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《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012(正式稿).pdf

1基坑支护结构水平位移或周围建（构）筑物、地下管线不均勾沉降或支护结构构件 力超过限值时； 2建筑物裂缝超过限值或土体分层竖向位移或地表裂缝宽度突然超过报警值时； 3施工过程出现大量涌水、涌砂时； 4基坑底部隆起变形超过报警值时； 5基坑施工过程遭遇大雨或暴雨天气，出现大量积水时； 6基坑施工过程因各种原因导致人身伤亡事故出现时。 1.2.2应急响应应包括以下过程与反应： 1应急实施主体及应急响应的指挥网络系统，应急响应的决策、报告流程； 2应急响应的物质、设备、材料的就位： 3应急响应； 4根据工程危险源的发生情况，提出的对危险源的处理技术与方法。 1.2.3运行维护过程出现险情，应根据预测和监测资料，判断危险程度，适时启动应急 案并采取防治措施。停电、降水设备损坏等造成地下水位升高，应及时启动应急预案，并 确应急生效时间。

11.3.1基坑工程施工引起邻近建筑物开裂及倾斜事故，应采取下列措施：

DB11／T 1714-2020 城市轨道交通工程动态验收技术规范11.3基坑抢险与安全事故处置

1立即停止基坑开挖，回填反压、基坑侧壁卸载； 2增设锚杆或支撑； 3采取回灌、降水等措施调整降深； 4在建筑物基础周围采用注浆进行加固土体： 5邀请专家和设计单位制订建筑物的纠偏方案并组织实施； 6必要时应及时疏散人员。 .3.2邻近地下管线破裂，应采取以下应急措施 1立即关闭危险管道阀门，防止产生火灾、爆炸等安全事故； 2停止基坑开挖，回填反压、基坑侧壁卸载； 及时加固、修复或更换破裂管线

12基坑安全风险评估与风险控制

12.1.1基坑工程安全分析与风险评估应在施工组织设计完成后、施工开展前阶段完成，基 坑工程安全技术分析应符合下列规定： 1作用效应分析，确定临时结构或构件的作用效应； 2结构抗力及其它性能分析，确定结构或构件的抗力及其它性能； 3材料及相关地基岩土材料的强度、弹性模量、变形模量等物理力学性能指标，应根据 有关的试验方法标准经试验确定，对于多次周转使用的材料应考虑多次重复使用对其性能的 影响。

工技术方案对基坑工程的安全分析。危险源辨识应包含所有和基坑工程施工相关的场所、环 境、设备、车辆、施工工艺及人员及活动中存在的危险源，并应确定危险源可能产生的严重 性及其后果。

12.1.5基坑周边变形控制应符合下列要求

注：H为基坑开挖深度

2.1.7基坑开挖导致邻近建(构)筑物的允许变形应按设计要求控制，无具体指标时可按《建 筑地基基础设计规范》GB50007中要求进行控制。应综合建（构）筑物的修建年代、维修 改造加固等因素，考虑已发生的沉降量初始值对控制指标进行修正，并应注意地基产生不均 匀沉降对建筑结构造成的不利影响。 2.1.8基坑邻近管线采用承插式接头的铸铁水管、钢筋混凝土水管两个接头之间的局部倾 斜值不应大于2.5%o；采用焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于6%o；采用 焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不应大于2%o 2.1.9应根据基坑现场施工作业特点，对施工时和使用中中可能存在的风险，制定风险控 制措施和基坑事故应急救援专项预案。

2.1基坑工程安全风险评估内容和程序应符合

1初步调查与风险辨识：

.2安全分析与风险评信

12.2安全分析与风险评估

1）查阅基坑工程相关资料，包括基坑工程勘察、周边状况评估、设计图及变更、现 场检测和监测、地基处理和加固、施工工等资料； 2）调查基坑工程历史，包括施工、维护、用途和使用条件改变、加固处理及受灾等 情况； 3）现场踏勘，根据资料核对实物，调查基坑工程实际使用情况、查看已发现的问题 听取有关人员的意见等； 4）进行风险界定与风险识别，确定风险清单。 根据初步调查结果及风险评估要求，制定风险评估方案，包括： 1）工程概况，包括工程等级、深度、周边环境，支护设计及基坑形成时间等； 2）风险评估的目的、范围、内容和要求； 3）风险评估依据和标准，主要包括风险评估所依据的标准及有关的技术资料等； 4）检测项目和选用的检测方法以及抽样检测的数量： 5）风险评估人员、权器设备情况和工作进度计划及所需要的配合工作： 6）现场施工安全措施和环保措施

1）详细研究相关资料，当基坑工程地质勘察资料不完 地质问题时，应按本规范第4章的规定执行； 2）对设计和施工、使用和维护、加固和处理等过程以及基坑的恒定荷载、活动荷载 及偶然荷载作用和其他间接作用进行调查核实： 3）对材料性能进行检测分析，当设计有要求且不怀疑材料性能有变化时，可采用设 计值，当无资料或存在问题时，应按国家现行有关检测技术标准，进行现场取样 或现场测试； 4）对支护结构及构件进行检查，当有资料时，可进行现场抽样复核，当无资料或资 料不完整时，应通过对支护结构的现场调查和分析，按国家现行有关检测技术标 准，对重要和有代表性的支护结构和构件进行现场抽样检测，确有必要时，应全 数检测； 5）对附属工程进行检查和检测，重点检查基坑工程排水系统的设置和其使用功效， 对其他影响安全的附属结构也应进行检查。 当发现调查和检测资料不充分或不准确时，应及时补充； 根据调查与检测数据，对各支护结构及构件的安全性进行分析验算，包括整体稳定性 稳定性分析，分析基坑风险发生原因，应对支护结构及构件的安全性、正常使用性进 风险评估。 基坑工程安全风险评估标准应考虑安全风险发生的可能性及其损失，安全风险等级 按表12.2.5划分，

5根据当地工程经验判断，出现其它事故征兆必须应急处理的情况。 2.3.5设置有截水惟幕的基坑出现漏水、流土、坑内降水使坑外地面或道路下沉、建筑物 倾斜、管道断裂等风险时，应立即停止坑内降水，并及时采用粘土或水泥土阻塞夯实，并采 取加混凝土封砌渗漏或用化学浆液、树脂等处理截水幕的渗漏，必要时重新补做隔水惟幕。 12.3.6因土方开挖引起流砂、涌土或坑底隆起失稳时，应立即停止基坑挖土，进行堆料反 压。如周围环境条件允许时，可配合进行坑外降水。 2.3.7因支护结构桩墙嵌固深度不足导致支护桩墙内倾或踢脚失稳，应立即停止土方开挖 并在桩墙前堆土反压、增设支撑或基坑外侧挖土卸载，或对被动区采用打桩或其他加固措施 2.3.8当引起基坑变形超过允许值且变形速率持续增加、将要发生或已发生塌、失稳或 变形较大的基坑，应立即进行基坑回填，增加临时内撑预应力或预应力锚杆的锚固力、坑底 加设斜撑等措施，待基坑变形暂时稳定后进行加固处理。 一其宝全伟用上维拍

13基坑安全使用与维护

3.1.1基坑工程施工完毕，应在按规定的程序和内容组织验收合格后，方可使用，基坑工 程的安全管理与维护工作应由下道工序施工单位承担。 3.1.2基坑使用单位应明确负责人和岗位职责，进行基坑安全使用与维护技术安全交底和 赔训，制定必要的应急处置、监测异常时的处理程序，检查作业安全交底与应急处置演练 并应制定检查、维护等制度。 3.1.3基坑开挖（支护）单位在将工程移交下一道作业工序的接收单位时，应同时将相关 的水文、工程地质、支护、环境状况分析等安全技术资料和各种评估报告同时移交，并应办 理移交签字手续。移交手续应由工程监理单位组织，移交和接收单位共同参加。

13.2.1基坑工程应在四周设置高度大于0.15m的防水围挡，并应设置防护栏杆，防护栏杆 埋深不应小于0.60m，高度宜为1.00～1.20m，栏杆柱距不得大于2.0m，距离坑边水平距离 不得小于0.50m。 13.2.2基坑周边1.2m范围内不得堆载，3m以内限制堆载，坑边严禁重型车辆通行。当支 护设计中已考虑堆载和车辆运行时，必须按设计要求进行，严禁超载。 13.2.3在基坑边1倍基坑深度范围内建造临时住房或仓库时，应经基坑支护设计单位允许， 并经施工企业技术负责人、工程项目总监批准，方可实施。基坑开挖及施工过程中不得随意

破坏结构节点。 3.2.4基坑的上、下部和四周必须设置排水系统，流水坡向及坡率应明显和适当，不得积 水。基坑上部排水沟与基坑边缘的距离应大于2m，排水沟底和侧壁必须做防渗处理。基坑 底部四周应设置排水沟和集水坑。 3.2.5雨季施工时，应有防洪、防暴雨的排水措施及应急材料、设备，备用电源应处在良 好的技术状态。 3.2.6在基坑的危险部位、临边、临空位置，设置明显的安全警示标识或警戒， 3.2.7当夜间进行基坑施工时，设置的照明必须充足，灯光布局合理，防止强光影响作业 人员视力，不得照射坑上建筑物，必要时应配备应急照明。 3.2.8基坑开挖前，应根据专项施工方案应急预案中所涉及的机械设备与物资进行准备 确保完好、并存放现场便于随时立即投入使用。 3.2.9基坑四周每一边，应设置不少于2个人员上下坡道或爬梯，不得在坑壁上掏坑攀登上 下

13.3维护安全措施

13.3.1使用单位应对后续施工中存在的影响基坑安全的行为及时制止，消除可能发生的安 全隐惠。

全隐惠。 13.3.2使用单位应有专人对基坑安全进行巡查，每天早晚各1次，雨季应增加巡查次数 并应做好记录，发现异常情况应立即报告项目安全负责人，并通报基坑监测单位和基坑围护 施工单位；应有专人检查基坑周围原有的排水管、沟，确保不得有渗水漏水迹象；当地表水 雨水渗人土坡或挡土结构外侧土层时，应立即采取截、排等处置措施。

13.3.3降水维护应符合下列规定：

1降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不应少于3次，并应观测 记录水泵的工作压力、真空泵、电动机、水泵温度，电流、电压、出水等情况，发现问题及 时处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。降水期间不得随意停抽； 2对所有井点要有明显的安全保护标识，避免井点破坏，影响降水效果； 3注意保护并口，防止杂物掉人并内，检查排水管、沟，防止渗漏，冬李降水应采取防 冻措施； 4根据基坑开挖深度和施工进度，按计划分期、分批开启降水井，做到按需降水；在更 换水泵时，应测量井深，掌握水泵安装的合理深度，防止埋泵：

C.0.2圆形或矩形状基坑承压水完整

一任意点至并排的距离(m）：

S一距井排处的水位下降值(m); 二亚、至、..r一—降水井至任意计算点的距离(m)。 C.0.4降水水位预测计算，也可根据多孔抽水试验，按实测抽水影响范围内不同距离的观测 孔水位降深资料，建立相应的统计方程，计算不同布井条件下的基坑降水水位的统计预测值。 C.0.5对于降水地质条件复杂的降水工程，在具备资料，工期允许的条件下，也可采用数值 法或物理模拟试验进行降水水位预测计算

地基基础工程讲义9基坑工程9.1.一般规定9.1.1岩、土质场地建、构筑物的基坑开挖与支护。包括：放坡开挖，桩式和墙式支护、岩层或土层锚杆以及采用逆作法施工的基坑工程应符合本章的规定。9.1.2基坑支护设计应确保岩土开挖、地下结构施工的安全，并使周围环境不受损害。155

9.1.3基坑工程设计应包括下列内容

支护结构体系的方案和技术经济比较 基坑支护结构体系的稳定性验算： 支护结构的强度、稳定和变形计算： 地下水控制设计； 对周边环境影响的控制设计： 基坑土方开挖施工方案; 基坑工程的监测要求

9.1.4基坑工程设计安全等级、结构设计使用年 限、结构重要性系数，应根据基坑工程的设计、 施工及使用条件按有关规范的规定采用。 9.1.5基坑支护结构设计应符合下列规定： 1所有支护结构设计均应满足强度和变形计算以 及土体稳定性验算的要求； 2设计等级为甲级、乙级的基坑工程，应进行因 土方开挖、降水引起的基坑内外土体的变形计 算； 3高地下水位地区设计等级为甲级的基坑工程 应按9.9节的规定进行地下水控制的专项设计。

9.1.6基坑工程设计采用的土的强度指标，应符 合下列规定： 1对淤泥及淤泥质土，应采用三轴不固结不排水剪强度 指标； 2对正常固结的饱和粘性土应采用在土的有效自重应力 下预固结的三轴不固结不排水剪强度指标；当施工挖土 速度较慢，排水条件好，土体有条件固结时，可采用三 轴固结不排水剪强度指标； 3对砂类土，采用有效强度指标； 4验算软粘土隆起稳定性时，可采用十字反剪切强度或 三轴不固结不排水剪强度指标； 5灵敏度较高的土，基坑临近有交通频繁的主干道或其 他对土的扰动源时，计算采用土的强度指标宜适当进行 折减。 6应考虑打桩、地基处理的挤土效应等施工扰动原因造 成对土强度指标降低的不利影响

9.1.7因支护结构变形、岩土开挖及地下水条件 变化引起的基坑内外土体变形应符合下列规定： 1不得影响地下结构尺寸、形状和正常施工； 2不得影响既有桩基的正常使用； 3对周围已有建、构筑物引起的地基变形不得超过地基 变形允许值； 4不得影响周边地下建（构）筑物、地下轨道交通设施 及管线的正常使用。 9.1.8基坑工程设计应具备以下资料： 1岩土工程勘察报告； 2建筑物总平面图、用地红线图； 3建筑物地下结构设计资料，以及桩基础或地基处理设 计资料： 4基坑环境调查报告，包括基坑周边建（构）筑物、地 下管线、地下设施及地下交通工程等的相关资料。

9.1.9基坑土方开挖应严格按设计要求进行，不得超挖。基坑周边堆载不得超过设计规定。土方开挖完成后应立即施工垫层，对基坑进行封闭，防止水浸和暴露，并应及时进行地下结构施工。9.2基坑工程勘察与环境调查勘察：9.2.1勘察范围9.2.2查明场区水文地质资料及与降水有关的参数9.2.3当场地水文地质条件复杂，应进行现场抽水试验，并进行水文地质勘察。9.2.4评价特殊土9.2.5岩体基坑工程勘察环境调查：9.2.6调查范围和调查内容158

9.4.2支护结构的入土深度应满足基坑支护结构稳定性及变形验算的要求，并结合地区工程经验综合确定。有地下水渗流作用时，应满足抗渗流稳定的验算，并宜插入坑底下部不透水层一定深度。9.4.3桩、墙式支护结构设计计算的相关规定：1桩、墙式支护结构定义及其适用范围2桩、墙式支护结构的设计计算内容：1）确定桩、墙的入土深度2）支护结构的内力和变形计算3）支护结构的构件和节点设计；4）基坑变形计算，必要时提出对环境保护的工程技术措施；5）支护桩、墙作为主体结构一部分时，尚应计算在建筑荷载作用下的内力及变形；6）基坑工程的监测要求。161

9.4.4根据基坑周边环境的复杂程度及环境 要求，按下列规定进行变形控制设计，并 采取相应的保护措施： 1.根据基坑周边的环境保护要求，提出基坑的各 项变形设计控制指标； 2.预估基坑开挖对周边环境的附加变形值，其总 变形值应小于其充许变形值； 3.应从支护结构施工、地下水控制及开挖等三个 方面分别采取相关措施保护周围环境。

9.4.5支护结构的内力和变形分析，宜采用侧向 弹性地基反力法计算。土的侧向地基反力系数 可通过单桩水平载荷试验确定。 9.4.6支护结构应进行稳定验算。稳定验算应符 合本规范附录V的规定。当有可靠工程经验时， 稳定安全系数可按地区经验确定。 9.4.7地下水渗流稳定性验算，应符合下列规定： 1.当坑内外存在水头差时，粉土和砂土应按本规范附录W 进行抗渗流稳定性验算； 2.当基坑底上部土体为不透水层，下部具有承压水头时 坑内土体应按本规范附录W进行抗突涌稳定性验算：

9.6土层锚杆9.6.1土层锚杆锚固段不应设置在未经处理的软弱土层，不稳定土层和不良地质地段及钻孔注浆引发较大土体沉降的土层。9.6.2锚杆杆体材料9.6.3锚杆布置和锚固体强度9.6.4锚杆设计内容9.6.5锚杆预应力筋面积（分项系数1.35）9.6.6土层锚杆锚固段长度应按基本试验确定9.6.7锚杆张拉规定9.6.8锚杆自由段的规定9.6.9锚杆试验（附录Y）·9.7基坑工程逆作法·9.8岩体基坑工程·9.9地下水控制·9.9.6高地下水位地区，当水文地质条件复杂，基坑周边环境保护要求高，设计等级为甲级的基坑工程，应进行地下水控制专项设计，并应包括下列内容：·1应具备专门的水文地质勘察资料、基坑周边环境调查报告及现场抽水试验资料；·2基坑降水风险分析及降水设计；·3降水引发的地面沉降计算及环境保护措施：·4基坑渗漏的风险预测及抢险措施；·5降水运营、监测与管理措施。165

复合土钉墙技术与监测《建筑基坑工程监测技术实施手册》编制组国家标准《复合土钉墙基坑支护技术规范》编制组主要内容、国内当前基坑工程现状及发展趋势二、《复合土钉墙基坑支护技术规范》释义三、《建筑基坑工程监测技术规范》实施中的问题四、远程监控预警166

对于地下水位较高，土层软弱地层中应用土钉支护所遇到的问题可用增加防渗惟幕方法加以解决。防渗惟幕形成封闭开挖空间，基坑内部降水不影响周边地下水位，有利保护环境；防渗惟幕同时又是超前支护，对开挖面土体位移起到限制作用，有利减少水平位移；防渗惟幕形成相对干燥的开挖面，有利于提高喷射混凝土面层的施工质量；防渗惟幕或超前支护插入基坑底部开挖面一定深度，增加边坡抗滑移能力，防止基坑底部隆起和管涌的产生。防渗惟幕可以采用水泥土搅拌桩或高压旋喷桩施作，也可在防渗惟幕中插入钢管或型钢。喷射混凝土面层水泥土揽拌柱防渗惟幕十土钉支护169

喷射混凝土面层各种微型柱当地层松软但地下水位很低或地层透水性很差时，可不设防渗惟幕，但可用微型桩组成超前支护。微型桩的作用可防止开挖过程中局部塌，也有利阻止基坑底部隆起。黄射混斑土面各种微型柱土钉支护一般水平位移偏大，当周边环境对位移有较高要求时，可根据需求将一、二排土钉按预应力土层锚杆要求施工，并施加预应力，以减少水平位移量。对于按设预应力锚杆的部位，应施作微型桩作为超前支护170

喷射混凝土面层外锚头预应力错杆刚性柱搅拌桩（旋喷椎）止水堆幕当基坑开挖深度很深时，全部采用复合土钉支护风险太大。这时，往往浅层部分采用复合土钉支护，深层部分采用桩锚结构。该形式既提高了基坑支护的安全等级，又最大限度地节省造价。喷射混凝土面层支撑格构柱刚性椎立柱柱防渗幕当浅层地层土性较好，而下层地层为深厚的淤泥地层时，在浅部土性较好的地层中采用土钉支护，而深层采用排桩十支撑的形式。该种组合形式充分利用上层地层较好的特点施作复合土钉支护，节省了围护桩的工程量，省掉一道支撑，使大部分土方在无支撑覆盖的情况下开挖，提高挖土效率，有利于缩短工期。171

第三章复合型土钉支护受力变形性状·土钉支护是随开挖随支护、逐层开挖、逐层支护，直到预定的开挖深度，支护完成。下层土体的开挖肯定引起上层土钉内力和侧向变形的增加，但上一层土体已不是原状土体，而是由土钉、注浆体及土体组成的复合加筋土体，该加筋土体抵抗侧向变形的能力要比原状土体大得多，因此开挖引起下层土体的侧向位移并不能使上层土体产生同样的位移。越下层土体承受上层土体的压力越大，当挖出侧向土体时，产生的压缩量、侧向变形量越大。根据以上分析，土钉支护边坡位移量应是上面较小，而下面较大，呈现“鼓肚子”现象。土钉支护“鼓肚子”现象172

土钉受力过程可分为三个阶段。（1）土钉打入并注浆，浆液凝固之前，起不到约束土体变形的作用，因此内力为零。（2）土钉打入地层并注浆，且注浆体凝固，地层成为加筋复合体。如果进一步开挖下一层土体，下一层土体侧向位移并影响到上层的加筋复合体，该加筋复合体在下层土体的牵动下，产生继续侧向变形的趋势，但拉力集中在土钉的端部，且沿土钉长度快速衰减。（3）随着基坑继续开挖，深度增加，产生土体侧向位移的范围也在增加。加筋复合地层中的土钉拉力也逐步增加，且拉力的最大值也往后移动，拉力峰值出现的位置随土钉所处位置不同而不同。通常情况下，越靠上的土钉，其拉力峰值越靠后，越靠下的土钉其拉力峰值越靠前。将各排土钉拉力峰值联系起来，即是该边坡的潜在滑裂面。可见土钉的作用是：初始阶段约束、限制面层进一步产生侧向位移：基坑开挖到底以后，形成的土钉组联系滑动土体和稳定土体，使其不在潜在滑裂面处分离，与桩一锚结构中锚杆的受力是完全不同的。锚杆是将支挡结构（桩）所承受的水土压力以拉力的形式，通过自由段传递到锚固段，锚固段以剪应力的形式将拉力分布到稳定十层中去。173

十钉支护基坑边坡变形破坏过程0）第1条地面裂缝的产生b）第2条地面裂终的产生·第①条裂缝是指土体与超前支护的水泥土搅拌桩等之间的裂缝，该裂缝是可以避免的。只要及时封堵，不使地表水渗入地下引起土体强度恶化，通常情况下不会危及基坑安全。·第②组地表裂缝的位置与的滑移面与地表面的交线位置一致。该裂缝的出现表明：由于最危险滑移区产生向下滑移趋势，而土体的抗剪强度已接近充分发挥。由于土钉群的存在，土体强度的不足部分由土钉作用补充，所以该裂缝般不会发展成危险破坏面。该危险滑移面应该就是土钉拉力峰值的连线。174

出观高差一录终开轮面c）第3条地面聚缝的产生（d）第3条裂缝持续发展产生于土钉末端的地表裂缝③。如果土钉支护设计有足够安全度，土钉较长，且施工中注浆饱满，该裂缝不一定会出现。该裂缝的位置与土钉端部位置十分一致，表明：由土体、土钉及注浆体形成的加筋复合土体在自重应力作用下产生整体向下、向外滑移的趋势。如果设计安全度偏低，土钉长度不足，且施工中注浆质量得不到保证，产生的裂缝于土钉末端部的裂缝进一步加宽，且裂缝的两侧土体出现高差，同时基坑底部土体产生岭状隆起，表明：产生于土钉末端部的裂缝往深层发展，并于基坑底部的隆起连通，形成了贯通的滑移面。伴随着超前支护桩体的弯折，土钉支护边坡产生整体滑移，地表大幅度沉降（有时达1～2m），基坑底部隆起1～2m，在新的状态下取得平衡。175

十钉支护边坡构不成重力坝体的破坏模式国内外有比研军者把士钉支护边坡看成是由加筋体组成的重力坝结构认十钉支护的基坑边坡经过土钉加固后形成了宽度为L（土钉长度）、高度为H（土钉支护高或基坑深度）的类似重力坝的结构体。在坝后土压力作用下，坝体有绕趾部转动的可能性，因此会发生8o的地表裂缝。这样的破坏模式有两点必须满足：①被加固体必须接近为刚体；②重力坝的基面必须是十分坚硬的基岩或比上部坝体显著坚硬的地层。实际上，要满足以上两条是做不到的。因此，在中国已施工的数千个土钉支护基坑中，从没有发生类似重力坝的破坏模式即发生绕趾部转动和沿基面滑移。在分析挖引起的地层应力的变化。当开挖至基坑底部以后告发生上部位移大下部位移示而发生绕趾部转动的趋势时，.趾部的应力集中必须首先使趾部塞底面产生塑性变形，亩李趾部地层维受力的解除而强度大幅度降低，所以趾部塑性变形会很快的扩展。箕结果是坝体的底部和项体的前部塑性变形区连成整片，必然是坝体下沉而坑底隆起，表现为整体滑移破坏。重力坝整体滑移失稳土钉支护整体滑移破坏176

第四章复合型土钉支护设计·所需要收集的资料（1）地质勘查报告，（2）总图及周边环境（3）地下结构底板平面图和基础图及桩位图（4）场地施工布置图土钉支护设计准则土钉支护适用于二、三级基坑围护工程。土钉支护施工过程，存在着一段非支护、自由变形期，七钉支护基坑的位移量有一半左右来自该自由变形阶段。因此，土钉支护基坑的位移量很难满足级基坑的变形要求。复合型土钉支护可以满足一级基坑的变形要求，即复合型土钉支护可以用于一级基坑支护工程。，用于基坑工程的土钉支护采用分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计，该极限状态又可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。前者是承载力控制，后者是变形控制。177

设计方法的选择·建立在极限平衡状态的土钉支护设计方法可分为“荷载法”和“滑动面”法。计算出的水土压力总和，如果采用相同的强度假定，两种方法应该得出相同设计结果。“士压力"法（即“荷载法”）：即假定水十压力垂直作用于竖直临空面上，以此为基础设计内部的加固构件（如土钉），并验算其外部稳定性。对于传统的悬臂式结构或重力式挡墙结构多采用此方法，假定墙后土体的土压力的分布形式作用于挡墙上。设计土压力的大小、分布形式和作用位置根据试验、经验或经典土压力理论确定。土压力法用于土钉支护设计却不十分合适，因为土钉支护所安设的地层是复杂多变的，一般情况下为非均质的，并且土体抗剪强度和土体与水泥浆的粘结力变化范围很大。178

复合土钉支护设计步骤、超前支护的形式、排数和插入深度在高地下水位场区超前支护发挥防渗幕作用，形成基坑内外隔绝，在坑内部实施降水措施时，不影响坑外部地下水位，因降水引起坑外地下水位下降而影响周边环境；超前支护又是超前加固增加土体自立性和稳定性；超前支护的坑底土体加固，减少或避免基坑底部的管涌和隆起，克服了宝钉支护没看插大深度的缺点。根据基坑所处场地土质及水文条件的不同，超前支护有时需要同时满足以上需求，有时仅要求满足以上一项或两项。.根据超前支护发挥作用的不筒，麦展了多种形式的超箭支护。多种形式的超前支护形式维同土钉预应力错杆疏拌语航土租180

资贴混凝土面层喷射温颜土面层土钉预应力错杆抗洋柱（成质框）止水作惠喷财语土面层预应力链构各种恢型框捞拌框（旋喷框）上水事181

黄贴新土面局喷射爆藏土面层预应力链杆预应力错杆各种漆理框批拌推上水推算换拌柱上水作车插筋式工字钢1．防渗止水超前支护·（1)尽量使防渗惟幕插入渗透性较小的淤泥质土1.0m以上。·（2)当不能进入隔水层时，应按渗流理论分析产生动水压力的大小及产生涌土、流砂的可能性抗管涌验算182

2．防止土体塌，坑底隆起的超前支护当基坑开挖面在地下水位以上或虽在地下水位以下但地层本身几乎不透水，但土质松散、强度低，在开挖过程中会出现边坡的局部塌漏，会存在基坑底部隆起风险，或整体稳定不能满足要求，这时，开挖前打入一定量的预制桩、微型桩（如树根桩）、钢管或木桩，对解决以上问题是有效的。3兼有防渗效果和十体加固作用的超前支护在水泥土搅拌桩中打入或插入微型桩或型钢，水泥土桩形成防渗惟幕，微型桩或型钢对水泥土桩起加固作用，以免弯折或剪断，该类超前支护形式适用于透水性较强，土体强度很低，但又开挖较深（如挖深6.0～10.0m）的基坑工程。当开挖至下一层而还没有施作土钉及喷射混凝土面层时，已暴露出来的水泥土桩发挥临时支护作用，防止惟幕后的泥土被挤出。为此，要验算水泥土桩发生冲剪破坏和弯折破坏的可能性。183

抗冲剪验算抗弯折验算·水泥土桩跟部强度验算4．超前支护与预应力锚固复合型式有些复合土钉支护或者有超前支护与土钉的复合形成的土钉支护：或者为预应力锚杆与七钉的复合形式。其中一排、二排或多排采用预应力锚杆。如果超前支护是刚性桩，则是桩一锚结构与土钉的复合型式。在该形式中，如果桩一锚结构为主，则土钉的利用仅是为减少桩、锚的工程量，降低造价；如果土钉支护为主，预应力锚杆采用是为了施加预应力以约束支护体系的变形。184

、土钉的形式和布置1.土钉的形式常用土钉有两种形式：当地层条件可以钻倾斜孔，并能短时间（如数小时）内维持孔壁稳定时首先应选用钻孔注浆的成钉方式。该类土钉与土体有较好的结合，因此有较高的抗拔能力。另一种形式土钉为钢管打入式，该类土钉施工方便，但注浆效果不确定，质量较难控制。该类土钉适用与淤泥、软黏土或松散的粉细砂地层。2.土钉的布置方式边坡失稳作为土钉支护的主要破坏模式，则应上长下短或统一长度布置。土钉布置还应顾及地层的芬希玺同，窗此茬统二长度的塞础上，发展出了中间较长而上小端较短的布置方式。a)上长下短布置b)等长布置185

·3.土钉的间距和长度 ·土钉的间距是指竖向排间距和水平向的土 钉之间的间距。十钉的间距是由加固地层 的性状决定的。土层的整体性越好，可采 用越稀蔬的土钉；土体完整性越差，必须 采用较密的土钉，使之相互影响起到约束 土体变形的作用。 ·土钉长度是由滑移面的位置决定的。滑移 面的位置文取决于基坑开挖深度和被加固 边坡土性的力学特性。因此土钉长度主要 决定因素为：基坑开挖深度、土体的力学 特性以及基坑边坡的位移要求。

·4.规范方法确定的土钉长度 ·自前我国关于土钉支护的现行规范确定士 钉长度的方法是借鉴土层锚杆的方法，认 为士钉像士层锚杆那样承受墙后的水士压 力，滑裂面以外的锚固段长度范围与地层 的粘结力（或摩阻力）平衡土钉对应面积 所承受的水土压力。据此土钉长度为： KT LL +≥ 元DT T= [Ka(hiri+ q) + rwhwi ]Svi· Sh ·各字母表示的意义可参见书中相关内容。

·5.土钉的倾角 ·安设土钉的方向以水平方向最好，它与 地层水平位移方向一致，能最大程度地 发挥对土体变形的约束作用。但水平安 设士钉是困难的，困难表现在水平成孔 无法进行土钉孔的注浆。因此，土钉墙 中的拉筋时常以一定的角度（。）25~5 设置。

·6.土钉支护面层设计 ·土钉支护的面层多为配以钢筋网片的喷射混凝土 组成。之所以采用喷射混凝土面层，是由于喷射 混凝土能很好地适应各种开挖面的形状，与开挖岩 （土）有很好的粘结强度。喷射混凝土最大的优 点是早强，能尽快封闭开挖面。喷射混凝土的凝 固时间可以通过掺入一定量的早强剂进行调整凝 结时间。面层喷射混凝土的厚度一般为100～ 200mm。面层中的钢筋网片是至关重要的构造措 施，多采用直径4、6.5、8mm的钢筋双向间距 200x200mm焊接或绑扎而成。面层中设有加强 钢筋，是采用较粗的钢筋将土钉头部联系起来。

一、回顾·1997年夏季在上海地区，将水泥土搅拌桩加固技术与土钉支护技术相结合；产生第一例“复合型土钉支护"形式，并在1997年10月中国岩石力学与工程学会锚固与注浆分会重庆会议上宣布土钉支护突破了地层条件的限制，在高水位，松软地层中成功采用，使土钉支护技术的应用范围得到极大扩展。二、复合型土钉支护形式发展■第一例复合型土钉支护是将水泥土搅拌桩作为防渗惟幕和超前支护，解决了基坑工程中的隔水防渗，作为超前支护解决了土体的自立性和与喷射混凝土的粘结问题。超前支护有一定的插入深度解决了基坑底部隆起、管涌和流砂问题。在这十年中，根据地层条件和环境要求发展了多种形式的土钉支护。189

各种微型椎批排格止水机荐新路城工字例提拌程止水排募190

超前支护的作用一1.控制变形;2.提高自稳能力；3.隔水。预应力锚杆一一控制变形。191

复合土钉墙适用范围：非软土，坑深12～15m。(a）土钉墙+预应力锚杆》适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑。当土钉墙坡度大于1：0.5时，基坑深度不宜大于15m。坑深超过15m或受周边环境限制满足不了条件，怎么办？冠菊000000镭秆°ooo0oo疏桩ooo统挂桩一复合土钉墙支护体系192

>适用于场地有薄层软弱夹层和对变形控制有较严格要求的工程。>适用于以上两种情况且相对较深的基坑工程。193

下列情况不宜用土钉墙和复合土钉墙：①在基坑开挖深度范围内，存在不良土层（软土、流塑和软塑粘性土、松散砂土和填土）总厚度大于6m。②在基坑开挖深度范围内，软土或松散填土厚度大于3m。③基坑垂直开挖深度超过12m（无坡率）。④基坑开挖深度范围内有承压水的地层。③坑底以上存在压力水头大于5m的砂土、粉土含水层。土钉墙能合理利用土体的自稳能力结构轻型、柔性大，良好的抗震性和延性密封好，表面完全覆盖土钉群体作用所需场地小，支护结构不占用空间施工速度快、设备简单孔径小、穿透能力强，对坡面形状要求低194

·复合土钉支护结构的基本结构及组合形式预应力锚杆止水惟幕微型桩土钉止水惟幕+预应力锚杆面层土钉墙连接件微型桩+预应力锚杆微型桩+搅拌桩止水惟幕+微型桩+预应力锚杆钉是钉、锚是锚·锚杆，由锚头、自由段及锚固段组成·土钉也称为全长粘结型锚杆，全长与土体粘结，不分自由段与锚固段·区别:①拉力分布(a)预应力锚杆：(b)土钉195

②对土体的约束机制③密度及施工质量要求①设计承载力与锚头结构③施工规模：③挡土墙工作机理①施工顺序：③注浆工艺：钉是钉，锚是锚，钉锚形似，但受力机理却不同钉是钉，锚是锚，钉锚形似，但受力机理却不同口虽然在施工土钉和土锚采用了相同或相似的工艺，但复合型土钉支护与桩锚体系却是完全不同的受力体系，因此不宜借用锚杆的设计方法设计土钉。口桩一锚体系中的锚杆，是将刚性排桩所承受的水土压力，以拉力的形式传递到稳定地层中，再以剪应力形式分布到稳定地层，借以维系排桩的稳定性。锚固段的受力是外端部最大，越往深处拉力或剪应力分布越小。同此桩一锚结构的破坏形式多表现为土层锚杆被拉断或被拔出，使排桩向基坑内倾倒。196

图6.土钉支护桩一锚结构破坏方式比较口桩一锚体系是典型的荷载一结构体系，外荷载为水土压力，桩锚为承力构件。复合土钉支护的土钉形式类似土层锚杆，超前支护的水泥土搅拌桩形式上类似排桩。但实质上存在很大的差异，表现为开挖过程中，水泥土桩对土体位移的限制，约束作用远比排桩小，因此开挖以后随着土体的侧向位移，存在于土体的水土压力大部份释放掉，因此作用于面层或水泥土桩上残余水土压力非常小，时常不被监测到。口置于地层的土钉，发挥约束土体继续侧向变形的作用，因此，沿土钉的剪应力分布表现为在潜在滑裂面处最大，向两端逐渐减小。土钉"缝合"稳定土体与滑动土体。197

口另外，土钉支护的工程实践，包括产生破坏的工程中，绝少见 到土钉被拉断或被拔出案例。 口通过分析，可以清楚地发现土钉受力完全不同于土层锚杆受力。 钉是钉，锚是锚，不应用计算土锚的公式设计土钉。

复合土钉墙中的止水惟幕 ·通常情况下桩端穿过坑底无需太长。最好是在搅拌桩中插 入微型桩，效果较好 ·惟幕厚度也无需过大，一般设置1~2排桩，排数再多对基 坑变形帮助并不大。 ·选择止水惟幕形式时要注意对不同地质条件的适应性 ·深层搅拌法 ·高压喷射法 ·冲孔咬合水泥土桩

复合土钉墙中的微型桩 ·桩的刚度越大，与土钉墙的复合作用效果越差 ：微型桩与十钉墙复合作用时，通常情况下都不是 被剪切破坏的，而是被冲弯或者十体从桩之间滑 出

②微型桩复合土钉墙的破坏模式有两种：a.类似于搅拌桩复合土钉墙的整体剪切失稳破坏，桩被剪断，土钉被拨出或弯断，面层被撕裂成几块。b.非整体性破坏，主要表现为土体剪切破坏后，土方从桩间塌，微型桩未被破坏，或被塌土方冲剪折断破坏。目前尚不清楚这两种破坏形式的产生条件，但经验表明微型桩与土体的刚度比是个重要因素。刚度比较小、即微型桩刚度较小或土质较硬时，常常表现为第1种破坏形式，刚度比较大时常常表现为第2种；对复合型土钉支护机理认识发展，使设计理论更符合工程实际口1.在编制土钉支护设计施工规程（CECS96:97）时，人们对土钉支护的受力，变形机理认识不是很深刻，较多的参考了相近工程的设计方法。201

口（1）计算土钉支护的外部稳定性，借用了重力坝的设计模式，认为土钉加固土体形成刚性重力坝，要保证其抗滑移，抗倾覆或地基承载力的稳定性。AVAVA(A)(B) (C)图3.类比于重力坝，计算外部稳定性A：抗滑移：B：抗倾覆：C：地基承载力验算：KH=E≥ 1.2Kq0.5BW≥ 1.5, B = 0.7~0.851Terzaghi公式：1/3hE202

口（2）设计土钉长度和密度，借用了土层锚固的设计方法，用潜在滑裂面的以外部分的锚固力，抵抗相应位置的水土压力。1.25y oTik ≤ Tuj1ujlisiknjadYsTik = Eeajk S xj S zj/ cos α+)/2图4.类比于桩一锚结构，计算土钉长度203

Z ciLi + Z Wicos ; tan β iKs=Ks0=Z Wisin iKs=Ks0+iKs1=Kso+fSx.j ZW sin O:Ks=Ks0+iKs1+2Ks2+3Ks3+4Ks4E P cos(0 j+ α) + Z P. sin(0 + αi) tan jKs2 =Sx.jZWi sin 0fu3A3fa4A4Ks3 Ks4 =ZWisin 0:x.. Zw sin .口2.复合土钉支护形不成刚性重力坝，土钉受力机理完全不同于土层锚杆，复合型土钉支护只能是人工加固过的边坡：206

口（3)复合土钉墙破坏过程表明复合土钉支护的边坡属性口复合土钉支护从变形到破坏过程，可以描述为三组裂缝五个阶段。第一阶段：基坑尚未开挖到底，就在搅拌桩后出现第一组裂缝；当前开挖面第一组裂缝，///深度0.5m最终开挖面/图8.第一阶段207

第二阶段：基坑边坡土体在沿45+Pi/2方向的潜在滑裂面与坑外地表面相交位置出现第二组裂缝；土体自身的强度逐渐发挥，并达到了较高的应力水平而产生的裂缝。口对于没有土钉支护的土质边坡，第二阶段显示的滑裂面就是最危险滑裂面。第三阶段：基本上是在土钉末端位置，地表出现一条竖直的第三组裂缝，且裂缝比较深，同时坑底墙趾前2～3m左右隆起一个“小土包”上排土钉?末端第三组裂缝少量隆起最终开挖面图10.第三阶段209

第三阶段：基本上是在土钉末端位置，地表出现条竖直的第三组裂缝，且裂缝比较深，同时坑底墙趾前2～3m左右隆起一个“小土包”口设计安全度偏低，或施工中有超挖，地面超载过大等现象，第三组裂缝就会产生且十分明显。口裂缝通常在土钉的端部或靠近端部1～2m处，往往产生于基坑单边长度中部呈弧形分布。口土体强度已充分发挥，土钉作用也充分调动，基坑接近极限平衡状态。第四阶段：第三组裂缝持续发展，两侧土体产生高差，基坑底部有隆起。出现高差隆起明显出现高差图11.第四阶段210

第四阶段：第三组裂缝持续发展，两侧土体产生高差，基坑底部有隆起。口坑底土体的岭状隆起通常在距围护水泥桩2～3m处，表明第三组裂缝即最危险滑裂面已接近贯穿全部土体，边坡滑动破坏将在很短时间（可能几分钟）内发生。口此时需要立即进行基坑回填。第五阶段：水泥土搅拌桩被剪断，滑裂面完全贯通，土体下滑。上部桩体完整坑底土抬起滑裂面贯通搅拌桩折断图12.第五阶段211

第五阶段：水泥土搅拌桩被剪断，滑裂面完全贯通，土体下滑。口边坡破坏后，可以观察到明显的滑弧；口土钉并没有完全拔出，但是土钉注浆体与周围土体的锚固作用已经完全发挥，土钉产生弯折；结论：复合型土钉支护的基坑的失稳是比较典型的边坡破坏口边坡的构成要素为：边坡范围的土体、作为超前支护的水泥土搅拌桩，以及注浆土钉。口土钉的一个重要作用是将土体联成整体，促使潜在的滑移面往后转移，使更多的土体参与抗滑。212

口 在淤泥土层中，成孔以后不能维持，人们见简单的将钢管强力 冲击入地层，通过钢管注浆，增加钢管与土体的粘结力。该方 法虽然在软土层中大量应用，但不是一个好方法，主要缺陷是 注浆量太少。在管壁和土体之间很少有水泥浆液，严重影响土 钉与地层的粘结。粘结不好就不能形成共同工作体。

（3）水平单管旋喷或搅拌地层，形成一定直径的水泥浆土，在水 泥土中植入变形钢筋，钻杆或高强钢丝形成大直径土钉。该方 法已在许多工程中应用。效果很佳，得益于施作土钉的同时， 将土体进行了加固。在淤泥地层中，该方法取代钢管击入法， 对边坡稳定是十分有益的。

地下水位据统计，70%以上的基坑工程事故是水害直接或间接造成的。曲阳路流砂董家渡浦东隧道渗水有必要对基坑开挖中地下水危害种类进行科学的划分。万达地下墙渗漏9号线七宝路站房屋沉降215

3坑底砂性土层管涌破坏（潜水、承压水）在砂性土层中开挖基坑，如不采取井点降水措施或井点降水未达到预定效果，在坑内外水头差作用下，基坑底部可能产生冒水翻砂现象。4环境岩土工程问题减压降水后，在承压含水层中形成了水位降落漏斗，必然在基坑周围引起地面变形。地面沉降的分布形态与承压水降落漏斗的分布形态基本上相似的。219

5地下结构抗浮问题（潜水、承压水）降水工程结束后，地下结构的重量以及基础底面至承压含水层顶板之间的残留土层的重量不足以抵抗承压水头的顶托力或潜水含水层的浮力时，地下结构将会发生上浮。一旦发生了上浮现象DB21／T 3113-2019标准下载，地下结构的复位将十分艰难。基坑降水的若干类型了解什么工况下适合采用什么降水方法是设计基坑降水方案的前提。基坑降水类型疏干降水◆减压降水（浅层潜水）（深层承压水）散开型封闭型坑内减压降水坑外减压降水220

基坑降水的若干类型坑内降水：开挖施工不便；井管暴露长度较大时，需设置支架固定井管：后期封井难度大；有利于控制减压降水对环境的不利影响。坑外降水：对施工影响小减压降水对环境的不利影响较大优缺点正好相反基坑降水的若干类型>减压降水情形I隔水惟幕未8本含水进入目的含水层的顶板以下，宜优先考虑选用坑外减压降水。承压含水层221

基坑降水的若干类型>减压降水情形I隔水惟幕完全贯穿目的含水层。宜选用坑内减压降水。9、水位观测基坑工程地下水位监测包含坑内、坑外水位监测。通过水位观测可以控制基坑工程施工过程中周围地下水位下降的影响范围和程度，防止基坑周边水土流失。另外可以检验降水井的降水效果，观测降水对周边环境的影响。水位管（上端加盖）粘土封口填充滤砂可辅站回填中达超网布承压水水位监测示意图潜水水位监测示意图223

0.00.5 1.0 基坑开挖1.52.0位(m)2.5浇筑底板3.0 3.5 4.0 4.54080120160200240280320时间（天）下降接近1.5m但是坑内无漏水迹象险情出现224

坑底堵漏情况围护结构渗漏对策围护结构渗漏对策1：坑内封堵围护结构渗漏对策2：局部回填后HJ 1066-2019标准下载，坑外注浆（双液、聚氨酯）堵漏必须考虑渗漏宽度和流速两个主要因素，尽量争取在静水条件下注浆225

地层分层沉降水平位移和水位监测227