中南勘察設計院有限公司 劉佑祥

第一部分：基坑工程的概念設計

 一、巖土材料的特性所決定的

■ 巖土體結構的不確定性

●自然沉積和固結而成，不能人為控制，決定了巖土體結構的變異性、不確定性、隨機性、人類認知的信息不對稱性和不完整性等；

●巖和土都是不連續體；巖土由多相組成，三相間不同的比例關系及其相互作用，使巖土形成了極其復雜與多變 的物理力學性質；

●巖土的變異性、不連續性和多相性構成了巖土的強度、變 形和滲透三大工程問題（在土力學中相應的是滲透固結理論、摩爾－庫倫強度理論和達西定律），從而引發相應的 地質災害和工程事故；

●巖土體沒有明確的構件截面和結點，不同于結構工程；

●巖土體的破壞有時取決于某一段巖土體的平均強度，但有時又取決于某一薄弱區段如軟弱土層或軟弱結構面；

●計算假定、計算模型、計算參數與實際的巖土性狀存在差異。

■ 巖土參數的不確定性

● 混凝土和鋼材的材質可控且相對均勻，變異性小。但巖土體不同，不僅性能指標變異性大，即便同一種土或巖石，其性能指標也會隨所處位置和深度不同而變化 。

● 巖土體在取樣、運輸、試驗操作等各個環節的擾動以及試樣脫離原來的圍壓環境后后的應力釋放導致的實際性狀的改變； 

● 強調原位測試技術，且必須有一定數量的原位測試指標與室內試驗相結合；  

■ 孔隙水壓力的不確定性

●地下水的壓力既有靜水壓力，又有滲透力，且多數情況下無法取得很真實的信息。是動態變化的；  

●孔隙水壓力的增長和消散，關系到土體的穩定性和表觀沉降和隆起；

●非飽和土的孔隙水壓力可產生負壓，形成基質吸力，但基質吸力會隨土中含水量的增加而降低，直至消失。所以基質吸力的發揮是有條件的。  

●土體產生變形可能是力的作用，也可能是含水量和溫度的變化而引起。

■ 計算模式模型的不確定性 

●巖土工程理論發展到今天，應該說取得了長足的進步。但各種巖土的本構模型仍存在這樣和那樣的缺陷，每種本構模型有其適用性和假定計算條件；

●由于土工計算參數的不確定性，加之計算模型本身的局限性，往往需要根據工程經驗和工程實測資料對計算結果進行經驗系數修正。

●巖土工程設計應特別注意計算模式、計算參數和安全系數的匹配。 

■ 巖土工程預測的不確定性

● 在巖土工程中，其地基或巖土環境幾乎不可能完全探知，邊界條件和荷載過程也有很大的影響，因而巖土工程問題具有很強的不確定性。非此非彼、亦此亦彼的情況，一因多果、一果多因的情況都可能發生。      

二、概念設計的原則  

n 基坑工程風險性、綜合性和實踐性很強。巖土工程師要加強多學科  的理論學習研究和實際案例分析。應具備基本的巖土力學、結構力學、施工技術的知識和概念。

n 概念設計要“從大處著眼”，要有系統和整體的概念，抓住對工程安全有重大影響的重難點和關鍵問題進行深入透徹的分析研究，從總體上和本質上把握基坑設計的基本要點和計算方法。 

n 不能離開實際工程的特點來談概念設計，要 “吃透兩頭”，一頭是工程實際功能要求（包括環境保護功能、土方開挖、主體地下室施工等方面），一頭是巖土工程和水文地質條件。

n 杜絕“數字游戲”。只知道“規范+計算”，不了解規范制定的技術背景、計算模式和適用條件。

u 計算條件的模糊性和信息的不完全性，單純力學計算不能解決所有的實際問題；

u 離開設計計算軟件不行，但只依靠計算軟件進行設計也不行。基坑工程的許多分析方法都是來自工程經驗的積累和案例分析，而不是來自精確的理論推導。

n “難求計算精確，但求判斷正確”，應根據計算成果和工程經驗作出合理的設計決策。 

u 定性判斷和定量計算相結合，理論與工程經驗并重，綜合判斷；

u 強調現場實時監測、信息化施工和動態設計。

n 設置多道防線，確保基坑工程和周邊環境安全可控。

u 三個方面：穩定（包括滲流穩定）、強度和變形控制。

u 內支撐桿件布置及截面、樁身配筋及嵌固深度、錨桿長度、水泥土擋墻等。

第二部分：基坑工程設計的若干技術問題

一、關于基坑工程勘察及成果應用

1.對于土質基坑特別是軟土的勘察工作應采用原位測試手段；對于軟土及粉土夾層或黏性土與粉土、粉砂交互層土應采用靜力觸探試驗查明其空間分布厚度和土性特征。

u 強調對于軟土及交互層采用原位測試的必要性和重要性。

u 由于淺部土層特別是軟土及交互層復雜多變，且往往是基坑工程研究的主要對象。因此是對于軟土、粉土夾層或黏性土與粉土、粉砂交互層應側重采用靜力觸探試驗。

2.對于巖質和土巖組合的基坑工程應重點查明有無軟弱結構面，進行現場地質調查和測繪。有條件時可進行現場原位剪切試驗，或采集包含結構面的試樣進行室內試驗。

u 巖土結合地層應特別注意巖土分界處軟弱結構面的性質和強度、以及地下水賦存情況、查明是順層坡還是逆層坡。必要時應作抗滑設計和驗算；多數情況下，巖層的產狀和軟弱結構面的組合性狀是巖質基坑或邊坡的安全穩定性和失穩方式的決定性因素。

u 對巖質基坑或邊坡對強風化軟質巖和破碎巖可取等效內摩擦角。

u 對于中、微風化的中硬巖或硬質巖，則應宏觀和微觀兩方面仔細分析其巖層軟弱結構面。地質構造、節理、裂隙、巖層產狀、傾角、破碎帶軟弱夾層等。

3.關于地質剖面細化分層：勘察報告應對自地面至坑底以下2倍基坑深度范圍內的土層進行合理劃分，綜合指標（如承載力）差別大于30%時應單獨分層；水平方向有趨勢性變化時可分區段劃分亞層。

u 目前本地區勘察報告相當普遍的特點是對淺部土層分層較粗,對基坑設計施工和工程造價影響很大。巖土體的破壞和基坑失穩有時取決于某一薄弱區段如軟弱土層或軟弱結構面。很多基坑工程失事，多與沒有合理的細化分層有關。

4.抗剪強度指標：對黏性土和粉土可采用直接快剪試驗或自重壓力下預固結的三軸不固結不排水剪試驗(UU)，提供總應力c、指標。

u 現行國家標準和其他地方標準均采用固結快剪（Ccq、cq）或三軸固結不排水剪(Ccu、cu )指標（國標中對于淤泥及淤泥質等欠固結土采用有效自重壓力下預固結的三軸快剪UU，這點與湖北省標一致）。

u 湖北省目前剪力試驗一般采用直剪快剪，本地區多年的經驗基本上是基于直剪快剪數據建立起來的。所以湖北省基坑工程設計仍采用直剪快剪指標。

u 對于軟土，未經預固結的三軸uu試驗結果往往偏低，偏于保守，因此需要強調在試驗前應對試樣進行自重應力下的固結。

u 目前年我院正對科研項目《基坑工程軟土抗剪強度指標的優化選取及其應用研究》，本課題希望通過一定的樣本數的現場原位測試與室內試驗（直快、固快、三軸UU、CU）的對比分析，提出符合實際工程性狀的軟土抗剪強度指標；其次，對軟土深基坑的實測土壓力與采用不同試驗方法的計算值進行對比研究分析，來回答采用何種抗剪強度指標與計算模式、安全系數的匹配及其對基坑支護結構的影響。

5.對于黏性土與粉土、粉砂交互層土的c、抗剪強度指標建議值可按三者的比例綜合取值，同時提供三者中的最小值；

u 原來規定對交互層取黏性土、粉土、粉砂三者中的最小值，主要是考慮順層剪切時將沿著最薄弱面發生。因此現行規程提出要求提供三者的綜合值，同時提供最小值。

u 支護設計時應區分不同的計算項目有選擇地取值：計算順層剪切滑移時取小值，計算土壓力、水平抗力和變形時取綜合值。 

6.關于抗剪強度指標的綜合意見

n 比較一致的看法是采用什么樣的強度參數應與計算模式、安全系數配套。

n 從理論上講，采用有效應力指標按水土分算更符合有效應力原 理，但限于試驗手段和工程費用問題,本地區很多工程沒有進行三軸試驗,提供的多為總應力指標，且剪力試驗基本都是直剪快剪。所以按照我們所采用的各種計算模式和方法，認為采用一般情況下采用水土合算、抗剪指標采用直接快剪或自重應力下預固結的三軸不排水剪是合理的。

n 近幾年的工程實踐表明，當支護樁、墻底部仍為飽和軟弱黏性土時,由于深部土層試樣取出地面后擾動過大，一般直剪試驗結果往往嚴重偏低，從而大大增加樁(墻)的嵌固深度。此時，對受開挖卸荷影響不大的深部正常固結土可采用在原位應力下預固結后的剪切試驗c、φ值進行計算，以消除土樣擾動和圍壓解除后的部分影響。有可靠經驗時也可采用固結快剪ccu、cu值予以適當折減。

n 由于本地區勘察報告一般只提供直接快剪試驗指標，很少提供Ccu、cu或Ccq、cq以及c’、’，這也給與其他地方和國家標準對比分析帶來了一定的難度。今后是否過渡到水土分算以及強度指標是否與國標接軌、分項系數如何調整等，還有待于試驗方法完善和工程經驗的積累。另外作用于支護結構上的土壓力實測應列入今后基坑監測的一項重要內容，以此作為完善計算方法的依據。

二、關于土壓力計算

1.作用在支護結構上的土壓力，應根據支護結構側向變形條件分別按靜止、主動、被動土壓力進行計算。同時可以采用土與結構共同作用的方法和合理的數值計算方法計算土壓力。

u 合理確定土壓力的計算狀態。分別取靜止土壓力、主動土壓力極限值、被動土壓力極限值和主動土壓力提高值、被動土壓力降低值。側向支護結構變形位移大小、形態和方向與土壓力的性質和大小密切相關。

u 湖北省的基坑支護結構設計與計算一般采用桿件有限元，為平面計算方法。因此有條件時應逐步探索采用土與結構共同作用的非線性平面或空間有限元的數值計算方法等。

u 現代土力學中的數值模擬計算方法。采用比較符合實際土體的應力-應變-強度(有時還包括時間)關系的本構模型可以將變形計算和穩定分析統一起來。采用彈性抗力法或其他采用土與結構共同作用的二維和三維有限元法進行數值模擬，可以給出支護結構所受到的土壓力、結構內力以及變形，便于設計決策。

u 開展本構模型研究可以從兩個方向努力：

一是建立用于解決實際工程問題的實用模型，它應能反映某地區巖土、某類巖土工程問題的主要性狀，可以獲得工程建設所需計算精度的分析結果； 二是建立能反映某些巖土體應力應變特性的理論模型：包括彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、損傷模型以及結構性模型等，是建立工程實用模型的基礎：

u 巖土力學數值模擬中常用的力學參數主要分為兩大類：變形參 數和強度參數。

u 模型參數測定和選用；

本構模型的驗證。

在武漢乃至湖北省對這方面的工作研究得很少，希望廣大工程技術人員多做研究和實證工作。

u 信息化施工方法。根據原位測試和現場監測得到 施工過程中的各種信息進行反分析，根據反分析結果修政設計、指導施工。

三、關于基坑變形控制標準

                                                                     基坑支護結構水平變形控制標準表 

                                           

基坑支護結構水平變形控制標準表

u 以絕對值而不用相對值控制的規定不變。

u 對基坑重要性等級為一級作出調整。基坑變形控制指標對基坑工程的造價影響很大，這種有所區別的規定更符合經濟合理的要求。

u 對二級基坑變形控制由原來的100mm改為80mm。

u 確定基坑變形控制標準時尚應結合保護對象的具體要求。

u 三級基坑變形不作限制，但支護結構不能應因變形過大而不能發 揮正常使用功能。

u 合理確定變形控制值。這直接涉及到工程投資、環境影響控制問題。

四、關于被動區留土計算

 1.坑中坑的計算深度：當基坑內的坑中坑與坡腳的距離小于2m時，以坑中坑底標高為計算深度；

 u 對坑中坑的計算深度問題作進一步明確的規定，即當坑中坑距離 坡腳≥2m方可考慮，<2m均按坑中坑的深度計算基坑開挖深度（原規定為1m）。

u 當坡腳留土為淤泥和淤泥質等流塑狀態的軟土時（流變蠕變效應），不應計入其留土作用。

2.被動區留土示意圖：

                                               

 采用被動區留土時支護結構的變形可根據經驗采用以下方法近似計算：  1.考慮留土的抗力作用，調整其 m（或 kh）值； 2.考慮留土的平衡作用，扣減部分主動土壓力。  

u 基坑工程被動區留土（或反壓土）相當于減小基坑的開挖深度。  在正常的工程實踐中，采用被動區留土反壓，怎樣預估基坑的變形？支護結構的內力怎樣計算？有必要在理論和實踐上予以回答。

u 被動區留土情況下的土壓力和變形計算是用經典理論難以解決的問題。現提出坑底被動區留土時支護結構的變形可采用以下兩種方法近似計算：

1.考慮留土的抗力作用，調整kh法。可用于m 法計算；                                                                 

2.平衡土壓力法。

u 在基坑支護設計中，采用被動區留土在武漢地區成功案例很多。 從基坑的水平位移的觀測資料來分析：采用被動區留土加懸臂樁支護方案，基坑的水平位移比純懸壁樁支護的水平位移小30-40%，比樁錨支護的水平位移大25-35%。

u 設計施工時應考慮問題：

1.采用被動區留土設計技術對于工程規模較大、工期緊的情況、

采用內支撐支護難度大時，利用被動區留土的支護方案（中心島施工法）可大幅度 的節約支護造價，縮短施工工期； 2.被動區留土可產生負孔隙水壓力，非飽和土可產生基質吸力，有利于邊坡的穩定。但應加快施工進度，注重時空效應； 3.充分考慮留置土坡自身的穩定性； 4.被動區留土的土方開挖應采用分段開挖、分段施工的方式，并結合利用已施工底板承臺設置豎向斜撐或利用已施工的地下室結構樓板、框架梁設置臨時水平換撐等進行施工。      

  五、關于雙排樁設計   

u 雙排樁懸臂支護高度不宜超過12.0m。

u 結合內支撐或錨桿時，可提高支護高度。

u 在武漢軟土地區的三層地下室采取雙排樁+一道內支撐已有成功的實例，其劣勢是工程造價較高，其優勢是方便后期土方開挖和地下室主體結構施工，對工期要求緊的項目比較適合。 

1. 雙排樁支護結構的計算模型：

                                                                  

u 設計方法總體上采用門式剛架結構模型。將樁間土視為實體單元，采用彈性介質或其它有經驗的土體本構關系模型進行模擬。因而能較好地考慮樁間土剪切剛度和剛體轉動對結構內力與變形的影響。

由我院主持開發的中勘之星系列軟件《雙排樁支護結構設計計算程序》已通過湖北省軟件測試中心的測評，正進行成果驗收。該計算程序較好的解決了雙排樁的理論計算問題。

u 雙排樁門式剛架結構是一種超靜定空間結構。

u 前后排樁的聯系橫梁為剛性連接。

1.增加其側向抗水平力剛度；

2.協同變形和分配內力的作用，前后排樁通過橫梁剛性連結時，使樁身的正、負彎矩值接近，減小配筋，減少位移；

u 前后排樁的排距S=2.5～5.0d。

排距S大小和樁間土加固效果對雙排樁的空間性能發揮以及樁身內力、變形影響較大。

u 雙排樁抗傾覆能力強主要是因為它相當于一個插入土體的剛  架，能夠依靠坑底面以下的樁前土的被動土壓力和剛架插入土中的前樁抗壓、后樁抗拔所形成的力偶來共同抵抗傾覆力矩；

u 橫梁與樁頂的鋼筋錨固長度應滿足受拉鋼筋的錨固長度要求，橫梁與樁頂冠梁采用現澆鋼筋砼，且應同時整澆，以確保其連接的整體性剛度。

u 通過在湖北地區近十年的推廣應用，應該說取得了較好的效果。在漢口I級階地的二層地下室開挖深度10m左右，如大智路的金地名郡全部采用雙排樁支護型式，其最終監測結果基坑變形在20mm以內；其他采用局部雙排樁的項目其變形亦在10～20mm。

2.雙排樁支護結構的應用

u 全部雙排樁

（1）在坑底土質條件較好的情況下懸臂支護深度可達10～12m,變

形可控制在20-30mm左右。    

（2）若坑底存在軟弱土層，應配合被動區加固。    

（3）無內支撐，施工方便，有利于縮短工期，但工程造價需要提高30～50%。

u 部分雙排樁

（1）用于減少部分內支撐，如右圖減少中間的對頂撐，擴大坑內作業空間。    

（2）工程造價介于全單排全雙排之間。

u 構造要求

(1)前后排距宜為3～4倍樁徑。

   (2)前后排之間的樁間土應進行加固，有利于控制變形，并兼有隔滲作用 。    (3)前后排樁縱向可為一對一，有時也可前二后一。    (4)處理好前后樁與頂部橫梁的聯結。按框架頂層端節點的有關要求設計。

六、 關于內支撐設計

 1.內支撐設計應注意的問題，包括兩個大的方面：

u 平面設計：

（1）仔細分析力的傳遞路徑，滿足支撐桿件的平面內外穩定性 和截面承載力要求（一般不能出現拉桿）；方便土方開挖 和地下室結構施工等。   

（2）基坑平面中凸出的陽角應對其至少在兩個方向加設支撐約束，并注意支撐力傳遞途徑的可靠性。

（3）工程實際中，經常出現內支撐體系縱橫向（對頂撐）或相鄰兩個方向（角撐）土壓力和變形不盡相等，如果不是幾何不變體系，容易發生整體失穩。因此應采用有較多冗余約束的超靜定結構體系，以保證其足夠的穩定性。應設置必要的斜桿。該斜桿在理論計算上可能是零桿，但它能增加支撐體系的整體穩定性，防止主撐桿件的剪切破壞和增加局部抗壓屈的承載能力。

（4）對于基坑平面幾何形狀不規則、支撐體系復雜、傳力不直接的支撐設計，應根據整體穩定性要求及結構力學的基本概念予以適當加強。

u 豎向設計：

(1)滿足支護樁（墻）的變形和內力要求以及拆撐換撐的受力要 求；支撐豎向間距滿足土方反鏟作業        及車輛運輸要求（豎向 凈間距不得小于3.0m）；立柱設計。

(2)基坑陽角處存在軟土時，宜采取在主動區局部加固（減少主動土壓力）或被動區局部加固（增加被動抗力）的措施，以控制陽角處的基坑變形和增強基坑穩定性。 

2.內支撐計算方面的問題

u 內支撐支護體系本質上是空間結構問題。但三維空間計算十分復雜，不僅涉及到結構問題，還涉及土的本構模型如何建立，土與結構協同作用等問題，普遍推行現在還難以實施。

u 現在主要采用“彈性抗力法”的方法：其主導思想是將支護結構（支護樁或連續墻）與內支撐分離開考慮。

u  “彈性抗力法”把空間問題轉化為平面問題解決，簡化了計算。  應用“彈性抗力法”時注意的關鍵問題： 

(1)“約束點”的設置。總的原則是約束點的設置應保證約束點處的不平衡力和附加彎矩愈少越好，同時通過結構體系的概念設計和工程經驗加以合理的判斷，確保支撐體系的承載能力和整體穩定性。

(2)“支撐剛度系數”的確定。

復雜時可根據支護體系的整體模型得到平均的支撐剛度KB，按下式 計算： 即沿內支撐周邊冠梁或圍檁施加單位荷載力后，將周邊節點法向位移平均值取倒數求“支撐剛度”的方法。

u 現有天漢基坑軟件在基坑形狀不規則或荷載不對稱的情況   下，由于約束不當，往往得出不正常的結果。對局部內支撐（即至少有一面開口的內支撐）在進行平面剛架有限元的計算中，往往選取約束點較難或無法進行合理的約束。

u 考慮支護樁排（墻 ）縱向約束條件下的內支撐平面計算的基本原理是：在內支撐結構體系中，冠梁與支護樁墻為剛性連接，冠梁受到樁墻的約束，整個內支撐系統出現大幅度漂移的情況在實際工程中是不可能發生的。基于以上實際性狀，將冠梁與每根支護樁連接部位均作為一個約束點，提出考慮排樁（墻）縱向約束條件下的內支撐平面剛架有限元的計算模型（不同于人為的設置某幾個固定約束點，不影響支撐體系的內力分布），即考慮排樁縱向約束剛度對內支撐結構體系的實際貢獻。

u 我院現在正進行中勘之星系列軟件《考慮排樁縱向約束下的內支撐結構設計計算程序》研究與開發。希望能解決現有天漢軟件由于約束設置不當或無法約束方面的不足。

u 在大型復雜的基坑工程設計計算與分析中考慮土與支護結構協同作用的三維空間有限元數值模擬是一種發展趨勢。

實例：中海國際大廈位于武漢市青山區，擬建工程基坑開挖深度為22.0m，最大開挖深度25m，基坑開挖面積約為11000㎡。支護結構采用落地式地下連續墻（兩墻合一）+三道大直徑的圓環內支撐結構體系。在該工程支護結構設計分析中采用邁達斯MIDAS-GTS大型有限元軟件進行了三維數值模擬計算與分析。

                              

 

                  

 

                  

 

   

 

    

 中南勘察設計院設計實例：中海國際大廈地下連續墻、支撐桿件、圍檁梁和立柱模型

 中南勘察設計院設計實例：基坑開挖至設計標高后周邊土體位移12～22.0mm

 中南勘察設計院設計實例：基坑開挖至設計標高后支護結構變形18～25.0mm

n 某一道支撐桿件的軸向支撐力設計值的計算式：

                                                                   hhkt'1.35                    NN

ξ——內力分布不均勻及溫度影響分項系數；

當支撐長度大于20m時可取1. 10～1.20，支撐兩端主動區土質好時取高值，反之取低值；

當支撐長度小于20m的支撐可取1.00；

當支撐體系不規則、受力復雜時可取1.20。

u 溫度變化對支撐桿件的內力有明顯的影響。現行規程考慮到支撐桿件內力不均勻和溫度的雙重影響，在計算內力時引入了分項系數ξ，實際設計時可根據具體情況在1.1～1.2范圍內取值：

基坑側壁主動區為硬塑土層，對基坑的側移約束力較大，溫度升高時，支撐桿件線膨脹受到兩側較強的約束，內力增長亦大；當基坑平面形狀不規則，支撐桿件平面布置復雜時，為確保支撐體系的安全，分項系數ξ應取大值。

u 合理確定分項系數ξ。實測溫度變化對應力影響較大，建議對內支撐結構在設計時應留有足夠的安全儲備。否則支撐桿件一旦發生失穩和破壞，后果不堪設想。

n 內支撐換撐逆工況的設計原則。可利用地下室結構樓板、框架梁作為反力支撐點，采用鋼筋混凝土板帶或鋼筋混凝土梁、型鋼、型鋼與混凝土組合等構件與支護樁（墻）間形成可靠換撐。

n 逆工況換撐是一個基坑設計和施工不可或缺的重要環節。必須做到先撐后挖，同時也必須做到先換撐后再拆撐，按設計工況分層換撐、分層拆撐。換撐設計時還應對樓板缺失部位、地下車道樓板標高不一致的部位、后澆帶部位另外專門設置水平傳力構件。

七、關于支護結構與主體結構相結合及逆作法 

u 基坑支護結構與主體結構相結合的設計需要設計人員具備相應的結構計算和設計經驗，需要巖土工程師與結構設計師的密切配合。

u 支護結構與主體結構相結合包括三種類型：

墻體相結合

水平構件相結合

豎向構件相結合

u 支護結構與主體結構可采用下列結合形式和施工方法：

1.地下室結構外墻與地下連續墻體相結合：即地下連續墻“兩墻合一”，水平支撐采用臨時水平內支撐結構體系；施工方法采用順作法。這是目前武漢地區常用的設計施工方法。

2.地下室水平梁板結構構件與水平支撐結構局部結合（同時地下室結構柱等豎向構件與豎向支承結構局部結合）：基坑周邊豎向支護結構采用排樁（或作臨時支護結構的地下連續墻，非“兩墻合一”）,內支撐水平支撐結構利用地下室水平樓板和框架梁，采用逆作法施工。

3.地下室主體結構與支護結構全面結合：即“兩墻合一”地下連續墻+地下室水平結構樓板代替臨時水平支撐+地下室結構柱位置以格構立柱替代，采用逆作法施工。 4.采用地下連續墻作為地下室結構外墻時，基坑開挖階段坑外土壓力采用主動土壓力，永久使用階段坑外土壓力采用靜止土壓力； 5.支護結構與主體結構相結合及逆作法的設計同樣包括平面設  計和豎向結構設計。還包括很多節點連接構造設計以及逆作施工的技術措施。  

 八、關于水泥土擋墻設計 

1.水泥土擋墻的構造要求：

n 墻寬BQ應根據土質情況取墻高的HQ的0.6倍～0.9倍（土質好取低值，反之取高值）。跨于主、被動區之間的變截面水泥土擋墻尚應滿足以下要求:  

    

   a)主動區墻寬BQ1應為坑底以上墻高HQ1的0.6倍～0.9倍（土質好取低值，反之取高值），否則應插筋加強（圖6.11.4-1 b）； 

   b)被動區墻寬BQ2不應大于被動區墻高HQ2的二分之一。

u 增加了變截面擋墻的設計方法，并對其構造要求作出了規定：

BQ1 /HQ1（BQ /HQ）=0.6～0.9。 BQ2 /HQ2≤1/2（剛性破裂角要求）。

u 變截面擋墻一般坑底標高處的截面是最不利截面。

變截面處抗壓、抗拉和抗剪驗算。

u 變截面擋墻的主動區應采用實腹式。

u 施工質量的控制。基坑失穩多與施工質量有關。

九、關于土釘支護結構設計 

u 土釘支護和復合土釘支護結構應進行整體滑移穩定性和坑底抗隆起驗算，缺一不可。

u 土釘支護設計的構造要求：

1.工程實踐中多次發現土釘（或錨桿）尾部地面拉裂的現象，說明邊坡土體隨土釘整體位移。對此，除保證土釘有足夠長度外，尚應注意避免土釘尾部都處于同一豎直面上，而要在縱橫

兩個方向上長短交錯。為限制土釘基坑的變形，可加大或部分加大中、上層土釘的長度，也可設置預應力錨桿等措施；

2.70%以上的土釘長度不宜小于開挖深度的1.5倍；

3.最下一排土釘距離坡腳垂直高度不宜大于0.5m；

4.土釘超過3排時，應隔排設置型鋼加強圍檁；

5.復合土釘支護中的水泥土加固體宜設置在邊坡前緣，其上端應超出坑底至少與一排土釘連結；下端應穿過軟弱土層進入較好土層不宜少于1.0m。水泥土加固體寬度與坑底以下的長度之比不宜小于1∕6；

u 土釘支護結構常見破壞模式：

1.表層剝離,面板與錨桿脫離； 2.整體下滑平移,錨桿拔出； 3.水泥土加固體破壞,失去擋土作用； 4.表層土剝離,從面板下端溜出,面板脫空。 

u 土釘支護結構設計常見誤區：

1.土釘長度不滿足1.5H,最下一層錨桿距離底部的高度超過50cm；

2.土釘與豎向加固體沒有可靠連結 ；

3.在一個坡面上只有一層土釘（一即坡面至少應有兩排土釘）；

4.土釘設計長度等長,尾部處于同一豎直面內（應長短交替，或逐步加大傾角）；

5.調整土釘傾角時,上層變陡,下層變緩,致使土釘尾部接近（應調整傾角，使土釘尾部分開 ）；

6.設置有水泥土樁排,樁外又放坡,留下薄薄的三角形土體，樁、錨連結削弱（應在樁體外垂直開挖，保證土釘與水泥土樁體密切）；

7.不重視地下水、管道滲水及雨水的破壞性的作用。土釘支護的基坑中十有八九是水的問題導致失穩。  

u 采用土釘支護結構的利弊

有利點：    

1.不占用坑內施工空間；     

2.成本較低；

3.可邊開挖邊施工，工期較快。

不利點：     

1.可靠性低于剛性樁（墻）支護結構，事故多發；     

2.土釘超過用地紅線，使用受到限制 。  

十、關于被動區土體加固設計 

u 基坑被動區土體加固是目前湖北地區在深厚軟土分布地帶比較常用的支護方式。

u 主要是加固寬度、加固厚度以及加固體c、、m值等設計參數的確定。

u 適用于為改善坑底軟弱土層的嵌固條件以加強對支護樁（墻）的變形控制而進行的被動區加固。加固體的寬度應能覆蓋被動區極限狀態的破裂面。其設計施工時應符合下列要求：

                                                                

1.被動區加固寬度： b=(1.1～1.2)d；

彈性長樁的特征深度4/α的1.1～1.2倍。

2.被動區加固厚度：緊貼支護樁（墻）一側加固土厚度h≮5m；坑內方向一側加固土厚度h≮2.5m。

3.被動區土體加固豎向布置形式可采用平板式或階梯式。當采用階梯式時，臺階應平緩過渡，臺階高寬比不宜大于1：2；

4.應采取可靠措施確保加固體與支護樁（墻）有效密貼；

5.被動區加固施工宜在基坑開挖之前完成；

6.增加基坑被動區土體豎向加固的高度范圍（坑底和坑底以上均加固），在開挖初期以及開挖過程中均可有效減小支護結構的擾曲變形，改善結構內力分布，減低支護樁（墻）的彎矩。因此當環境條件嚴峻、變形控制要求嚴格以及支護結構內力偏大時，采取增加豎向加固體的高度范圍，對坑底和坑底以上土體進行加固是一種有效的方法。具體的加固范圍尚應通過計算確定。

7. 被動區加固效果取決于施工質量

十一、關于地下水控制設計  

1.地下水控制按基坑隔滲帷幕插入深度、地層性質、開挖深度和降水井的深度等因素形成的滲流規律劃分以下四種基坑降水類型進行降水設計：

第一類基坑降水——開放式降水；

第二類基坑降水——封閉式降水；

第三類基坑降水——減壓降水；

第四類基坑降水——半封閉降水。

原有計算方法已不適應其要求，一般應采用地下水滲流數值模擬計算方法。

u 我院正在作一些理論并結合實際工程的分析，分別采用有限元方法和有限差分方法，建立三維層狀非均質各向異性穩定流或非穩定流的數值模型，模擬基坑降水過程中以及基坑降深達到設計要求后基坑內區域及周邊區域滲流場的變化。主要想得到以下幾點規律：

（1）懸掛式隔滲帷幕設置深度（不同的設置深度比較）對基坑總涌水量的影響；

（2）懸掛式隔滲帷幕設置深度對坑外承壓水位降深的影響，當然也包括對周邊環境的影響；

（3）通過工程降水實時監測資料來驗證理論模型的合理可靠性。

u 對于隔滲帷幕深度大于或接近降水井埋置深度的降水工程，地下水滲流由于受到隔滲帷幕的阻隔作用與一般開放式降水不同，因此可建立三維滲流模型通過數值模擬方法計算地下水的滲流場；三維滲流模型數值分析在本地區應用較少，應在工程實踐中不斷總結和完善。必要時可在坑內外設置觀測井并進行帷幕內的群井抽水試驗，以定量檢驗帷幕的阻水效果。  

2.目前對地下水控制問題的一些看法和意見

u 對環境影響程度的兩種認識：

（1）在某種不利地質條件下，比如分布有深厚淤泥和淤泥質土，基坑降水對環境影響明顯，必須重視；

（2）如果單純降水引起的沉降，對建筑物影響不是很大，如果側壁滲漏，引起水土流失則影響嚴重。

u 關于側壁隔滲的重要性認識比較統一：

（1）隔滲帷幕最好能封隔側壁至坑底以下的全部交互層；

（2）單排攪拌樁、高噴形成的隔滲帷幕不可靠，宜采用三軸攪拌樁套孔施工。

u 關于落底式隔滲帷幕的不同認識

（1）在環境條件嚴峻保護要求高的情況下提倡采用全封閉的落底式隔滲帷幕；

（2）落底式隔滲帷幕施工質量很難保證。設置落底式隔滲帷幕后，內外水頭差加大，一旦帷幕滲漏，后果更為嚴重；

（3）希望于采用新的隔滲帷幕施工技術，如TRD工法。武漢現在已有項目正在進行施工，隔滲效果還有待檢驗。

3.地下水滲流的數值模擬與計算分析

u 目前本地區深基坑的地下水控制多采用管井降水與隔滲帷幕相結合。降水管井有采用完整井也有非完整井，隔滲帷幕有懸掛式和落地式的。地下水的滲流計算應與降水井的結構、隔滲帷幕的類型和設置深度密切相關，如何進行多種邊界條件下的地下水滲流數值模擬對本地區來說仍是一個亟需解決的理論和實踐問題。

u 基坑工程設置隔滲帷幕其目的：一是防止坑壁流土流砂，二是減少基坑抽排水量同時減少坑外地下水位降深，兩者都是為了減少對周邊環境的影響。現在爭議比較大的是采用懸掛式隔滲帷幕半封閉降水：爭議之一是隔滲帷幕的設置深度，二是對環境的影響程度是否在可控范圍內。這一方面從理論計算上要解決，另一方面要通過實際工程的應用和實測資料的對比分析。所以降水與環境保護這個非常現實的問題越來越突顯出來，目前難以做到精確的計算和預測，希望廣大技術人員為此作出不懈努力。