采用这种支护。如中银大厦基坑深-24.00m，采用地下连续墙支护，这是北京地区采用地下连续墙支护最深的基坑。 （5）土钉墙 早些年主要是孙家乐教授等提出的插筋补强技术，多用于10m以内的基坑。插筋补强技术与土钉墙基本原理差不多。近两年，不仅应用范围更加广泛，基坑深度也逐渐增加，现已有15m深的基坑采用土钉墙支护，在有些土质条件较差或位移控制要求严格的地方，也有按喷锚支护方式进行设计施工的。土钉墙技术的应用带来了较高的经济效益，随着卵砾石层、地下水位以下施工工艺的改进，在北京地区土钉墙技术正在向传统的桩锚体系发起猛烈的冲击。 除了上述几种主要的边坡支护措施以外，也有不少局部的优化与改进，如双排桩、拉结桩、加角撑、上部放坡下部桩锚、上部土钉墙下部桩锚等。 113 地下水的治理 北京市区东部地下水位较高，一般深基坑工程都会碰到地下水的治理，多使用明排降水（有条件的基坑）、井点抽降、自渗降水（根据地下水埋藏条件确定）及帷幕防渗。用得较多的是井点降水。 12 深基坑支护技术的发展趋势 121 深基坑支护结构方案优选深基坑支护结构的设计与施工不同于上部结构。除地基土类别的不同外，地下水位的高低、土的物理力学性质指标以及周围环境