深基坑工程1教材

深基坑工程第一章深基坑概述1.1前言1.2基坑工程的內(nèi)涵1.3基坑工程的技術(shù)要求1.4基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1.5基坑失效模式1.6基坑工程的安全等級(jí)與設(shè)計(jì)、施工要求

基坑工程既是高層建筑基礎(chǔ)工程及地下工程的重要組成部分，又是巖土工程學(xué)科的一門獨(dú)立的重要分支，基坑工程已發(fā)展為一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，它正在形成一門“基坑工程學(xué)”?；庸こ碳夹g(shù)的復(fù)雜程度遠(yuǎn)甚于永久性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)，基坑工程涉及以下多門學(xué)科和技術(shù)的專門知識(shí)及其綜合運(yùn)用，它是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。工程地質(zhì)和水文地質(zhì)；土力學(xué)與基礎(chǔ)工程；高等結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)及施工組織與計(jì)劃等；地下水的控制、環(huán)境保護(hù)；原位測試、及施工監(jiān)測技術(shù)。1.2基坑工程的內(nèi)涵

基坑或深基坑工程，除在較少的情況下可采用放坡開挖外，一般應(yīng)考慮一下各項(xiàng)內(nèi)容：

1.基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工；

2.

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的撐錨體系的

設(shè)計(jì)和施工；

3.

控制或降低基坑內(nèi)外地

下水位的設(shè)計(jì)與施工；

4．基坑內(nèi)外土體加固的設(shè)

計(jì)與施工；

5．土方開挖設(shè)計(jì)與施工；

6．施工監(jiān)測與控制、環(huán)境

保護(hù)及險(xiǎn)情處理。圍護(hù)體系的方案比較比較和選型；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形計(jì)算；基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗(yàn)算；

1.3

基坑工程的技術(shù)要求任何設(shè)計(jì)的首要問題應(yīng)該是明確技術(shù)要求，包括設(shè)計(jì)對(duì)象的功能要求和施工對(duì)設(shè)計(jì)的制約條件。就基坑工程而言，無論是功能要求或施工制約條件都有其特殊性，不同于一般的工程設(shè)計(jì)。1.3.1基坑工程的功能1.3.1.1擋土功能1.3.1.2止水功能1.3.1.3作為地下結(jié)構(gòu)外墻的使用功能1.3.2基坑工程對(duì)環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求1.3.2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移、坑底隆起對(duì)相鄰建筑物和市政設(shè)施的影響1.3.2.2降低地下水位對(duì)相鄰建筑物和市政設(shè)施的影響1.3.2.3土錨對(duì)相鄰場地工程施工的影響(為地下工程施工提供安全干燥的施工環(huán)境)

1.3.1基坑工程的功能

基坑的功能是為基礎(chǔ)工程及地下工程的施工提供一個(gè)安全、干燥的工作環(huán)境，它的使用壽命也是比較短的?；庸こ叹哂袚跬梁椭顾δ?，有時(shí)還同時(shí)具有作為地下結(jié)構(gòu)外墻的功能：1.3.1.1擋土功能放坡開挖和支護(hù)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?yàn)樯罨拥姆牌路秶^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)，更可能產(chǎn)生深層滑動(dòng)，在深基坑中放坡開挖的風(fēng)險(xiǎn)很大。

深基坑設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)(一般包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支錨體系兩部分)的目的是阻止基坑外側(cè)土體的坍塌，為基礎(chǔ)施工提供安全的工作空間。根據(jù)擋土的要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)不一定是連續(xù)密閉的，在土的強(qiáng)度較高的地區(qū)，采用間隔式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)就足以起到擋土作用；但在軟土地區(qū)，由于土的強(qiáng)度低，土壓力比較大，則需要設(shè)置連續(xù)排列的圍護(hù)結(jié)構(gòu)才有足夠的強(qiáng)度抵抗土壓力的作用，并防止軟土在側(cè)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(hù)結(jié)構(gòu)型式和支錨體系的類型。

1.3.1基坑工程的功能1.3.1.2．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，須采取坑內(nèi)排水或降低地下水位的措施。如在坑內(nèi)降低地下水位，將造成坑內(nèi)外的水位差，地下水在水頭壓力的作用下從坑外流向坑內(nèi)，不僅不能保持坑內(nèi)的干燥，還會(huì)產(chǎn)生管涌、流砂等滲透變形，危及基坑安全。在這種情況下，要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)具有止水的功能，以阻止地下水流向坑內(nèi)；以保證坑內(nèi)的施工作業(yè)條件。1.3.1基坑工程的功能1.3.1.2．止水功能實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水功能的條件，一方面要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身具有一定的隔水性能，可以同時(shí)起止水帷幕的作用，另一方面要求設(shè)置的止水帷幕有足夠的深度，能切入不透水層，或者能將水頭梯度減少到不會(huì)發(fā)生危害的數(shù)值。

1.3.1基坑工程的功能1.3.1.2．止水功能有些類型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以同時(shí)具有擋土和止水的功能，如地下連續(xù)墻；但有些擋土結(jié)構(gòu)物卻不具有止水的作用，如排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，此時(shí)就需要設(shè)置止水帷幕，采用兩種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。采用復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，擋土作用所必需的深度和止水作用所必需的深度不一定相同，則可設(shè)置于不同的深度。

1.3.1，基坑工程的功能1.3.1.3．作為地下結(jié)構(gòu)外墻的使用功能

在軟土地區(qū)，深基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)很高，如地下連續(xù)墻有時(shí)在一項(xiàng)工程中可達(dá)數(shù)千萬元之巨，如果僅用作施工時(shí)的臨時(shí)性圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在地下室施工完畢以后就喪失了使用價(jià)值，確實(shí)非?？上?。為了充分利用地下連續(xù)墻的使用價(jià)值，提出了將圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)作為地下室外墻的設(shè)計(jì)要求。有時(shí)施工場地狹窄也采用將圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)作為地下室外墻的設(shè)計(jì)。在這種條件．支護(hù)結(jié)構(gòu)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(duì)于同時(shí)具有地下室外墻使用功能要求的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)要求和一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同，技術(shù)難度比較大，也比較復(fù)雜

實(shí)例護(hù)坡排樁兼作承重墻基坑工程

——石家莊福滿樓大酒店

福滿樓大酒店位于石家莊市中山東路，建筑面積約1萬m2，地上10層，地下2層，框架結(jié)構(gòu)，筏形基礎(chǔ)．基坑開挖深度一13.0m，室內(nèi)外高差0.6m。

該工程施工場地狹窄。經(jīng)過研究與分析，將護(hù)坡排樁與地下室連成整體，使護(hù)坡排樁成為地下室外墻結(jié)構(gòu)的一部分，且排樁在基礎(chǔ)以下的埋深部分兼作外墻的樁基，

這樣既解決了場地狹窄問題，又降低工程造價(jià)，同時(shí)也減少施工難度。

按該設(shè)計(jì)方案，作為地下室外墻組成部分的排樁，在基坑西側(cè)，與現(xiàn)有12層樓房的基礎(chǔ)底板距離為0.7m，在南側(cè)，與現(xiàn)有2層樓房的基礎(chǔ)邊緣距離僅0.3m，基本達(dá)到了預(yù)期目的．

實(shí)例護(hù)坡排樁兼作承重墻基坑工程

——石家莊福滿樓大酒店福滿樓大酒店地上10層，地下2層，框架結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度一13.0m。該工程施工場地狹窄，將護(hù)坡排樁與地下室連成整體，使護(hù)坡排樁成為地下室外墻結(jié)構(gòu)的一部分，且排樁在基礎(chǔ)以下的埋深部分兼作外墻的樁基，按該設(shè)計(jì)方案，作為地下室外墻組成部分的排樁，在基坑西側(cè)，與現(xiàn)有12層樓房的基礎(chǔ)底板距離為o．7m，在南側(cè)，與現(xiàn)有2層樓房的基礎(chǔ)邊緣距離僅o．3m，基本達(dá)到了預(yù)期目的．這樣既可改變護(hù)坡排樁作用的單一性，又降低工程造價(jià)，同時(shí)也減少施工難度。

1.3.2基坑工程對(duì)環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求

深基坑工程施工時(shí)，挖土和降低地下水位，改變了原來的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，土層的應(yīng)力場發(fā)生了變化，受影響的范圍遠(yuǎn)比基坑的范圍大得多。

在受影響的范圍內(nèi)，土體發(fā)生位移，相鄰建筑物和市政設(shè)施產(chǎn)生附加的變形；此外，基坑開挖對(duì)環(huán)境、市容也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

基坑工程對(duì)周圍環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：

1．圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移和坑底隆起對(duì)相鄰建筑物和市政設(shè)施的影響

2．降低地下水位對(duì)相鄰建筑物和市政設(shè)施的影響

3．土錨對(duì)相鄰場地工程施工的影響

1.3.2基坑工程對(duì)環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求

1.3.2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移和坑底隆起

對(duì)相鄰建筑物和市政設(shè)施的影響

基坑開挖對(duì)土體是一種卸荷作用，打破了原來的平衡狀態(tài)，土體就會(huì)產(chǎn)生各種形態(tài)的位移，

在基坑內(nèi)部，表現(xiàn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)連同周圍的土體不同程度的水平位移和坑底的隆起；

坑底的隆起是一種向上的位移，產(chǎn)生的原因一是深層土的卸荷回彈，二是由于開挖形成的壓力差導(dǎo)致的土體塑流。

坑底的隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移必然導(dǎo)致坑外土體產(chǎn)生沉降和水平位移，帶動(dòng)相鄰建筑物或市政設(shè)施發(fā)生傾斜或撓曲，可能使結(jié)構(gòu)構(gòu)件或管道產(chǎn)生開裂，影響使甩，危及安全。

1.3.2基坑工程對(duì)環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求

1.3.2.2．降低地下水位對(duì)相鄰建筑物和市政設(shè)施的影響

基坑開挖時(shí)必須采取坑內(nèi)排水或降低地下水位的措施，以獲得干燥的施工空間。

如采用坑外降水會(huì)使大范圍的地下水位下降；

當(dāng)采用坑內(nèi)降水方案而止水帷幕能有效工作時(shí)，坑外的地下水位不會(huì)明顯下降，對(duì)相鄰建筑物不會(huì)構(gòu)成威脅。

如在坑內(nèi)降水而圍護(hù)結(jié)構(gòu)不具有止水的功能或止水功能失效，則也會(huì)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，影響的范圍也越大。

地下水位下降造成土體有效應(yīng)力增加，產(chǎn)生大范圍的地面沉降．在影響范圍內(nèi)的建筑物和市政設(shè)施就要受到不同程度的損害。

1.3.2基坑工程對(duì)環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求

1.3.2.3．土錨對(duì)相鄰場地工程施工的影響

對(duì)坑內(nèi)的施工條件來說，采用土錨比內(nèi)支撐更為有利，可以減少對(duì)挖土和澆筑基礎(chǔ)的干擾。因此在地質(zhì)條件比較好的地區(qū)，常大量采用土錨。

采用土錨時(shí)應(yīng)充分注意其對(duì)相鄰關(guān)系的影響，除非建筑場地十分空曠，土錨完全設(shè)置在建筑紅線范圍以內(nèi)。

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(shè)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進(jìn)入相鄰場地的范圍，如果相鄰場地進(jìn)行地下的施工或設(shè)置樁體，土錨就成為其地下障礙物，因此可能產(chǎn)生一些糾紛。從民法的角度來看，采用的土錨如已進(jìn)入相鄰場地范圍，則屬侵犯了相鄰場地業(yè)主的合法權(quán)益，相鄰場地業(yè)主可以訴諸法律。因此在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)必須充分處理好相鄰關(guān)系。

1.4基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1.4.1按功能劃分1.4.2按圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度劃分1.4.3

按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定方式劃分

1.4.4.按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝與材料劃分

1.4.5按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理與形式劃分

1.4基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1.4.1按功能劃分圍護(hù)結(jié)構(gòu)按功能分:臨時(shí)性結(jié)構(gòu)和兼有永久性結(jié)構(gòu)功能兩類。臨時(shí)性圍擴(kuò)結(jié)構(gòu)的功能比較單一，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足地下工程施工時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土、止水和環(huán)境保護(hù)的要求；永久性結(jié)構(gòu)除了滿足上述地下工程施工時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求外還應(yīng)滿足作為永久性結(jié)構(gòu)的許多要求，例如傳力、協(xié)調(diào)變形、防滲等。同時(shí)還要處理與地下室梁、板、柱的連接構(gòu)造，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形也有更嚴(yán)格的要求。因此設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要按永久性結(jié)構(gòu)的要求，在設(shè)計(jì)過程中，基坑設(shè)計(jì)與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分工作更需要密切配合、互相協(xié)調(diào)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接傳遞上部結(jié)構(gòu)的荷載，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形將會(huì)影響結(jié)構(gòu)體系傳力的正確性，同時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)過大的變形也會(huì)影響地下室空間的利用。

1.4

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1.4.2按圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度劃分按圍擴(kuò)結(jié)構(gòu)材料本身的傳力特性可以分為剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)兩類。剛性結(jié)構(gòu)圍護(hù)體材料的抗拉強(qiáng)度很低，一般不考慮承受彎矩，其變形的特點(diǎn)主要是平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生撓曲變形時(shí)很容易出現(xiàn)開裂；柔性結(jié)構(gòu)圍擴(kuò)體材料能承受大的彎矩和拉應(yīng)力，因此可以容許發(fā)生較大的撓曲而結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂縫。

剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)的土壓力分布和設(shè)計(jì)計(jì)算方法均不相同

1.4

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1.4.3按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定方式劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的方式，可劃分為自立式和支錨式兩類。

自立式結(jié)構(gòu)可以不依靠支撐或錨桿的傳力作用而保持平衡，按照保持穩(wěn)定的機(jī)制可以分為重力式和懸臂式兩類。重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(nèi)土的嵌固作用維持穩(wěn)定。

支錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)則需要依靠內(nèi)支撐或土錨才能保持圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

1.4

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1.4.4按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝與材料劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)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；一般來說，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能與材料密切有關(guān)，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(hù)結(jié)構(gòu)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)墻也可以做成重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；水泥攪拌樁可以加勁性的型鋼成為柔性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可以用作柔性的排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水帷幕。1.4.5按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理與形式劃分各類圍護(hù)結(jié)構(gòu)的適用條件

類型支護(hù)方式支護(hù)特點(diǎn)適用條件放坡自穩(wěn)邊坡根據(jù)土質(zhì)條件確定邊坡坡度基坑周圍有足夠的放坡空間，相鄰影響要求不高，土質(zhì)較好加固土坡采用土釘或螺旋錨加固，加掛鋼絲網(wǎng)噴漿或抹漿，土工織物加固坡面，壓力注漿加固對(duì)坡度有限制，或土質(zhì)相對(duì)較差、易風(fēng)化或完整性較差擋墻水泥穩(wěn)定土擋墻深層攪拌樁構(gòu)成壁式或格柵式擋墻，土釘、螺旋錨加筋土擋墻，錨桿壓力注漿加固土擋墻，穩(wěn)定性不足時(shí)可加灌注樁組成復(fù)合式擋墻可兼有止水帷幕功能，基坑外要有一定的空間布置樁體，適用土類范圍較廣，維護(hù)高度不易超過6m，對(duì)基坑位移控制要求比較高時(shí)不宜采用此法

排樁懸臂式鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、預(yù)制樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁維護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大的基坑可采用雙排樁或多排樁基坑施工場地狹窄，無放坡開挖或重力式擋墻所需要的寬度，開挖深度不大，土層較好，相鄰影響要求不高時(shí)，懸臂長度不宜大于一定數(shù)值（視土質(zhì)條件而定）類型支護(hù)方式支護(hù)特點(diǎn)適用條件排樁錨固式（單層或多層）上述樁型加灌注錨桿（預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力），螺旋錨或灌漿螺旋錨，錨定板，拉錨，鎖口梁和圍檁可用于不同深度的基坑，基坑內(nèi)無施工干擾；錨桿需伸入鄰近地塊，紅線以外允許占用地下空間；錨固段不宜設(shè)在靈敏度高的淤泥層內(nèi)，在軟土地區(qū)慎用內(nèi)支撐式（單層或多層）上述樁型加鋼支撐或鋼筋混凝土支撐（水平撐、斜撐、角撐或環(huán)形撐）能傳遞支撐支座力的鎖口梁和圍檁能限制水平支撐變位的立柱可用于不同深度的基坑和不同土質(zhì)條件；適用于變形控制要求嚴(yán)格的情況；支撐對(duì)施工有一定的干擾，布置時(shí)應(yīng)考慮后繼施工的方便；對(duì)于平面尺寸較大、形狀較復(fù)雜和環(huán)境要求較嚴(yán)格的基坑宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻自立式鋼筋混凝土連續(xù)墻在平面上做成T形或II形結(jié)構(gòu)以增加抵抗矩可用作永久性結(jié)構(gòu)的墻體，可用逆作法施工利用地下室梁、板、柱作為內(nèi)支撐體系，可用于多層地下室的超深基坑支錨式加內(nèi)支撐或錨桿，一般需設(shè)置圍檁傳遞支座力圓形、拱形、復(fù)合形鋼筋混凝土連續(xù)墻鉆孔灌注樁排樁環(huán)形撐梁可充分利用結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，徑向位移小，適用于建筑形狀接近于圓形

1.5基坑失效模式根據(jù)對(duì)實(shí)際工程的失效事故的研究，基坑失效的模式是多種多樣的，不同型式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不同的施工條件，失效模式并不完全一樣。從失效的機(jī)理來說，基坑工程有如下九種可能的失效模式，雖然在實(shí)際工程中有時(shí)一種失效模式可能會(huì)引發(fā)其他失效模式的出現(xiàn)，但就機(jī)制而言，這九種失效模式的物理機(jī)制是不同的，他們發(fā)生的原因和條件是完全獨(dú)立的。1．整體失穩(wěn)2.坑底隆起3．圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)4．圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)5．圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)6.“踢腳”失穩(wěn)7．圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞8．圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞9．支、錨體系失穩(wěn)破壞

1.5基坑失效模式1.5.1整體失穩(wěn)

整體失穩(wěn)是指在土體中形成了滑動(dòng)面。圍護(hù)結(jié)構(gòu)連同基坑外側(cè)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(hù)結(jié)構(gòu)的上部向坑外傾倒，圍擴(kuò)結(jié)構(gòu)的底部向坑內(nèi)移動(dòng)，坑底土體隆起，坑外地面下陷。整體失穩(wěn)一般發(fā)生在自立式剛性擋墻或懸臂式柔性擋墻，對(duì)多支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)被動(dòng)區(qū)抗力不足時(shí)也會(huì)產(chǎn)生整體滑動(dòng);

在軟弱土層上的放坡，如開挖深度過大，則即使坡度平緩，也因壓力差過大而發(fā)生整體失穩(wěn)，如在軟弱地基中不適當(dāng)?shù)夭捎脟婂^支護(hù)或土釘墻．極易發(fā)生包括錨固體在內(nèi)的整體失穩(wěn)，

單支撐或單錨的柔性擋墻，整體失穩(wěn)時(shí)的滑動(dòng)中心在支、錨點(diǎn)；在內(nèi)支撐體系失效時(shí)，地基也是以整體失穩(wěn)的形式破壞。

1.5基坑失效模式1.5.2坑底隆起

坑底隆起是指坑底土體產(chǎn)生向上的豎向變形?；娱_挖以后，坑底土體發(fā)生向上位移的原因有兩種，一種是卸載引起的回彈，其數(shù)值較小．不會(huì)危及安全；另一種是在開挖引起的壓力差作用下土體中產(chǎn)生的塑性流動(dòng)變形在坑底處的表現(xiàn)，這種變形如果數(shù)量較大，表示土體中的塑流已經(jīng)比較嚴(yán)重。如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)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(jié)構(gòu)或節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度差的支撐體系，過大的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(huì)發(fā)生整體性失穩(wěn)，此時(shí)坑底隆起量可能達(dá)到幾米，隆起的范圍可能達(dá)到基坑寬度的一半左右，

1.5基坑失效模式1.5.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)或懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。重力式結(jié)構(gòu)在坑外主動(dòng)土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)繞其下部的某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部向坑內(nèi)傾倒，抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身的重力構(gòu)成，坑底的被動(dòng)抗力也是構(gòu)成抵抗力矩的因素。懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)插入深度較淺時(shí)發(fā)生的傾覆失穩(wěn)；有支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如果因支撐失穩(wěn)．壓曲或斷裂而造成支撐體系失效，圍護(hù)結(jié)構(gòu)也有可能發(fā)生傾覆失穩(wěn)。

1.5基坑失效模式1.5.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)中，在坑外主動(dòng)土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護(hù)體底面的摩阻力以及內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力構(gòu)成。當(dāng)坑底土軟弱或圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部的地基土軟化時(shí)，墻體可能發(fā)生滑移失穩(wěn)。

1.5基坑失效模式1.5.5圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底面壓力過大，因地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)還作用著土壓力，因此重力和土壓力的合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下，地基土發(fā)生向坑內(nèi)的擠出，圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻的沉降，可能導(dǎo)致部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開裂損壞。

1.5基坑失效模式1.5.6“踢腳”失穩(wěn)在單支撐的基坑中，可能發(fā)生繞支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部向坑外傾倒，圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)中一般不會(huì)產(chǎn)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，

1.5基坑失效模式1.5.7圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞坑內(nèi)采用排水或降水措施后，由于止水帷幕失效，造成了坑內(nèi)外的水頭差，地下水在水頭差的作用下向坑內(nèi)滲流，在滲流出口處土的細(xì)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(jī)理不同而有不同的名稱，如管涌、流砂或流土。如不及時(shí)制止，過大的水力坡降，引起坑底滲透變形破壞。由滲透變形引起的水土流失，造成基坑外地面下沉、塌陷，導(dǎo)致鄰近建筑物的開裂和損壞。在工程失效實(shí)例中，由止水帷幕失效后滲透變形破壞所引發(fā)的事故占很大的比例。引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是設(shè)計(jì)因素和材料的因素。由于施工質(zhì)量低劣，止水帷幕有空洞或裂縫，或者有“冷接頭”，成為漏水的通道是最普遍的現(xiàn)象；止水帷幕設(shè)計(jì)深度過淺，沒有全部切斷透水層；或沒有封閉，也是漏水的可能原因。地下水通過帷幕底部的透水層涌向坑內(nèi)。

1.5基坑失效模式1.5.8圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞是指圍護(hù)體本身發(fā)生開裂、折斷、剪斷或壓屈，致使結(jié)構(gòu)失去了承載能力的破壞模式。在基坑事故實(shí)例中，結(jié)構(gòu)性損壞的事故很多，應(yīng)當(dāng)引起重視。結(jié)構(gòu)型損壞的原因可能是方案性的錯(cuò)誤，如支撐體系不當(dāng)或圍護(hù)結(jié)構(gòu)不閉合；也可能是設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)荷載估計(jì)不足或結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度估計(jì)過高，如土壓力采用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算而材料強(qiáng)度采用設(shè)計(jì)值就會(huì)造成這種事故；支撐或圍檁截面不足導(dǎo)致破壞的；此外，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng)，也會(huì)因局部失穩(wěn)而引起整體破壞，特別在鋼支撐體系中，節(jié)點(diǎn)多，加工與安裝質(zhì)量不易控制。

1.5基坑失效模式1.5.9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(yù)應(yīng)力松弛。土錨的破壞大多是局部的，群錨的破壞實(shí)際上是土體的失穩(wěn)而并非是錨桿的結(jié)構(gòu)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(huì)造成整體的失穩(wěn)，尤其是鋼支撐體系，局部節(jié)點(diǎn)的失效概率比較大。支撐失穩(wěn)也可能是施工質(zhì)量引起的，如支撐截面尺寸不足，支撐位置偏離，形成大偏心受力；支撐體系的剛度不足會(huì)引起支撐體系的失穩(wěn)破壞；鋼支撐節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng)，也是鋼支撐破壞的重要原因。

1.5基坑失效模式根據(jù)對(duì)實(shí)際工程的失效事故的研究，基坑失效的模式是多種多樣的，不同型式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不同的施工條件，失效模式并不完全一樣。從失效的機(jī)理來說，基坑工程有如下九種可能的失效模式，雖然在實(shí)際工程中有時(shí)一種失效模式可能會(huì)引發(fā)其他失效模式的出現(xiàn)，但就機(jī)制而言，這九種失效模式的物理機(jī)制是不同的，他們發(fā)生的原因和條件是完全獨(dú)立的。1．整體失穩(wěn)2.坑底隆起3．圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)4．圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)5．圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)6.“踢腳”失穩(wěn)7．圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞8．圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞9．支、錨體系失穩(wěn)破壞1.6基坑工程的安全等級(jí)與設(shè)計(jì)、施工要求為了統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同的工程區(qū)別對(duì)待，需要制定設(shè)計(jì)依據(jù)的控制標(biāo)準(zhǔn)。下面主要討論按安全等級(jí)確定的設(shè)計(jì)、施工要求。1.6.1確定安全等級(jí)的原則1.6.2劃分安全等級(jí)應(yīng)考慮的因素1.6.3現(xiàn)有規(guī)范對(duì)安全等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)1.6.4不同安全等級(jí)基坑工程的設(shè)計(jì)及施工要求

1.6基坑工程的安全等級(jí)與設(shè)計(jì)、施工要求1.6.1確定安全等級(jí)的原則確定基坑工程安全等級(jí)時(shí)，應(yīng)考慮下面的特點(diǎn)：

1．基坑工程大多數(shù)是臨時(shí)性的，其安全度和耐久性的要求低于一般的結(jié)構(gòu)工程；

2．圍護(hù)結(jié)構(gòu)失效對(duì)周圍環(huán)境影響的重要性勝于圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身；

3．在許多情況下，變形的控制的要求高于強(qiáng)度控制。1.6基坑工程的安全等級(jí)與設(shè)計(jì)、施工要求1.6.2劃分安全等級(jí)應(yīng)考慮的因素劃分基坑工程安全等級(jí)要考慮下列幾個(gè)因素：

1．基坑的開挖深度

2．土質(zhì)條件

3．地下水位

4．相鄰建筑物與設(shè)施的重要性以及對(duì)變形的承受能力

1.6.2劃分安全等級(jí)應(yīng)考慮的因素

劃分基坑工程安全等級(jí)要考慮下列幾個(gè)因素：

1．基坑的開挖深度土壓力與深度的平方成正比，基坑深度越大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形都相應(yīng)急劇增大，支錨結(jié)構(gòu)的軸力也隨之增大。無論圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的安全或?qū)Νh(huán)境的影響都增加了技術(shù)難度，工程的重要性和失效的危害性都加大了，對(duì)于深基坑應(yīng)提高對(duì)設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)要求；

2．土質(zhì)條件在相同開挖深度的條件下，土質(zhì)越差，抗剪強(qiáng)度低，側(cè)土壓力增大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力加大，對(duì)環(huán)境境的影響也越大，控制的要求必須相應(yīng)提高；

1.6.2劃分安全等級(jí)應(yīng)考慮的因素3．地下水位地下水對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全與使用具有決定性的作用，在地下水位高的地方，降水會(huì)形成地面的沉降并損害相鄰建筑物。如果設(shè)置止水帷幕則使圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受很大的水壓力，同時(shí)增加了滲透變形的危險(xiǎn)性，因此必須提高對(duì)設(shè)計(jì)和施工的要求；

4．相鄰建筑物與設(shè)施的重要性以及對(duì)變形的承受能力相鄰建筑物的重要性增大，對(duì)變形控制的要求更嚴(yán)格，基坑安全等級(jí)就越高。例如在地下鐵道鄰近地區(qū)開挖基坑時(shí)，常需要提高設(shè)計(jì)的安全度以保證地下鐵道的安全運(yùn)行；對(duì)于變形十分敏感的建筑物或設(shè)施，也必須嚴(yán)格控制變形，提高對(duì)設(shè)計(jì)施工的要求?；庸こ贪踩燃?jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

規(guī)范名稱一級(jí)二級(jí)三級(jí)上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程（DBJ08—61—97）1．支護(hù)結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)2．開挖深度≥10m時(shí)3．基坑邊兩倍開挖深度范圍內(nèi)有歷史文物、近代優(yōu)秀建筑、重要管線等需嚴(yán)加保護(hù)

除一