一,、基坑工程技術(shù)的發(fā)展歷程

第一階段：上一世紀80年代末到90年代末,，研究,、探索階段。

第二階段：新世紀初的十多年,，發(fā)展階段,。

1、兩個階段的標志

1）第一階段：2000年前后基坑工程的國家行業(yè)標準和地方標準的頒布,。

2）第二階段：2009年《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497）的頒布、一批相關(guān)的規(guī)范全面修訂。

2,、基坑工程設計理念的改變

1）早期：設計往往以滿足地下工程施工為主,。或以經(jīng)驗為主,；或以理論為主,。

2）現(xiàn)今：滿足環(huán)境保護已成為設計施工的基本出發(fā)點。理論和經(jīng)驗相結(jié)合,。

3,、基坑設計方法

1）極限平衡法:卜魯姆法、盾恩法,、相當梁法等 ,；

2）彈性支點法:解決變形分析問題；

3）有限元法:平面,、空間,；土體與結(jié)構(gòu)共同作用；考慮土的彈塑性等

4,、對基坑穩(wěn)定性的認識

基坑事故主要是巖土類型的破壞形式,。整體滑動穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性等在軟土中尤其重視,。

二,、基坑工程的新型支護結(jié)構(gòu)

常用的基坑支護結(jié)構(gòu)

1）土體加固類:放坡、土釘墻,、重力式水泥土墻等,。

2）支擋、拉錨式圍護墻：排樁,、地下連續(xù)墻,。

3）支錨體系：拉錨式，內(nèi)支撐,。

圍護墻

支錨體系：拉錨和錨桿

1,、復合土釘墻

1）土釘支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)點:施工方便、設備簡單,、經(jīng)濟效益顯著等,。

2）土釘支護結(jié)構(gòu)的主要問題:適用有一定限制，僅適用于非軟土場地,。

土釘支護結(jié)構(gòu)的主要問題

1）軟土地區(qū)：穩(wěn)定性

2）復合土釘墻：采用水泥土攪拌樁,、預應力錨桿、微型樁等的一類或幾類結(jié)構(gòu)與土釘墻復合而成的支護結(jié)構(gòu),。

3）軟土地區(qū)的應用：以水泥土攪拌樁,、微型樁等“超前支護”,，

4）解決：隔水性；土體的自立性（加大自立高度和持續(xù)時間,、提高穩(wěn)定性）,。

5）非軟土地區(qū)的應用：通過微型樁、預應力錨桿等對限制土體的位移,。預應力錨桿復合土釘墻,，加大預應力可使位移減少40%~50%。使其適應的基坑開挖深度有所增加,。復合土釘墻使開挖深度有所增加（12~15m）,。

6）復合土釘墻結(jié)構(gòu)設計中應注意的問題：可計入復合體的共同作用，但復合體的作用不可過高估計,。

7）原位土層,、土釘對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的貢獻：應占有主要的份額。

2,、雙排樁結(jié)構(gòu)

雙排樁結(jié)構(gòu)：由前,、后兩排支護樁和梁連接成的剛架及冠梁組成的支擋式結(jié)構(gòu)。

雙排樁結(jié)構(gòu)的特點

1）結(jié)構(gòu)：有較大的側(cè)向剛度,，無需支撐或拉錨

2）施工：適應性廣,、工藝簡單、與土方開挖無交叉作業(yè),、施工工期短等,。

雙排樁的設計

嵌固穩(wěn)定性驗選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 算：以結(jié)構(gòu)前后排樁與樁間土的整體分析，但嵌固段被動土的抗力作用在總抵抗力矩中占主要部分,。

剛架結(jié)構(gòu)受力分析

1）前,、后排樁的受力前排受壓；后排受拉,，并引起前,、后排樁豎向位移和樁身彎矩。

2）前,、后排樁之間土體：考慮其的反力與變形關(guān)系（樁間土看作水平向單向壓縮體,，按壓縮模量確定剛度系數(shù)）

考慮開挖后應力釋放引起的初始壓力（按樁間土自重占滑動體自重的比值確定）

3）樁頂梁

3、型鋼水泥土攪拌墻

1）型鋼水泥土攪拌墻：由水泥土墻和內(nèi)插的型鋼組成的復合支護結(jié)構(gòu),。

2）特點：支護性能好,、造價低、環(huán)保（型鋼可回收）等,。我國于2010年頒布了《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》JGJ/T199 ,，標志了該技術(shù)已較為成熟。

型鋼和水泥土作用

1）型鋼：作為擋土結(jié)構(gòu),。

2）水泥土：作為截水帷幕,。

型鋼水泥土攪拌墻的工作特性

1）墻體變位較小時：水泥土對提高墻體的剛度有相當貢獻,。

2）墻體的抗彎承載力驗算：不應考慮水泥土的作用。

3）型鋼間水泥土的受剪：包括型鋼間水泥土的錯動受剪和最弱截面處的局部受剪,。

4）型鋼水泥土攪拌墻的樁身強度是目前工程中矛盾比較集中的問題,。

5）設計要求：一般強度為1.0MPa左右，甚至更高,。

6）實際情況：往往難以達到設計要求。

7）取芯檢測：28d強度值一般在0.4MPa左右,。

如何確定水泥土攪拌墻的樁身強度,？

1）工程實際：鮮有因強度較低而造成破壞的事例；

2）理論分析：要求水泥土28d抗壓強度為0.5MPa左右,；

3）規(guī)范建議：采用不小于0.5MPa較為適宜,。

三、深基坑工程施工新設備和新工藝

施工中新設備和新工藝：地下連續(xù)墻,、混凝土咬合樁排樁,、超深多軸水泥土攪拌樁（SMW工法）、水泥土攪拌連續(xù)墻（TRD工法）,、超大型環(huán)形支撐體系,、十字鋼支撐雙向復加預應力技術(shù)、混凝土支撐的繩（鏈）鋸切割法,、錨桿的回收 技術(shù)等,。

1、地下連續(xù)墻成槽機械和工藝

常用的成槽機械

銑削式成槽機——最大成槽深度可達150m,，墻體厚度可達2.5m,。

槽壁穩(wěn)定

粉土、粉砂土等易坍塌土層的技術(shù)措施：① “夾心”地下連續(xù)墻（水泥土攪拌樁保護槽壁）,；② 改良泥漿性能,。

2、灌注樁施工新技術(shù)

旋挖鉆孔灌注樁

1）旋挖成孔：通過桶狀斗式鉆頭回轉(zhuǎn)切削土體,。

2）裝土外運：直接將土裝入鉆斗,，提升卸土。

3）泥漿護壁：易坍塌土層——采用靜態(tài)泥漿護壁泥漿排量僅傳統(tǒng)工藝的1/4~1/5）,。

4）不易坍塌土層：可采用干式或清水鉆進工藝（無需泥漿護壁）,。

鉆孔咬合灌注樁

由間隔布置的混凝土素樁和配筋樁相互咬合，形成的 “樁墻”,。

1）咬合方法：旋挖鉆機成孔,、沖抓鉆成孔、全套管成孔等,。

2）性能：與間隔式灌注樁排樁相比：截水性能良好,、不需附加的截水帷幕,。與地下連續(xù)墻相比：功能基本相同，但施工簡便,、造價低廉,。

素樁和配筋樁

1）素樁的混凝土：（超緩凝）初凝時間不小于40~70h；3d強度不大于3MPa,；8d強度不小于C15,。

2）配筋灌注樁：素樁混凝土初凝階段施工，咬合素樁,。

全套管成孔

1）適用：除用于咬合樁外,，還可用于：淤泥、流砂,、地下水富集等,。

2）不良地層；城市建筑物密集或有地下障礙的地區(qū),。

3,、型鋼水泥土攪拌墻施工工藝

多軸柱列式水泥土攪拌墻：SMW工法（Soil Mixing Wall）

1）攪拌樁施工機械：三軸（四軸或五軸）攪拌樁機械；樁徑650~1000mm,，最大深度可達60m,。

2）型鋼拔出機械：液壓式拔樁機

3）關(guān)于水泥土水灰比的討論：我國規(guī)范建議水泥摻量高達20%左右；水灰比為1.5~2.0,，砂礫土中為1.2~2.0,。

高水灰比的不必要性：對水泥土強度并無益處；大量原土被置換,，施工中難以實現(xiàn)（實際施工中往往出現(xiàn)涌土時便停止注漿）,；置換排出的土為水泥含量較高的廢土，造成污染,。

基于水泥土強度0.5MPa可滿足要求的前提

1）建議：水泥摻量取15%~18%,； 水灰比取0.8~1.0。改用震動插入型鋼的方法,。

2）日本有關(guān)資料：水泥摻量15%左右,，水灰比0.8~1.0之間。型鋼插入

型鋼插入時間

1）規(guī)范規(guī)定：水泥土攪拌后30min內(nèi)插入,；

2）工程經(jīng)驗,；水泥土攪拌后1~2h內(nèi)插入，并無影響,。

3）振動插入對型鋼與水泥土的粘結(jié)力的影響：在攪拌樁施工后1~2h內(nèi)（水泥初凝前）,，振動插入型鋼不會影響粘結(jié)力。

水泥土攪拌連續(xù)墻

日本稱TRD工法（Trench Cutting Re-mixing Deep Wall）

特點：與多軸柱列式水泥土攪拌墻相比：成墻連續(xù),；表面平整,；深度大,。

攪拌連續(xù)墻施工機械

1）成墻：采用鏈鋸式攪拌刀具。

2）成墻深：刀具用銷栓連接,，深度可達數(shù)十米,。

3）高度小：整體高低僅10m左右,。

4）施工工藝：主機所帶的鏈鋸式攪拌刀具沉入地基土中并沿刀架移動,，作往復運動，并在深度方向灌入水泥漿液,，與土體攪拌,、混合成墻。

四,、逆作法和利用“時空效應”的開挖技術(shù)

1、地下結(jié)構(gòu)的逆作法建造

1）逆作法：地下工程由上向下施工的方法,。

2）特別適用：超深地下結(jié)構(gòu),、環(huán)境保護要求高。

3）優(yōu)點：①以主體結(jié)構(gòu)作為“支撐”,，剛度大,，基坑變形較小,；②無需支撐,，大大節(jié)約資源、降低能耗,；③可實現(xiàn)上,、下結(jié)構(gòu)同步施工，不同程度縮短工期,；④地下結(jié)構(gòu)頂板較早形成,，施工現(xiàn)場布置方便。

逆作的幾種方法

1)上下結(jié)構(gòu)是否同步施工

2）平面區(qū)域是否全部逆作施工

3）頂板以下結(jié)構(gòu)是否采用逆作

4）圍護結(jié)構(gòu)是否兼作主體結(jié)構(gòu)外墻

逆作法的土方開挖

2,、軟土地區(qū)利用“時空效應”的開挖技術(shù)

1）軟土地區(qū)土的特點：含水率高,、強度低，在開挖時有很大的流變性,。開挖易引起基坑過大變形,，甚至危及周邊環(huán)境。

2）基坑工程的“時空效應”：基坑支護結(jié)構(gòu)的變形和周邊地層的變形：隨時間推移而發(fā)展,；因開挖的空間尺度,、坑底暴露面積而不同。這在軟土地基的條件下尤為突出,。

3）利用“時空效應”的開挖技術(shù)：“分層,、分塊,、對稱、平衡,、限時”,。

超大深基坑中，分塊開挖是最基本的措施,。

1）分塊開挖典型方式之一 ：超長線性基坑

采用分段分層開挖方法,，及時設置支撐、施工墊層,。在前區(qū)段的基礎底板完成后進行后續(xù)區(qū)段的開挖,。形成線性的流水作業(yè)。

2）分塊開挖典型方式之二：無內(nèi)支撐的大面積基坑

利用后澆帶進行分塊施工,，在前一區(qū)塊基礎底板施工完成后進行后一區(qū)塊的土方開挖,。各塊之間可采用跳倉施工法以加快進度。

3）分塊開挖典型方式之三：大面積采用內(nèi)支撐的深基坑

采用分層盆式開挖或分層島式開挖的方式,。

分層盆式開挖示例

分層盆式開挖示例——豎向分層盆式開挖

分層盆式開挖示例——平面分塊開挖

五,、深基坑優(yōu)秀案例分享

案例1：北京財源國際中心基坑支護工程

北京財源國際中心位于朝陽區(qū)東長安街延長線，原北京第一機床廠院內(nèi),?；颖眰?cè)距居民樓最近距離為3.36m，西側(cè)距麗晶苑（24）層為6.9m,。工程占地面積9444.8m²,，總建筑面積23.96萬m²。該工程基坑開挖長279m,，寬47-67m,，開挖深度為24.86-26.56m。

基坑北側(cè)：磚砌擋墻+灌注樁+5層錨桿支護體系,。

西側(cè),、南側(cè)：連續(xù)墻+5層錨桿支護體系。

基坑的東側(cè),、南側(cè)東段：采用土釘墻+灌注樁＋錨桿支護體系,。

連續(xù)墻厚度600-800mm，深度20.24-34.1m,；管棚采用φ108鋼花管,，水平間距1.5m，豎向間距1.5m,；護坡樁采用φ800鋼筋混凝土灌注樁,，樁間距均為1.4m；錨桿長度21-30m。

降水方式：采用大口管,、滲井抽滲結(jié)合的閉合降水方案,。

西側(cè)支護形式：連續(xù)墻+錨桿樁

北面支護形式：擋土墻+灌注樁+錨桿樁

案例2：北京銀泰中心基坑支護工程

銀泰中心位于北京建國門外大街國貿(mào)橋西南角原第一機床廠院內(nèi)。北側(cè)緊鄰地鐵變電站,，基坑圍護與其結(jié)構(gòu)外墻凈距僅1.95m～2.13m,。該工程由三棟塔樓及裙房組成，總建筑面積35.75萬m² ,?；娱_挖長219.4ｍ，寬100.4ｍ,，最深部位22.95m,。

基坑圍護形式：采用10m土釘墻＋灌注樁＋2層錨桿。灌注樁為φ800mm,，樁間距為1.5m,，樁深15.6-19.5m，共計407根,。錨桿為φ150預應力錨桿,，第一道長度為15-18m，第二道長度為16-23m,，間距為1.5m，共779根,。

北側(cè)支護形式：土釘墻＋灌注樁＋錨桿樁

案例3：央視TVCC基坑支護,、降水、土方及基礎樁工程

CCTV新臺址建設工程位于北京市朝陽區(qū)東三環(huán)中路32號,，地處東三環(huán)路東側(cè),、光華路以北、朝陽路以南,，地處北京市中央商務區(qū)（CBD）規(guī)劃范圍內(nèi),。該工程建筑用地面積總計17800m²，總建筑面積56.6萬m²,，高度234m,。基坑開挖深度12-22m,。

支護形式：采取土釘墻,、土釘墻+灌注樁、土釘墻+灌注樁+1（2,、3）錨桿等綜合支護形式,，土釘直徑φ120mm，水平間距1.5m,，豎向間距1.5m,，灌注樁采用φ800,、φ600鋼筋混凝土灌注樁，樁長4.6m-19.7m,，嵌固深度2.5m-4.0m,，樁間距1.2-1.6m，灌注樁數(shù)量280余根,。錨桿長度13-29m,，間距1.6m。

降水方式：采用抽取和疏干基坑范圍內(nèi)層間潛水,，降低承壓水,。

支護形式：采取擋土墻、土釘墻,、灌注樁,、錨桿樁等綜合支護形式

案例4：國家大劇院基坑支護工程

國家大劇院位于人民大會堂西側(cè)，建筑面積149500平方米,。該工程基坑屬超深,、超大基坑工程，基礎平均埋深26米,，局部埋深32.6米,。

基坑支護形式：采用灌注樁、地下連續(xù)墻和隔水帷幕等多種支護形式聯(lián)合并用,，其中連續(xù)墻周長610米,，厚度800mm；采用了“兩鉆一抓”施工工藝,，解決了深厚卵石地層條件下地下連續(xù)墻的垂直度控制和成槽速度的施工難題,；解決了深大基坑富含高承壓水砂卵石地層錨索成孔與注漿難題。

基坑降水：采用疏干,、抽滲,、隔離、減壓等多種降,、排水并用的地下水控制方法,。

支護形式：擋土墻、灌注樁,、地下連續(xù)墻和隔水帷幕

案例5：中國國家博物館改擴建基坑支護工程

本工程位于天安門東側(cè),，長安街南側(cè)，國家公安部西側(cè),，為天安門地區(qū)標志性建筑,，在中國革命博物館和中國歷史博物館原址上進行改建。本工程東側(cè)結(jié)構(gòu)緊鄰建筑紅線，新館建筑鑲嵌于老館之中,，且南北兩側(cè)局部緊靠老館基礎,，基坑周邊存在各種地下管線，基坑開挖深度14.65m,。

支護形式：采用擋土墻＋灌注樁＋1（2,、3）道錨桿，南,、北汽車坡道處局部采用土釘墻支護形式,。擋土墻高度2m，護坡樁直徑800mm,，間距1600mm,，樁長19.45m，共5148根,。第一道錨桿長25m,，第二道錨桿長22m。第三道錨桿18m,，錨桿間距1.6m,，一樁一錨。

降水方式：采用坑內(nèi)設滲水井,，抽排結(jié)合,。

支護形式：采用擋土墻＋灌注樁＋錨桿樁

案例6：世紀財富中心基坑支護工程

世紀財富中心基坑支護工程位于大北窯國貿(mào)北，嘉里中心與漢威大廈之間,?；娱L160米，寬140米,，基坑深20.6米。

支護形式：土釘墻+灌注樁+錨桿樁支護形式,。

支護形式：采用土釘墻+灌注樁+錨桿樁

支護形式：采用土釘墻+護坡樁+錨桿樁

案例7：太原萬達基坑支護工程

太原萬達廣場B1區(qū)位于太原市新建北路以東,，焊西門街以北，東側(cè)緊鄰龍?zhí)逗?。該工程基坑開挖深度11.2m,。

支護形式：主要采用鋼筋混凝土灌注樁+兩層錨桿的支護形式，四角部位采用鋼筋砼灌注樁+內(nèi)支撐+一層錨桿的支護形式,，混凝土灌注樁樁徑800mm,，樁長18.5m（一期施工樁長19.2m），樁間距1.3m,，共計484根,。第一道錨桿間距1.3m，長度18m；第二道錨桿間距2.6m,，長度22.5m,，共計678根?；觾?nèi)降水采用管井降水,，基坑西側(cè)設置回灌井。帷幕樁均采用三層水泥深層攪拌樁,，φ500@350mm,，有效樁長為18m，止水帷幕樁共計約5500根,。

支護形式：灌注樁+內(nèi)支撐+錨桿樁

案例8：軌道交通亦莊線肖村橋車站支護工程

肖村橋站位于宋家莊站與小紅門站之間,，南四環(huán)與成壽寺路交叉口的北側(cè)，城外誠家具城廣場上,，地下多種管線交錯復雜,。基坑開挖深度16.7m,，基坑長192.4,，寬19.7，總建筑面積10200平方米,。

支護形式：為擋土墻+鉆孔灌注樁+3道錨桿,，為一樁一錨，東端大里程處及盾構(gòu)井段圍護結(jié)構(gòu)形式為鉆孔灌注樁+3道鋼支撐（斜撐）,。擋土墻高2.3m,，護坡樁直徑800mm，間距1.3m,，樁長19.661m,，嵌固長度為5m，護坡樁共計342根,。錨桿為一樁一錨,，長度為27-30m。

降水方式：采用大口徑管井降水,。

支護形式：擋土墻+鉆孔灌注樁+錨桿樁

支護形式：擋土墻+鉆孔灌注樁+錨桿樁

支護形式：擋土墻+鉆孔灌注樁+錨桿樁

案例9：杭州地鐵1號線濱康路車站基坑支護工程

杭州地鐵1號線工程濱康路站位于濱安路,、濱康路及西興路間的三角地塊內(nèi)，與濱康路成60º夾角,，施工條件良好,。該工程基坑開挖長170m，寬21.7-25.8m,，

支護形式：采用800mm厚地下連續(xù)墻,，標準段采用1道混凝土支撐加3道鋼支撐,，端頭井采用1道混凝土支撐加4道鋼支撐。連續(xù)墻共87槽,。鋼支撐采用φ609壁厚16mm鋼管,，支撐間距1.7～4.5m，一般為3m,；混凝土支撐為八字形撐,，支撐間距8.4～9.5m，一般為9.0m,。出入口采用SMW樁施工,，樁徑φ850mm，共136根,。

降水形式：采用大口徑無砂管降水,。承壓氣體排氣井，施工期間進行坑外排氣,，在排氣井外設置回灌井,。

支護形式：地下連續(xù)墻+鋼支撐+混凝土支撐

支護形式：地下連續(xù)墻+鋼支撐+混凝土支撐

案例10：深圳地鐵翠竹車站基坑支護工程

翠竹站位于東門北路與翠竹路、華麗路交叉路口地下,，東南側(cè)緊鄰銀漢大廈（原海洋大廈）,、翠竹小學，西北角與深圳市人民醫(yī)院相臨,。車站建筑總面積10053.9m²,。基坑開挖深度16.4-17.8m,，基坑開挖長度192m,，寬約18.5-23m。

支護形式：采用連續(xù)墻+3道鋼管支撐,。連續(xù)墻厚度800mm,，槽深21.4-22.83m，共74槽,，總長433.4m鋼支撐三道,，第一道鋼支撐設在地連墻冠梁上，間距6m,，采用直徑609mm鋼管,，壁厚12mm,；以下兩道支鋼撐水平間距為3m,，采用直徑609mm鋼管，壁厚16mm,。

降水方式：采用集水井明排降水,?；觾?nèi)井點延縱向方向分一 排布置，間距20m左右,。

支護形式：地下連續(xù)墻+鋼管支撐

支護形式：地下連續(xù)墻+鋼管支撐

案例11：北京地鐵房山線世界公園站～郭公莊站區(qū)間基坑支護工程

北京軌道交通房山線工程世界公園站～郭公莊站地下區(qū)間位于葆臺北路與豐葆路交叉口,，區(qū)間橫穿豐葆路及郭公莊路。明挖段區(qū)間總長268.222m,，寬度為11m～15.7m,，基坑深度8.712m ～14.626m。

支護形式：采用擋土墻+圍護樁+2（3,、4）內(nèi)支撐的支護形式,。擋土墻為磚砌，高1.1m,；圍護樁直徑800mm,，間距1.6m，樁長11.4-21.4m,；內(nèi)支撐采用工字鋼488雙拼,，間距5m，樁間采用100mm厚C20噴射混凝土支護,。

支護形式：擋土墻+圍護樁+內(nèi)支撐

支護形式：擋土墻+圍護樁+內(nèi)支撐

案例12：北京地鐵五號線劉家窯車站基坑支護工程

劉家窯站位于南三環(huán)路與蒲黃榆路交叉口,，車站位置橫越南三環(huán)（劉家窯橋），呈南北向布置,。北側(cè)為現(xiàn)狀蒲黃榆路,，南側(cè)為規(guī)劃的蒲黃榆南路，是南三環(huán)重要的交通樞紐?，F(xiàn)狀為大量1～2層平房,，周圍地勢平坦。該車站總建筑面積11426.26m²,?；娱_挖分南側(cè)和北側(cè)，南側(cè)基坑開挖深度為16.7m～20.0m,，開挖寬度為20.3m,，開挖長度為75.7m；北側(cè)基坑開挖深度為17.5m～20.6m,，開挖寬度為22.35m,，開挖長度為49.8m。

支護形式：采用灌注樁+3道鋼支撐+1道一樁一錨桿（僅北側(cè)基坑北側(cè)）,，圍護樁直徑600mm,，間距800-1100mm，樁長為19.54m～23.82m,，共385根,；錨桿長20m,，豎向設三道鋼圍檁及φ609X14mm的鋼支撐。

降水方式：采用管井降水,，抽滲結(jié)合,。

支護形式：灌注樁+鋼支撐+錨桿樁

支護形式：灌注樁+鋼支撐+錨桿樁

六、結(jié)語

1,、我國基坑工程的新技術(shù),、新工藝、新設備不斷涌現(xiàn),。

2,、地下工程規(guī)模將向大面積、超深度方向發(fā)展：需要基坑工程技術(shù)的不斷提升和創(chuàng)新,。

3,、基坑工程地域性、復雜性,、綜合性和不可預見性的特點：需要在設計與施工中給予加倍重視和精心

>大型深基坑支護施工新技術(shù)和優(yōu)秀案例全面分享