深基坑支护施工方案.docx

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深基坑支护施工方案

第4.1节、深基坑支护施工方案简介

一、深基坑的定义

原建设部建质【2009-87】号文关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》的规定：

一般深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

基坑是指底面积在27平方米以内，且底长边小于三倍短边的为基坑。

深基坑一般定义为：

底面积在27平方米以内，且底长边小于三倍短边，开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

（反之则为浅基坑）。

二、相关法律法规对深基坑的管理规定

《无锡市深基坑工程管理规定》自2011年11月1日起施行。

无锡市深基坑工程管理规定主要条款：

第三条本规定所称的深基坑工程是指基坑开挖深度超过5米（含5米），或深度虽未超过5米，但水文地质条件、周围环境较复杂的工程。

深度超过10米（含10米）或虽未超10米但周围环境较复杂的基坑为一类深基坑工程，深度超过5米（含5米）或未超5米但周围环境较复杂的基坑为二类深基坑工程。

深基坑工程建设包括基坑工程勘察、基坑支护结构设计和施工、监理、地下水控制、基坑开挖、基坑及周边监测等内容。

第七条深基坑工程勘察前，建设单位或者项目代建单位应当对周围建（构）筑物、地下管线、道路等现状，以及同期建设的相邻建设工程施工情况进行调查，并将调查资料提供给勘察、设计、施工、监理和监测单位。

建设单位或者项目代建单位应当对资料的真实性负责。

调查范围根据地质条件和周围环境情况确定。

一般情况，调查范围从基坑边线起，至少向外延伸到基坑开挖深度3倍距离止。

第八条对可能受到影响的周围建（构）筑物、地下管线、道路等，建设单位或者项目代建单位应当进行深入调查，并做好详细记录，拍摄影像资料。

必要时，建设单位或者项目代建单位应当委托具有相关资质条件的鉴定机构，对建（构）筑物进行鉴定，并提出相应措施。

邻近地铁、隧道工程或有特殊要求的建设工程，按有关法规或规定执行。

第十二条深基坑工程设计方案应当包括深基坑支护结构、安全等级、正常使用期限、土方挖填、降排水措施、地表水的排泄与疏导、监测项目及要求、相邻设施与环境保护措施、应急措施等内容。

深基坑工程设计深度应符合国家、省有关技术标准要求。

当使用锚杆支护形式时，锚杆不得伸入城市道路红线范围，也不得伸出建设项目可建设用地范围线，且应当退让原有地下基础设施。

城市中心区域开挖深度超过8米的基坑，限制使用锚杆支护形式。

第十四条承接深基坑工程的施工单位，应当具备二级以上地基与基础工程专业承包资质；承接一类深基坑工程或安全等级为一级的深基坑工程的施工单位，应当具备一级地基与基础工程专业承包资质。

项目负责人应当具备国家注册一级建造师资格或施工项目技术负责人具有中级及以上岩土工程专业技术职称，具有较丰富的深基坑工程施工经验。

第十五条施工单位应当根据审查合格的勘察报告、设计方案以及相邻设施与周边环境资料，针对不同施工状况编制详细可行的施工方案。

专项施工方案除应当有常规的内容外，还应当包括施工安全措施、环境保护措施、监控措施和应急救援预案等内容。

施工方案必须先经总承包单位技术负责人和专业承包单位技术负责人审定签章。

在根据技术评审专家组意见修改完成并通过复审后，经总承包单位和专业承包单位报监理单位，由该项目总监理工程师审查同意可实施。

第十六条施工前，施工单位应按照施工方案要求对周边环境进行检查，确保相邻设施、地下管线、道路及环境等保护措施落实到位，确保安全措施、应急救援预案内容落实到位。

第十七条施工单位应当严格按照国家和省、市有关法律、法规和技术标准、审查通过的设计方案和施工方案要求进行施工。

严禁擅自修改或变更审查通过的设计方案、施工方案。

施工方案确需修改的，应当经原审查专家组同意，并组织重新审查；如涉及设计方案修改或变更，应当先征得设计单位同意。

施工过程中产生的泥浆渣土，应当按照市相关规定处置。

第十九条深基坑工程施工应当实行信息化管理。

施工单位应当积极配合监测单位监测，保护好所有的监测点，做好监测工作。

应当随时观察和掌握降水过程、支护结构施工、土方开挖、基础施工等各阶段对基坑及相邻设施、地下管线、道路等的影响。

当发现出现重大异常情况时，应当按施工方案中的应急救援预案内容，采取必要措施。

第二十一条监测单位应当根据审查合格的勘察报告、设计文件、施工方案以及有关技术标准，针对项目特点以及周围环境情况，制定科学合理的监测方案，并经建设单位或者项目代建单位、设计单位和监理单位认可后实施。

监测单位应当严格按照有关技术规范和认可的监测方案实施对深基坑工程施工期基坑及周围环境的全过程监测，并对监测数据的真实性和有效性负责。

深基坑工程暴露时间超过支护设计规定使用期限时，应当根据具体情况制定和实施暴露期间的监测方案。

第二十二条当遇到雨天或其他异常天气、基坑毗邻重要建（构）筑物、地下管线、道路等、实测变形值接近预警值时，应当加密监测断面，并增加监测频率。

当监测数据出现异常或者监测值达到预警值时，应当及时通知相关单位并采取相应措施。

第二十六条深基坑工程设计方案和施工方案实行技术评审制度。

二类深基坑工程，实行设计方案和施工方案一次技术评审制度；一类深基坑工程或安全等级为一级的深基坑工程，实行设计方案和施工方案二次技术评审制度，设计方案应先行进行技术评审，按调整完善后的设计方案编制的施工方案再进行技术评审。

第二十八条深基坑工程方案评审内容主要包括：

（一）是否符合国家和省、市相关法律、法规及技术规范要求；

（二）计算模型、程序、各类参数选取和设计是否合理；

（三）方案实施是否存在工程自身安全隐患及对周边环境、地下管线和设施等的不利影响；

（四）环境保护措施、安全措施、监控措施和应急救援预案等内容是否符合工程实际情况；

（五）方案编制是否达到深度要求等。

专家组应认真评审并形成意见，建设单位或者项目代建单位应当根据评审专家的意见督促相关单位修改设计、施工方案，并将修改后的方案报原专家组复审。

施工过程中涉及重要的设计方案和施工方案变更，应当重新组织专家组进行评审。

　第三十条施工单位应当加强深基坑工程施工安全质量管理，按应急救援预案要求，在施工现场配备应急抢险器材和人员，确保深基坑工程的施工质量安全。

三、基坑工程具有以下特点

1、基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。

基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。

在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。

2、基坑工程具有很强的区域性。

如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。

同一城市不同区域也有差异。

基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。

3、基坑工程具有很强的个性。

基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。

有时保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。

这就决定了基坑工程具有很强的个性。

因此，对基坑工程进行分类、对支护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。

4、基坑工程综合性强。

基坑工程不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。

5、基坑工程具有较强的时空效应。

基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。

在基坑支护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。

土体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性，作用在支护结构上的土压力随时间变化。

蠕变将使土体强度降低，土坡稳定性变小。

所以对基坑工程的时间效应也必须给予充分的重视。

6、基坑工程是系统工程。

基坑工程主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。

土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用。

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。

同时在施工过程中，应加强监测，力求实行信息化施工。

7、基坑工程具有环境效应。

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。

大量土方外运也将对交通和弃土点环境产生影响。

8、基坑结构变形的传导具有滞后性。

基坑围岩是缩性结构。

其变形传导速度慢、时间长、与空间结构有和含水量有关系。

基坑支护结构变形不能立即引起周围围岩的变形，具有相对滞后性，逐渐扩散。

围岩含水量越大，变形传导越快。

隧道暗挖《新奥法》，就是利用岩土结构变形滞后的特点，打时间差，开挖后及时支护——快封闭！

如果不及时支护，弱类围岩还是要垮塌的！

置于滞后多少时间，岩土物理性变化万千，无法量化定论！

！

四、深基坑支护结构

深基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。

1、基坑护壁采用的支护结构：

①、钢板桩—支护刚度偏弱，适应周边临近开阔、无影响建筑物环境；

②、钢筋混凝土板桩、桩桩——支护刚度大，止水差，不适应软土地质条件；

③、钻孔灌注桩——同上；

⑤、H型钢支撑桩、木挡板支护墙——支护刚度偏弱；

⑤、地下钢筋混凝土连续墙——支护刚度、止水效果好，适应软土、高水位的城区基坑围护；

⑥、深层搅拌水泥土桩挡墙——支护刚度差，适应浅基坑；多用地基加固、基底加固！

⑦、旋喷桩帷幕墙——支护刚度差，适应浅基坑，一般单做止水墙用。

⑧、此外还有人工挖孔桩、预制打入钢筋混凝土桩等支护墙结构。

基坑护壁支护结构选型，涉及技术因素和经济因素。

要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、方便施工、工期短、经济效益好等几方面考虑，并经过技术经济比较后确定，而且支护结构型式要与支撑选型、地下水位高低、开挖方案等配套研究确定。

2、护壁支撑结构的选型

当基坑深度较大，悬臂护壁挡墙在强度和变形方面不能满足施工安全需要时，既需要增设横支撑体系。

支撑体系分两类：

基坑内支撑和基坑外拉锚。

基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚，前者用于不太深的基坑，多为钢板桩，在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或者钢丝绳等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上。

土层锚杆锚固多用于较深的基坑。

以下为常用的几种支撑形式：

①、锚拉支撑——锚杆、锚索反拉支护桩；

②、斜柱支撑——基坑拐角处用的多；

③、短柱横隔支撑；

④、钢结构支护——常用的粗钢管支撑柱结构；

⑤、地下连续墙支护；

⑥、地下连续墙锚杆支护；

⑦、挡土护坡桩支撑；

⑧、挡土护坡桩与锚杆结合支撑；

⑨、板桩中央横顶支撑；

⑨、板桩中央斜顶支撑；

⑩、分层板桩支撑。

3、基坑支护结构照片

五、基坑支护结构体系设计与检算

由于土体结构的复杂性及土力参数的离散性或者不确定性，很难精确计算出支护结构体系的荷载值及分布规律。

在方案设计中，均为经验估算法则。

因此要加强施工过程中的监测工作，跟踪监测、预防意外。

（一）、基坑支护结构的设计方案计算项目内容

①、基坑降水；

②、侧壁水土压力——荷载；

③、坑底水平抵抗力；

④、护壁墙稳定的嵌固深度——入坑底以下埋深；

⑤、坑底涌沙、抗管涌检算——抗渗透稳定条件；

⑥、护壁桩（墙）强度、刚度计算；

⑦、护壁桩（墙）支撑或锚固计算；

⑧、坑底被顶坏的验算——破坏；

⑨、护壁结构内力及变形计算；

⑩、坑外周边地表沉降量及影响线计算。

（二）、基坑护壁结构设计计算原则

1、土压力理论主要是：

库仑主动土压力计算公式：

；

库仑被动土压力计算公式：

；

为计算简便，做如下简化处理：

①、土壤内摩擦角简化计算程序，采用加权平均法求均值，按三角形或者梯形分布侧压力计算；

②、计算竖向每一区段侧压力荷载时，采用条形分割法计算。

内摩擦角加权平均值计算演示：

；

内摩擦角算术平均值：

。

各层土壤重度同样计算。

有的数据平均采用算术平均值误差较大，就必须采用加权平均值。

2、优先采用基坑降水法，降低围护结构侧向荷载；

3、在不容许坑外降水地区基坑施工，围护桩要足够深，确保满足管涌安全条件；

4、护壁桩墙的横直撑竖向间距设置原则有三：

①、按等间距分布法设置：

支撑力和弯矩均不相等；

②、按等弯矩分布布置：

间距和支撑力均不相等；

最大弯矩：

；

p—为桩后单位长度（每米）水平荷载，KN/m。

③、按等支撑力布置：

间距和支撑力均不相等。

支撑力计算公式：

。

γ—桩后土的重度。

5、超静定梁固端弯矩

部分结构超静定力学弯矩公式

荷载形式

弯矩

荷载形式

弯矩

计算时应注意作各施工阶段的验算，一般在开挖超出设计支撑位置0.75~1.0m，而又尚未设置支撑（锚）情况下，其上部的相邻支撑和墙板内力，有可能达到最大极限值。

城市内的深基坑支护，应优先采用等弯矩分布法则布置。

以减少桩墙的侧向弯曲变形。

锚索——反拉方案简介！

（三）、基坑护壁结构施工方案设计案例

案例介绍。

六、引起基坑坍塌事故的原因分析

1、基坑失稳形式之一

•基底隆起——基坑土质松软，基坑内外土压力过大，挤压坑底拱起，造成护壁基础破坏，向坑内侧滑、倾倒；

•基底管涌——护壁桩深度不足，基坑内外水压力过大，反压坑底涌泉，造成护壁基础破坏，护壁沉陷、侧滑失稳；

•基底下部承压水、微承压水——潜压水击穿、护壁基础破坏；我国普遍对坑底以下承压水认识不足，以至措施不当；

•基底因其上部土方卸载而产生的弹性回弹，造成基坑内外压差加大，在深基坑开挖中会引起中间格构柱的上抬现象往往被忽视；

2、基坑失稳形式之二

•踢脚——护壁墙被水土压力挤压，根部向坑内侧滑-倾覆；

•支护结构下端踢脚皆因根部入土深度不够或支护结构下端被动区抗力不足；

杭州地铁坍塌事故，就是典型的支护桩深度不足，横支撑不及时，造成下部踢脚！

3、基坑失稳形式之三

•鼓肚——护壁桩或者围檩鼓肚，因内支撑数量不足、刚度不够所致，严重的造成护壁桩或围檩断裂。

鼓肚到一定程度、先在墙体或围堰[钢筋混凝土]出现塑性铰。

如不采取抢救措施、其后果是垟体断裂、基坑坍塌。

典型事故案例:

新加坡地铁尼诺大道，杭州地铁湘湖站，前海湾站等

•抢救成功的实例有深圳地铁一号线大新站，上海地铁一号线徐家汇站，上海地铁二号线静安寺站

4、基坑失稳形式之四

•护壁结构纵向滑坡——不对称开挖，土质软硬不均，基坑整体围护结构侧压力偏差大。

典型案例：

•上海地铁二号线人民广场站

•上海地铁四号线鲁班路站

•杭州地铁一号线夙翔路站

•深圳地铁一号线前海湾站

5、基坑失稳形式之五

支护结构渗漏—造成围堰后背空虚，围护结构偏移倾覆。

6、基坑失稳形式之六

支撑体系变形导致支护结构失稳；

中间立柱因隆起而使支撑失稳；

支撑受力过大、偏心，导致横支撑侧弯失稳；

围檩因设计不当，架设不当而变形，侧弯失稳；

支护结构渗漏—造成围堰后背空虚，围护结构偏移倾覆。

七、深基坑施工安全注意事项

1、凡是在事故发生之前，必有徵兆可寻、端倪可察；安全检查应全方位，全天候关注；深基坑应设置监测，第三方监测是眼睛，是耳目。

其监测报告应及时送达。

有可能时宜做到实时，优先安装监测报警系统。

有关方应及时研判并做出相应措施。

各监测部位应有报警值及其应对措施。

2、高度重视基坑暗降水，控制管涌，减少围堰倾覆效应。

3、护壁墙（桩）要及时、主动支撑，支撑在变形前；

4、要加强围护结构的整体支撑体系的刚度，形成上下整体框架刚度，确保支撑体系安全有效。

5、基坑周边严禁堆载（堆放重物），禁止重型车辆靠近坑边。

6、严禁在横支撑上堆放超载重物，避免支撑压弯失稳破坏（在技术方案中，应明确护壁横支撑上的临时搁置重量额度）。

7、每天应有专业安全员检查支护结构稳定情况及坑外土层松动情况；

8、保持坑内外日常排水明沟畅通，保持基坑降水持续有效。

避免地表水流入或冲刷基坑，避免地下水位突升-造成维护结构侧压力增大失稳。

9、基坑边悬挂警示标志。

10、严禁在基坑周边倒水。

11、基础完成后，尽早搞好回填，以增强维护结构的稳定。

八、基坑坍塌事故案例分析

案例1、杭州地铁坍塌事故

2008年11月15日15时15分左右，杭州地铁湘湖站发生坍塌，造成死亡21人、重伤1人、轻伤3人，直接经济损失达4962万余元的重大事故。

浙江省杭州市萧山区人民法院对“11.15”杭州地铁湘湖站坍塌事故中的八名相关责任人重大责任事故案作出一审判决。

法院审理后认定，八名被告人犯重大责任事故罪。

判处中铁四局集团第六工程有限公司杭州地铁1号线湘湖站项目部原常务副经理梅小峰有期徒刑六年；判处项目部原总工程师曹七一有期徒刑五年六个月；判处项目部质检部原部长卢光伟有期徒刑五年；判处项目部原监测员洪祥有期徒刑四年；判处项目部原监测负责人侯学有期徒刑三年十个月；判处项目部施工监理单位原总监代表蒋志浩有期徒刑三年三个月；判处项目部原经理方继涛有期徒刑三年，缓刑五年；判处杭州地铁集团有限公司驻湘湖站原业主代表金建平有期徒刑三年，缓刑四年。

萧山区人民法院认为：

八名被告人在生产、作业中违反有关安全管理的规定，因而发生重大伤亡事故及财产损失，情节特别恶劣，其行为均已构成重大责任事故罪。

根据八名被告人犯罪的事实、性质、情节和对社会的危害程度，遂作出上述判决。

经浙江省安全生产监督管理局查明，事故发生的直接原因是施工单位违规施工、冒险作业，施工过程中基坑严重超挖，支撑体系存在严重缺陷，且钢管支撑架设不及时，垫层未及时浇筑，加之基坑监测失效，未采取有效补救措施，造成基坑周边地面塌陷。

为何基坑四周地面塌陷：

围护桩抗管涌深度不足——偷工减料，超挖不及时支撑-造成根部踢脚——向内倾斜、侧滑-倾覆！

案例2、新加坡地铁尼诺大道基坑坍塌

基坑护壁的围檩或者护壁桩鼓肚，造成基坑垮塌。

案例3、－土钉墙基坑坍塌照片

事故原因：

锚杆短、未进入稳固区域，锚固力不足！

案例4、青海319房建基坑违章施工坍塌照片

青海西宁市3月19日发生一起房建基坑坍塌事故，造成８人死亡。

这起事故是由施工单位违规操作！

事故原因：

基坑无水——侧压力不会很大！

基坑护壁支护强度不足，存在偷工减料行为！

案例5、广州海珠城广场基坑倒塌事故

2005年7月21日海珠城广场基坑倒塌事故，从直接经济损失角度考虑，其损失值超过两亿元，其中包括：

基坑及土方施工费、地下室已施工的底板及一层地下室部分；倒塌的海员宾馆及相关物资损失；海员宾馆附楼中近二百户商家的财产损失；事故抢险过程中所投入的大量材力、人力、设备。

事故过程中，近五百九十人的临时搬迁；1#楼五十六户人家外迁近一个月的费用；事故发生过程中三个死者的赔偿费；建设方前期报建、设计、监理费；该场地从规划设计为商业用地到事故后变为绿化用地的土地价值损失费。

直接经济损失是可以计算的清楚的，但对社会、对政府、对行业造成的间接损失影响是难以估量的。

海珠城广场基坑周长约340米，原设计地下室4层，基坑开挖深度为17米。

由于本工程岩层埋深较浅，因此，原设计支护方案如下：

基坑东侧、基坑南侧东部34米、北侧东部30米范围，上部5.2米采用喷锚支护方案，下部采用挖孔桩结合钢管内支撑的方案。

基坑倒塌原因分析：

专家组意见：

1、超挖：

原设计4层基坑17米，后开挖成五层基坑（20.3米），挖孔桩成吊脚桩；

2、超时：

基坑支护结构服务年限一年，实际从开挖及出事已有近三年；

3、超载：

坡顶泥土车、吊车、钩机、超载；

4、地质原因：

岩面埋深较浅，且岩层倾斜。