12.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工的影響因素和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
了解基坑工程設(shè)計(jì)、施工特點(diǎn)及選型原則；掌握主動土壓力、被動土壓力計(jì)算方法；
12.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工的影響因素和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
12.1.1 概述
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)大多為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，其作用僅是在基坑開挖和地下結(jié)構(gòu)施工期間保證基坑周邊即有建筑物、道路、地下管線等環(huán)境的安全和本工程地下室施工的進(jìn)行，其有效使用期一般在一年左右。個別情況下支護(hù)結(jié)構(gòu)也可同時(shí)兼做地下室結(jié)構(gòu)的組成部分，成為永久性結(jié)構(gòu)。作為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，容易忽視它的重要性，認(rèn)為一旦地下室建起來后支護(hù)結(jié)構(gòu)就沒有用了，往往把它看做施工臨時(shí)措施而不情愿投入太多資金。為了省錢寧愿在短期內(nèi)冒風(fēng)險(xiǎn)，報(bào)有僥幸心理?？墒腔又ёo(hù)工程一旦出現(xiàn)工程事故，處理起來十分困難，造成的危害面一般也較大，常會產(chǎn)生對第三者的侵害，處理事故的費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)損失比節(jié)省下來的支護(hù)工程費(fèi)用大的很多，這方面的慘痛教訓(xùn)是很多的。
【例題1】某工程基坑采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是( )。
A、保證基坑周邊土體在基礎(chǔ)施工前不滑坡；
B、基礎(chǔ)施工期有效降低地下水位；
C、在基坑開挖和地下結(jié)構(gòu)施工期間保證基坑周邊環(huán)境的安全和本工程地下室施工的進(jìn)行；
D、A+B+C；答案：C
基坑支護(hù)技術(shù)是巖土力學(xué)問題與結(jié)構(gòu)力學(xué)問題的結(jié)合，因而對從事基坑支護(hù)工程的人員的業(yè)務(wù)知識水平要求較高，工程技術(shù)人員即要有豐富的巖土力學(xué)專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)，又要有一定的結(jié)構(gòu)專業(yè)的知識和經(jīng)驗(yàn)，只具備一方面知識和經(jīng)驗(yàn)是不行的。同時(shí)，支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方法密不可分，支護(hù)方案的選擇受地域地質(zhì)條件影響很大，因此需要具有相當(dāng)豐富的施工經(jīng)驗(yàn)和對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況的深入了解。另外，基坑支護(hù)工程的地域性很強(qiáng)，特別是不同地質(zhì)條件對支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，支護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)模影響很大，應(yīng)積極調(diào)研和吸取當(dāng)?shù)叵囝愃乒こ坛晒εc失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，既要吸取相類似工程好的經(jīng)驗(yàn)和做法，也要防止在地質(zhì)條件和其他條件不同的情況下盲目照搬。
【例題2】對從事基坑支護(hù)工程的技術(shù)人員的業(yè)務(wù)知識水平要求較高，要求具有( )方面的知識和經(jīng)驗(yàn)。
A、結(jié)構(gòu)力學(xué)專業(yè)；
B、工程流體力學(xué)專業(yè)；
C、巖土力學(xué)專業(yè)；
D、材料力學(xué)專業(yè)；
答案：A、C
隨著城市建設(shè)的加速發(fā)展，房屋密集度越來越高，舊城改造新建樓房也是見縫插針，常常缺乏舊有市政地下管線、地下設(shè)施的檔案資料，不易查找。而基坑支護(hù)工程又受周邊建筑和地下設(shè)施的影響很大，往往這些情況在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工和基坑開挖前無法準(zhǔn)確查明，有時(shí)場區(qū)內(nèi)勘察鉆孔也無法探明局部特殊的地質(zhì)情況或不能準(zhǔn)確反映場地周邊的地質(zhì)差異。這些因素給基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案制定和設(shè)計(jì)施工帶來了很大難度和設(shè)計(jì)條件的不確定性。在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工或基坑開挖過程中，有些事先不明、無法預(yù)料的周邊條件和地質(zhì)條件的變化會使基坑支護(hù)工程出現(xiàn)突發(fā)的、使人措手不及的工程事故，甚至造成災(zāi)難性后果。
由于上述這些特點(diǎn)，基坑支護(hù)工程在地基基礎(chǔ)工程范圍事故頻繁發(fā)生，從20世紀(jì)80年代至今，在全國各大城市的建筑工程中，每年都會有為數(shù)不少的基坑出現(xiàn)較嚴(yán)重的工程事故，給國家和單位造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響?；又ёo(hù)工程的風(fēng)險(xiǎn)極大，應(yīng)引起有關(guān)部門、單位和管理技術(shù)人員的高度重視。
隨著國內(nèi)基坑支護(hù)工程的普遍發(fā)展和日益增多，這方面的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和質(zhì)檢的經(jīng)驗(yàn)不斷積累和逐漸成熟，同時(shí)也伴隨著本領(lǐng)域發(fā)展過程中諸多的工程事故的發(fā)生和失敗的教訓(xùn)，這些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)促進(jìn)了行業(yè)和地區(qū)對基坑支護(hù)工程項(xiàng)目的管理日趨完善，國家和地區(qū)相繼出臺了一些關(guān)于基坑支護(hù)工程的規(guī)范、規(guī)程和工程管理的有關(guān)規(guī)定等法律、法規(guī)文件。
《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJl20—99)結(jié)合我國百余項(xiàng)工程對支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法進(jìn)行了研究、分析。《規(guī)程》包括了我國現(xiàn)有大部分基坑支護(hù)形式的有關(guān)勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測內(nèi)容；嚴(yán)格規(guī)定了各種支護(hù)形式的適用條件；《規(guī)程》采用極限狀態(tài)法，分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式；明確了基坑開挖、基坑支護(hù)工程監(jiān)測和支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測手段的有關(guān)規(guī)定。該《規(guī)程》的施行，有助于防止因設(shè)計(jì)、施工、檢測和監(jiān)測的不周而造成的安全事故與經(jīng)濟(jì)損失，也有助于避免因設(shè)計(jì)不合理而造成的投資浪費(fèi)。
2 影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)施工的主要因素
(1)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件
地質(zhì)勘察單位在現(xiàn)場勘察、室內(nèi)試驗(yàn)和編制勘察報(bào)告工作中，除滿足主體結(jié)構(gòu)的勘察要求外，還應(yīng)針對基坑支護(hù)工程的特殊要求進(jìn)行勘察工作。
勘察范圍應(yīng)根據(jù)開挖深度及場地的巖土工程條件確定，除環(huán)境限制無法實(shí)施外，應(yīng)在開挖邊界外按開挖深度的1～2范圍內(nèi)布置勘探點(diǎn)，軟土層的勘察范圍應(yīng)更大。當(dāng)開挖邊界外無法布置勘探點(diǎn)時(shí)，應(yīng)通過調(diào)查取得相應(yīng)地質(zhì)資料。
根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，一般勘察孔深度應(yīng)為基坑深度的兩倍以上，遇有軟土地層應(yīng)穿越軟土層，當(dāng)?shù)貙臃植季鶆驎r(shí)，勘探點(diǎn)間距一般可在15～30m之間。地層變化起伏較大時(shí)，則應(yīng)增密勘探點(diǎn)，以查明土層分布規(guī)律。
【例題3】某建筑基坑工程開挖深度為8m，基坑的平面尺寸為：20m×30m；按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)的要求，在進(jìn)行詳勘時(shí)，包含建筑物、基坑工程在內(nèi)的平面勘察面積及基坑部分的勘探點(diǎn)深度下列布設(shè)合理的是( )。
A、20m×30m、8m；
B、40m×60m、12m；
C、60m×70m、15m；
D、60m×70m、20m；
答案：D
當(dāng)有地下水時(shí)，應(yīng)查明各含水層的性質(zhì)，水位分布及各含水層的補(bǔ)給排泄條件和水力聯(lián)系。應(yīng)由試驗(yàn)得到各含水層的滲透系數(shù)和影響半徑，分析施工過程中水位變化對支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響，并提出應(yīng)采取的措施和建議。
應(yīng)提供可供基坑支護(hù)和地下水控制進(jìn)行各種計(jì)算驗(yàn)算內(nèi)容所需要的巖土工程測試參數(shù)，包括各種土的常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、滲透系數(shù)和影響半徑、遇有特殊地質(zhì)條件或特殊情況應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的要求，增加適宜的試驗(yàn)方法并提出所需參數(shù)。
黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ是決定土壓力大小的主要土性指標(biāo)，可通過室內(nèi)三軸試驗(yàn)或直剪試驗(yàn)得到，根據(jù)試驗(yàn)時(shí)土樣的固結(jié)和排水條件，可分為不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪和固結(jié)排水剪三種不同的強(qiáng)度指標(biāo)，按不同的分析方法又可分為總應(yīng)力法強(qiáng)度指標(biāo)和有效應(yīng)力法強(qiáng)度指標(biāo)，采用不同的試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算出的土壓力值有時(shí)相差很大，因此試驗(yàn)指標(biāo)的誤用會使計(jì)算土壓力造成偏差，在選取這些指標(biāo)時(shí)事先一定要弄清是用哪種試驗(yàn)方法得到的，不能隨意選取，以防參數(shù)誤用。《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJl20—99)規(guī)定一般應(yīng)選擇三軸試驗(yàn)或直剪試驗(yàn)確定的固結(jié)不排水指標(biāo)，實(shí)際工程中也經(jīng)常采用固結(jié)不排水指標(biāo)。但當(dāng)土的滲透系數(shù)很小或快速開挖條件下，有些觀點(diǎn)認(rèn)為采用不固結(jié)不排水指標(biāo)更為合理一些?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007—2002)規(guī)定，飽和黏性土應(yīng)采用在土的有效自重壓力下預(yù)固結(jié)的不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。目前國內(nèi)在這一問題上觀點(diǎn)并不統(tǒng)一，不同觀點(diǎn)各持己見，在學(xué)術(shù)上存在一定爭議。
【例題4】對于巖性為飽和黏性土的基坑工程，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007—2002)規(guī)定，飽和黏性土應(yīng)采用在土的有效自重壓力下預(yù)固結(jié)的( )三軸試驗(yàn)確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。
A、不固結(jié)不排水；
B、固結(jié)不排水；
C、固結(jié)排水；
D、上述A、B、C均可；
答案：A
(2)基坑周邊的環(huán)境條件
基坑開挖、降水和支防結(jié)構(gòu)位移引起的地面沉降和水平位移會對周邊建筑物、道路和地下管線造成影響，周邊建筑物地下室和基礎(chǔ)、地下管線也會對支護(hù)結(jié)構(gòu)施工帶來影響，如錨桿或土釘成孔時(shí)遇到周邊建筑物地下室、基礎(chǔ)或地下管線時(shí)，將無法繼續(xù)成孔。因此在支護(hù)方案制定和設(shè)計(jì)時(shí)，必須對周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，采用合理方案和施工措施避免支護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境的相互影響。周邊環(huán)境調(diào)查應(yīng)包括以下內(nèi)容：
1)支護(hù)結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)建筑物的距離、結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、基礎(chǔ)型式和埋深、建筑物荷載和結(jié)構(gòu)使用狀況；
2)基坑周邊各類地下設(shè)施，包括電力電訊管線、，燃?xì)夤芫€、供水管線、污水雨水管線和熱力管線等的位置尺寸和使用性狀；
3)場地周邊范圍內(nèi)地表水匯流、排泄情況、舊有地下水管滲漏情況等；
4)基坑周邊道路的距離及車輛載重情況。
(3)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的要求
為了使支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足地下室正常施工的要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮到建筑物地下室的情況和相關(guān)要求，做到事先發(fā)現(xiàn)問題并協(xié)商解決，防止在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完后發(fā)現(xiàn)與主體結(jié)構(gòu)之間的矛盾，造成事后處理的被動局面。設(shè)計(jì)前應(yīng)考慮的主要因素有：
1)基坑邊緣尺寸應(yīng)保證建筑物地下室外墻、底板和承臺邊緣的尺寸及外墻模板安裝空間的要求。
2)基坑邊緣與地下室外墻距離應(yīng)考慮外墻防水作法；
3)支撐、錨桿和腰梁的標(biāo)高應(yīng)考慮與地下室各層樓板的關(guān)系，錨桿和腰梁是否拆除，拆除時(shí)間與地下室樓層施工的關(guān)系，是否利用樓板結(jié)構(gòu)作為支撐等問題；
4)靠近基坑邊的基礎(chǔ)或樁基的施工是否影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)受力條件；
5)地下室內(nèi)外管線接口位置的標(biāo)高是否與支護(hù)結(jié)構(gòu)有矛盾；
6)地下室車道出入口的支護(hù)措施。
(4)場地施工條件
基坑和地下室施工條件也是影響支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的一個因素，主要有以下幾方面問題：
1)材料制作加工場地、材料堆放場地、臨建、施工車輛道路和出人口的位置對基坑尺寸的要求；
2)材料堆放荷載、施工車輛荷載、塔吊荷載等對支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響；3)現(xiàn)場對施工噪聲和振動的限制對支護(hù)結(jié)構(gòu)施工機(jī)具的要求。
3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
(1)基坑側(cè)壁安全等級
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)表12.1-1選用相應(yīng)的側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)。
基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)表12.1-1
安全等級
破 壞 后 果
γ0
一 級
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重
1.10
二 級
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般
1.00
三 級
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重
0.90
注：有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級可根據(jù)具體情況另行確定。
(2)位移限值
支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一方面要滿足其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，另一方面也要滿足變形的要求，這是和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)共同的設(shè)計(jì)原則。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為下列兩類：
1)承載能力極限狀態(tài)：對應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力、土體失穩(wěn)或過大變形導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)或基坑周邊環(huán)境破壞；
2)正常使用極限狀態(tài)：對應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能。
【例題5】按照基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，下列屬于正常使用極限狀態(tài)的是( )。
A、支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力；
B、土體失穩(wěn)；
C、基坑周邊環(huán)境破壞；
D、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工；
答案：D
承載能力極限狀態(tài)和妨礙地下結(jié)構(gòu)施工的正常使用極限狀態(tài)下支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的限值相對比較容易確定，但對影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的限值則不太容易把握，因?yàn)椴煌苓叚h(huán)境，如建筑物、道路和各種地下管線的適應(yīng)能力和要求各不相同。如建筑物至基坑的距離，建筑物及其基礎(chǔ)的型式、管線和種類等都會影響到對支護(hù)結(jié)構(gòu)和對地面沉降變形的要求，應(yīng)根據(jù)具體情況和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)做出判斷。
《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120—99)為適用于各地區(qū)、各種條件下的情況，因此對此只在原則上做了如下規(guī)定：“支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)水平變形、地下水的變化對周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響，對于安全等級為一級和對周邊環(huán)境變形有限定要求的二級建筑基坑側(cè)壁，應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境的重要性、對變形的適應(yīng)能力及土的性質(zhì)等因素確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形限值?！币陨弦?guī)定沒有具體的位移和沉降指標(biāo)，應(yīng)由設(shè)計(jì)人員針對工程實(shí)際情況進(jìn)行分析、判斷和確定。
了解基坑工程設(shè)計(jì)、施工特點(diǎn)及選型原則；掌握主動土壓力、被動土壓力計(jì)算方法；
12.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工的影響因素和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
12.1.1 概述
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)大多為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，其作用僅是在基坑開挖和地下結(jié)構(gòu)施工期間保證基坑周邊即有建筑物、道路、地下管線等環(huán)境的安全和本工程地下室施工的進(jìn)行，其有效使用期一般在一年左右。個別情況下支護(hù)結(jié)構(gòu)也可同時(shí)兼做地下室結(jié)構(gòu)的組成部分，成為永久性結(jié)構(gòu)。作為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，容易忽視它的重要性，認(rèn)為一旦地下室建起來后支護(hù)結(jié)構(gòu)就沒有用了，往往把它看做施工臨時(shí)措施而不情愿投入太多資金。為了省錢寧愿在短期內(nèi)冒風(fēng)險(xiǎn)，報(bào)有僥幸心理?？墒腔又ёo(hù)工程一旦出現(xiàn)工程事故，處理起來十分困難，造成的危害面一般也較大，常會產(chǎn)生對第三者的侵害，處理事故的費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)損失比節(jié)省下來的支護(hù)工程費(fèi)用大的很多，這方面的慘痛教訓(xùn)是很多的。
【例題1】某工程基坑采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是( )。
A、保證基坑周邊土體在基礎(chǔ)施工前不滑坡；
B、基礎(chǔ)施工期有效降低地下水位；
C、在基坑開挖和地下結(jié)構(gòu)施工期間保證基坑周邊環(huán)境的安全和本工程地下室施工的進(jìn)行；
D、A+B+C；答案：C
基坑支護(hù)技術(shù)是巖土力學(xué)問題與結(jié)構(gòu)力學(xué)問題的結(jié)合，因而對從事基坑支護(hù)工程的人員的業(yè)務(wù)知識水平要求較高，工程技術(shù)人員即要有豐富的巖土力學(xué)專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)，又要有一定的結(jié)構(gòu)專業(yè)的知識和經(jīng)驗(yàn)，只具備一方面知識和經(jīng)驗(yàn)是不行的。同時(shí)，支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方法密不可分，支護(hù)方案的選擇受地域地質(zhì)條件影響很大，因此需要具有相當(dāng)豐富的施工經(jīng)驗(yàn)和對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況的深入了解。另外，基坑支護(hù)工程的地域性很強(qiáng)，特別是不同地質(zhì)條件對支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，支護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)模影響很大，應(yīng)積極調(diào)研和吸取當(dāng)?shù)叵囝愃乒こ坛晒εc失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，既要吸取相類似工程好的經(jīng)驗(yàn)和做法，也要防止在地質(zhì)條件和其他條件不同的情況下盲目照搬。
【例題2】對從事基坑支護(hù)工程的技術(shù)人員的業(yè)務(wù)知識水平要求較高，要求具有( )方面的知識和經(jīng)驗(yàn)。
A、結(jié)構(gòu)力學(xué)專業(yè)；
B、工程流體力學(xué)專業(yè)；
C、巖土力學(xué)專業(yè)；
D、材料力學(xué)專業(yè)；
答案：A、C
隨著城市建設(shè)的加速發(fā)展，房屋密集度越來越高，舊城改造新建樓房也是見縫插針，常常缺乏舊有市政地下管線、地下設(shè)施的檔案資料，不易查找。而基坑支護(hù)工程又受周邊建筑和地下設(shè)施的影響很大，往往這些情況在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工和基坑開挖前無法準(zhǔn)確查明，有時(shí)場區(qū)內(nèi)勘察鉆孔也無法探明局部特殊的地質(zhì)情況或不能準(zhǔn)確反映場地周邊的地質(zhì)差異。這些因素給基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案制定和設(shè)計(jì)施工帶來了很大難度和設(shè)計(jì)條件的不確定性。在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工或基坑開挖過程中，有些事先不明、無法預(yù)料的周邊條件和地質(zhì)條件的變化會使基坑支護(hù)工程出現(xiàn)突發(fā)的、使人措手不及的工程事故，甚至造成災(zāi)難性后果。
由于上述這些特點(diǎn)，基坑支護(hù)工程在地基基礎(chǔ)工程范圍事故頻繁發(fā)生，從20世紀(jì)80年代至今，在全國各大城市的建筑工程中，每年都會有為數(shù)不少的基坑出現(xiàn)較嚴(yán)重的工程事故，給國家和單位造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響?；又ёo(hù)工程的風(fēng)險(xiǎn)極大，應(yīng)引起有關(guān)部門、單位和管理技術(shù)人員的高度重視。
隨著國內(nèi)基坑支護(hù)工程的普遍發(fā)展和日益增多，這方面的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和質(zhì)檢的經(jīng)驗(yàn)不斷積累和逐漸成熟，同時(shí)也伴隨著本領(lǐng)域發(fā)展過程中諸多的工程事故的發(fā)生和失敗的教訓(xùn)，這些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)促進(jìn)了行業(yè)和地區(qū)對基坑支護(hù)工程項(xiàng)目的管理日趨完善，國家和地區(qū)相繼出臺了一些關(guān)于基坑支護(hù)工程的規(guī)范、規(guī)程和工程管理的有關(guān)規(guī)定等法律、法規(guī)文件。
《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJl20—99)結(jié)合我國百余項(xiàng)工程對支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法進(jìn)行了研究、分析。《規(guī)程》包括了我國現(xiàn)有大部分基坑支護(hù)形式的有關(guān)勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測內(nèi)容；嚴(yán)格規(guī)定了各種支護(hù)形式的適用條件；《規(guī)程》采用極限狀態(tài)法，分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式；明確了基坑開挖、基坑支護(hù)工程監(jiān)測和支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測手段的有關(guān)規(guī)定。該《規(guī)程》的施行，有助于防止因設(shè)計(jì)、施工、檢測和監(jiān)測的不周而造成的安全事故與經(jīng)濟(jì)損失，也有助于避免因設(shè)計(jì)不合理而造成的投資浪費(fèi)。
2 影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)施工的主要因素
(1)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件
地質(zhì)勘察單位在現(xiàn)場勘察、室內(nèi)試驗(yàn)和編制勘察報(bào)告工作中，除滿足主體結(jié)構(gòu)的勘察要求外，還應(yīng)針對基坑支護(hù)工程的特殊要求進(jìn)行勘察工作。
勘察范圍應(yīng)根據(jù)開挖深度及場地的巖土工程條件確定，除環(huán)境限制無法實(shí)施外，應(yīng)在開挖邊界外按開挖深度的1～2范圍內(nèi)布置勘探點(diǎn)，軟土層的勘察范圍應(yīng)更大。當(dāng)開挖邊界外無法布置勘探點(diǎn)時(shí)，應(yīng)通過調(diào)查取得相應(yīng)地質(zhì)資料。
根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，一般勘察孔深度應(yīng)為基坑深度的兩倍以上，遇有軟土地層應(yīng)穿越軟土層，當(dāng)?shù)貙臃植季鶆驎r(shí)，勘探點(diǎn)間距一般可在15～30m之間。地層變化起伏較大時(shí)，則應(yīng)增密勘探點(diǎn)，以查明土層分布規(guī)律。
【例題3】某建筑基坑工程開挖深度為8m，基坑的平面尺寸為：20m×30m；按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)的要求，在進(jìn)行詳勘時(shí)，包含建筑物、基坑工程在內(nèi)的平面勘察面積及基坑部分的勘探點(diǎn)深度下列布設(shè)合理的是( )。
A、20m×30m、8m；
B、40m×60m、12m；
C、60m×70m、15m；
D、60m×70m、20m；
答案：D
當(dāng)有地下水時(shí)，應(yīng)查明各含水層的性質(zhì)，水位分布及各含水層的補(bǔ)給排泄條件和水力聯(lián)系。應(yīng)由試驗(yàn)得到各含水層的滲透系數(shù)和影響半徑，分析施工過程中水位變化對支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響，并提出應(yīng)采取的措施和建議。
應(yīng)提供可供基坑支護(hù)和地下水控制進(jìn)行各種計(jì)算驗(yàn)算內(nèi)容所需要的巖土工程測試參數(shù)，包括各種土的常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、滲透系數(shù)和影響半徑、遇有特殊地質(zhì)條件或特殊情況應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的要求，增加適宜的試驗(yàn)方法并提出所需參數(shù)。
黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ是決定土壓力大小的主要土性指標(biāo)，可通過室內(nèi)三軸試驗(yàn)或直剪試驗(yàn)得到，根據(jù)試驗(yàn)時(shí)土樣的固結(jié)和排水條件，可分為不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪和固結(jié)排水剪三種不同的強(qiáng)度指標(biāo)，按不同的分析方法又可分為總應(yīng)力法強(qiáng)度指標(biāo)和有效應(yīng)力法強(qiáng)度指標(biāo)，采用不同的試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算出的土壓力值有時(shí)相差很大，因此試驗(yàn)指標(biāo)的誤用會使計(jì)算土壓力造成偏差，在選取這些指標(biāo)時(shí)事先一定要弄清是用哪種試驗(yàn)方法得到的，不能隨意選取，以防參數(shù)誤用。《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJl20—99)規(guī)定一般應(yīng)選擇三軸試驗(yàn)或直剪試驗(yàn)確定的固結(jié)不排水指標(biāo)，實(shí)際工程中也經(jīng)常采用固結(jié)不排水指標(biāo)。但當(dāng)土的滲透系數(shù)很小或快速開挖條件下，有些觀點(diǎn)認(rèn)為采用不固結(jié)不排水指標(biāo)更為合理一些?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007—2002)規(guī)定，飽和黏性土應(yīng)采用在土的有效自重壓力下預(yù)固結(jié)的不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。目前國內(nèi)在這一問題上觀點(diǎn)并不統(tǒng)一，不同觀點(diǎn)各持己見，在學(xué)術(shù)上存在一定爭議。
【例題4】對于巖性為飽和黏性土的基坑工程，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007—2002)規(guī)定，飽和黏性土應(yīng)采用在土的有效自重壓力下預(yù)固結(jié)的( )三軸試驗(yàn)確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。
A、不固結(jié)不排水；
B、固結(jié)不排水；
C、固結(jié)排水；
D、上述A、B、C均可；
答案：A
(2)基坑周邊的環(huán)境條件
基坑開挖、降水和支防結(jié)構(gòu)位移引起的地面沉降和水平位移會對周邊建筑物、道路和地下管線造成影響，周邊建筑物地下室和基礎(chǔ)、地下管線也會對支護(hù)結(jié)構(gòu)施工帶來影響，如錨桿或土釘成孔時(shí)遇到周邊建筑物地下室、基礎(chǔ)或地下管線時(shí)，將無法繼續(xù)成孔。因此在支護(hù)方案制定和設(shè)計(jì)時(shí)，必須對周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，采用合理方案和施工措施避免支護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境的相互影響。周邊環(huán)境調(diào)查應(yīng)包括以下內(nèi)容：
1)支護(hù)結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)建筑物的距離、結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、基礎(chǔ)型式和埋深、建筑物荷載和結(jié)構(gòu)使用狀況；
2)基坑周邊各類地下設(shè)施，包括電力電訊管線、，燃?xì)夤芫€、供水管線、污水雨水管線和熱力管線等的位置尺寸和使用性狀；
3)場地周邊范圍內(nèi)地表水匯流、排泄情況、舊有地下水管滲漏情況等；
4)基坑周邊道路的距離及車輛載重情況。
(3)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的要求
為了使支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足地下室正常施工的要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮到建筑物地下室的情況和相關(guān)要求，做到事先發(fā)現(xiàn)問題并協(xié)商解決，防止在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完后發(fā)現(xiàn)與主體結(jié)構(gòu)之間的矛盾，造成事后處理的被動局面。設(shè)計(jì)前應(yīng)考慮的主要因素有：
1)基坑邊緣尺寸應(yīng)保證建筑物地下室外墻、底板和承臺邊緣的尺寸及外墻模板安裝空間的要求。
2)基坑邊緣與地下室外墻距離應(yīng)考慮外墻防水作法；
3)支撐、錨桿和腰梁的標(biāo)高應(yīng)考慮與地下室各層樓板的關(guān)系，錨桿和腰梁是否拆除，拆除時(shí)間與地下室樓層施工的關(guān)系，是否利用樓板結(jié)構(gòu)作為支撐等問題；
4)靠近基坑邊的基礎(chǔ)或樁基的施工是否影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)受力條件；
5)地下室內(nèi)外管線接口位置的標(biāo)高是否與支護(hù)結(jié)構(gòu)有矛盾；
6)地下室車道出入口的支護(hù)措施。
(4)場地施工條件
基坑和地下室施工條件也是影響支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的一個因素，主要有以下幾方面問題：
1)材料制作加工場地、材料堆放場地、臨建、施工車輛道路和出人口的位置對基坑尺寸的要求；
2)材料堆放荷載、施工車輛荷載、塔吊荷載等對支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響；3)現(xiàn)場對施工噪聲和振動的限制對支護(hù)結(jié)構(gòu)施工機(jī)具的要求。
3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
(1)基坑側(cè)壁安全等級
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)表12.1-1選用相應(yīng)的側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)。
基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)表12.1-1
安全等級
破 壞 后 果
γ0
一 級
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重
1.10
二 級
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般
1.00
三 級
支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重
0.90
注：有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級可根據(jù)具體情況另行確定。
(2)位移限值
支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一方面要滿足其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，另一方面也要滿足變形的要求，這是和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)共同的設(shè)計(jì)原則。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為下列兩類：
1)承載能力極限狀態(tài)：對應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力、土體失穩(wěn)或過大變形導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)或基坑周邊環(huán)境破壞；
2)正常使用極限狀態(tài)：對應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能。
【例題5】按照基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，下列屬于正常使用極限狀態(tài)的是( )。
A、支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力；
B、土體失穩(wěn)；
C、基坑周邊環(huán)境破壞；
D、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工；
答案：D
承載能力極限狀態(tài)和妨礙地下結(jié)構(gòu)施工的正常使用極限狀態(tài)下支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的限值相對比較容易確定，但對影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的限值則不太容易把握，因?yàn)椴煌苓叚h(huán)境，如建筑物、道路和各種地下管線的適應(yīng)能力和要求各不相同。如建筑物至基坑的距離，建筑物及其基礎(chǔ)的型式、管線和種類等都會影響到對支護(hù)結(jié)構(gòu)和對地面沉降變形的要求，應(yīng)根據(jù)具體情況和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)做出判斷。
《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120—99)為適用于各地區(qū)、各種條件下的情況，因此對此只在原則上做了如下規(guī)定：“支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)水平變形、地下水的變化對周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響，對于安全等級為一級和對周邊環(huán)境變形有限定要求的二級建筑基坑側(cè)壁，應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境的重要性、對變形的適應(yīng)能力及土的性質(zhì)等因素確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形限值?！币陨弦?guī)定沒有具體的位移和沉降指標(biāo)，應(yīng)由設(shè)計(jì)人員針對工程實(shí)際情況進(jìn)行分析、判斷和確定。