基坑概述

6.1概述
基坑工程概念(Deep Excavation)
水工建（构）筑物是由地上工程部分和地下工程两个部分组成，两者相互制约、相互依存，任何一部分出现工程问题都会直接或间接的影响整个水工建（构）筑物的正常使用，甚至引发重大工程安全事故，给国家和人民带来巨大的经济损失。

基坑工程是地下工程部分的重要组成元素，是为了保护基坑施工、地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护、基坑土体加固、地下水控制、开挖等工程的总称，包括勘察、设计、施工、监测、试验等。

在实际工程中，为了加快工程进度和节省投资，且基坑支护工程一般只是作为一个临时性工程，起初并没有得到岩土工程师和设计人员的足够重视，从而造成很多本可以避免的工程事故，尤其是在高密度建筑物群和地下结构设施复杂地区，带来的灾难性结果更是层出不穷。

结果不但增加的经济投资，还影响到整个工程进度。

因此，不能因为基坑工程是临时性工程而忽视其重要性和其技术难度。

随着国家对基础性工程建设的大量投入，一批又一批大型的水利工程（具体工程）纷纷投入建设。

基坑的开挖深度不断增加，开挖规模不断扩大，复杂的工程环境和更加高规格的安全要求进一步提升的基坑工程的难度，这也是现代基坑工程的重要特征表现。

面对新的问题，新的要求，促使工程技术人员不但熟练掌握已有的基坑工程技术、理论，还要不但的探索新的技术和新的理论，从而使基坑工程技术不断完善和发展，以满足实际的工程要求。

而本章将重点介绍基坑工程学的入门知识，主要内容包括和深基坑开挖、支护工程设计与施工有关的工程勘察、作用于支护结构上的荷载计算，以及基坑的稳定计算和地下水控制，并介绍目前常用的主要类型的支护结构设计与施工，如排桩、地下连续墙等。

基坑支护技术：涵盖基坑工程的勘察、设计、施工、检测、与监测、周边环境保护、地下水的控制和土方开挖的一系列技术内容。

支护结构：支挡或加固基坑侧壁的承受荷载的结构。

是在建筑物地下工程建造时为确保土方开挖，控制周边环境在影响范围内的一种施工措施。

通常有两种情况，一种情况是在大多数基坑工程中，基坑支护结构属于地下工程过程中作为一种临时性结构设计的，地下工程施工完工后，及失去作用。

另一种情况是基坑支护结构在地下工程施工期间起支护作用，在建筑物建成后的正常使用期间，作为永久建筑物继续使用。

概述（基础工程闫富有北京中国电力出版社283~285）
一、基坑支护体系的作用与要求
要保证基坑工程土方开挖作业条件和地下室施工条件，就要求基坑支护体系能够起到当土和止水作用。

建筑基坑工程一般要求将基坑区域地下水降到基坑底下
0.5~1.0m。

为了在基坑开挖和地下室施工过程中保证基坑临近建（构）造物和地下管
线的安全及正常使用，要求基坑直呼体系能够限制周围土体的变形，使其不会对相邻建（构）造物和地下管线以及主要结构基础产生损害。

支护结构破坏后果分为很严重、严重、不严重三种情况，《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）将基坑侧壁安全等级分为如下三个等级：
所以，对基坑支护体系的要求可以分为三个方面：
⑴保证基坑四周边坡的稳定性，满足地下室施工有足够空间的要求。

基坑支护体系
要起到挡土的作用，这是土方开挖和地下室施工的必要条件。

⑵保证基坑四周相邻建（构）造物和地下管线在基坑施工期间不受损害。

这要求在
基坑支护体系施工、土方开挖及地下室施工过程中对土体的变形进行控制，使基坑周围地面沉降和水平位移控制在允许范围之内。

⑶保证基坑工程施工作业面干燥。

支护体系通过截水、降水、排水等措施，保证基
坑工程施工作业面在地下水位以下。

对支护体系的三个要求应视具体工程而定，一般来说，每一基坑支护体系都要满足第一和第三方面的要求。

第二方面要求需视周围建（构）造物和地下管线的位置、承受变心的能力、重要性及被损害可能发生的后果等因素来确定其具体要求。

有时还需要确定该应控制的变形量，按变心要求进行设计。

如果基坑支护体系部分或全部作为主体机构的一部分、将支护结构做成地下室的外墙，实行“两墙合一”，支护结构还应满足作为主体结构一部分的机构及安全要求。

当支护结构是临时结构时，主体结构为永久性结构，两者要求是不一样的，而“两墙合一”后，支护结构要按永久性结构的要求进行处理，在强度、变形、防渗方面的要求都将提高。

二、基坑工程的特点
1.基坑工程是岩土工程中综合性较强的学科
基坑工程不仅涉及工程地质、土力学、渗流理论、结构工程、施工技术和监测设计，同时还涉及到这些学科之间的交叉范围，如地下水的渗流对土压力、土体的稳定的影响；考虑土与支护结构相互作用对土压力大小、分布形式的影响；土体的卸载和加载的不同过程以及所表现出的不同特性对支护体系的影响；基坑施工中的时空效应；对地下水位、土压力、支护和支撑体系的变形等数据的监测及信息化施工；基坑工程引起周围土体应力场、位移场、地下水位的变化等对周围环境的影响等。

2.临时性和风险性大
一般情况下，基坑支护是临时措施，支护结构的安全储备较小，风险大。

有时基坑工程的经济指标要求特别苛刻，有时甚至是不合理的降低安全度；而在城市密集建筑群中的深基坑工程，周围环境条件要求苛刻。

基坑工程必须安全可靠，工程造价高。

因此，临时性和安全性要求的经济指标之间的矛盾便显得比较突出。

3.基坑工程的地区性差别大
各地区的基坑工程地质条件不同，如软土地区和黄土地区的工程地质和水文地质条件不同，将造成基坑工程差异性很大，即使是同一城市不同区域也存在很大差异。

因此，设计要因地制宜，不能简单的照搬。

4.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会随时间变化，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空效应也必须给予充分的重视。

5.基坑工程具有环境效应
基坑周围的环境条件要求严格，临近的高大建筑、地下结构、管线，地铁等对基坑的变形限制要求严格，施工因素复杂多变，气候、季节、周围水文条件均可对施工环境造成重大影响。

以上几个特点决定了基坑工程设计、施工的复杂性，多种不确定因素导致在基坑施工
中经常发生设计错误和施工问题，发生基坑事故。

三、基坑工程勘察
基坑工程的工程地质勘察一般可结合拟建工程的详细勘察同时进行。

然而拟建建筑物的勘测点，往往只是在建筑物轮廓线附近布置，这样尚不能满足基坑工程设计和施工的需要。

因此基坑工程的勘察范围，应在基坑的水平方向向外扩展到基坑深度的1~2倍，勘探点的深度一般不应小于基坑深度的两倍，在软土地区或工程地质、水文地质复杂的情况下，宜为基坑深度的2~3倍。

基坑工程勘察，应查明场地的土层分布，获取土的物理力学性质指标，尤其是土的抗剪强度指标和渗透系数，压缩模量和回弹模量，以满足基坑土压力计算、支护结构内力和变形分析、基坑稳定性及渗流稳定性验算等要求。

基坑工程施工时需要采用降水或止水帷幕等方法控制地下水的运动，因此，勘察时应查明个含水层的类型、埋藏条件、补给条件及水力联系、渗透系数等水文地质条件。

对含水层的渗透系数、储水系数、影响半径等水文地质参数以采用现场抽水试验确定。

并对流沙、流土、管涌等现象可能产生的影响进行评估。

基坑工程设计前，应对基坑周围的环境条件进行详细调查，查明周围建筑物、构筑物的现状、基础形式、埋深和荷载大小及使用要求。

查明四周有无地下埋设物，市政管道、电缆、通讯设施等埋设情况。

基坑工程设计时，土性指标、计算方法、安全度是统一考虑的，故土的抗剪强度指标应慎重选取，这一点必须加以强调。

三轴试验受力明确，又可以控制排水条件，因此，在基坑工程中确定土的强度指标是规定，应采用三轴剪切试验方法。

为了减少取土时对土样的扰动，应采用薄壁取土器取样。

由于基坑用机械开挖，速度较快，支护结构上的土压力形成很快，为了与其相适应，采用不排水剪是合适的。

剪切前的固结条件，应根据土的渗透性而定。

对饱和软粘土，由于其灵敏度高，取土易扰动，为使试验结果不至于过低，可在土体自重压力下进行固结后在进行不排水剪。