建筑基坑支护技术规程及难点热点问题

作者：付文光中国京冶工程技术有限公司（深圳分公司）中冶建筑研究总院有限公司（深圳分公司）杭州·2012年5月建筑基坑支护技术规程及难点热点问题技术交流与探讨大家好！各位同行、各位朋友:作者简介：注册岩土工程师；注册一级建造师；注册安全工程师；注册造价工程师。教授级高级工程师；副总工程师；岩土专业总工程师；硕士生导师。交流内容（1）我国建筑基坑支护工程技术发展及目前存在的问题：（2）基坑支护设计文件应包括的内容及设计深度要求；（3）建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012修订过程、修订的主要内容、强制性条款解读等相关内容；（4）《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739-2011中的关键技术；（5）有限宽土压力及组合支护等一些特殊情况的设计计算方法；（6）基坑工程中的难点热点问题探讨；（7）几个工程实际案例及事故原因分析。第一主题思考：•如何在具体工作中规避基坑工程的巨大风险？•如果能预见到基坑工程的发展前景，对你的事业有帮助吗？？第一主题一、技术发展与特点（1）基坑规模越来越大，深度越来越深，不时有超过23m的超深级甚至超过30m特深级出现。（2）周边环境越来越复杂，对基坑安全使用的要求及限制越来越多越来越严格，设计及施工难度越来越大，风险越来越高。（3）从业单位及人员越来越广泛。（4）政府主管部门、相关从业单位及人员对基坑重视程度越来越高，政府监管力度越来越大。（5）基坑支护设计理论越来越先进，设计施工水平越来越高。（6）基坑工程技术交流也越来越频繁。（7）特大型工程事故仍在发生。第一主题二、面临的问题、挑战与风险规避（一）主观问题/1（1）施工质量低劣：①偷工减料、以次充好、以假充真；②施工方法不当；③不按图、规范及施工组织设计施；④劳动者技能下降；⑤施工机械设备及施工工艺较为落后；⑥施工单位技术水平低。（2）设计不当：①设计者能力及经验有限；②设计者对一些基本概念不了解或不理解；③设计人员不及时对工程中出现的问题加以分析解决。（3）勘察失误：①弄虚作假；②对某些土样的判别错误；③试验方法不当；④勘察布孔不严谨。（4）发包人：①最低价中标、盲目压价；②制订不合理的工期计划，逼迫施工单位赶工；③越俎代庖，瞎指挥，不按规律行事；④协调不力，各工序配合不好。第一主题（一）主观问题/2（5）监理：①监理工程师中懂岩土的很少；②优秀的技术人员越来越不愿意从事监理工作；③监理工程师做不到在业主与承包商之间不偏不倚、独立、客观、公正；④监理工程师对偷工减料等行为不加以制止。（6）检测单位：（7）监测单位；（8）管理不力，不能做到动态设计及信息化施工。第一主题（二）客观原因(1)岩土性质太复杂，差异性太大，基坑周边环境越来越复杂，现有的勘察检测手段，不可能把基坑内外岩土及环境的性状了解得很清楚；(2)基坑工程设计仍处于半经验半理论、以经验为主状态，理论研究与计算水平仍很低；(3)基坑工程对设计人员要求很高，要求设计人员有丰富的工程经验、有广泛的综合性知识、熟悉施工技术及施工管理，而具备这些条件的技术人员并不是很多。(4)技术标准:①有很多地区没有自己的地方规范，要使用全国性的规范，而全国性的规范在一些地区并不适用；②不少技术标准中都有一些不适当或说有争议的条款，如盲目照抄可能会出现一些问题。。第一主题三、发展前景展望（1）超深及深级基坑在房屋建筑中以后将增加不多。（2）面积超过5万m2的巨型建筑基坑将增加不多。（3）对基坑止水的要求越来越高。（4）锚杆、土钉、拉锚等受拉横向构件的应用将进一步受到限制，内支撑、逆作及半逆作、双排桩等基本不占用红线外空间的支护方法将得到越来越多的应用。（5）基坑变形问题将越来越受到重视。（6）土钉墙及复合土钉墙的使用将进一步减少，包括锚杆、拉锚等构件。（7）数值分析方法将得到越来越多的应用。（8）工程造价将不再是决定基坑支护方法的最主要因素。（9）基坑支护新工艺的推出步伐变缓，新技术的表现形式将主要为新机械。第一主题第二主题思考：•图纸中经常会错漏哪些重要内容？？第二主题设计文件内容及深度要求/11.封面。2.图纸目录。3.设计总说明：（1）设计依据：①相关技术标准②建筑及结构相关图纸③岩土工程勘察报告④地形图⑤政府特殊规定⑥现场踏勘成果。（2）工程概述（3）地质条件及水文地质条件（4）设计指标及使用要求（5）方案概述。（6）支护构件设计（7）构造设计（8）材料及产品、半成品的指标及设计要求（9）机械设备的技术要求（10）施工工艺及技术要求（11）地下水和地表水处理方案（12）土方开挖要求（13）质量检验及验收要求（14）基坑监测指标及相关要求（15）对周边环境保护要求（16）对基坑应急措施要求（17）与桩基的施工顺序要求（18）支撑拆除要求（19）其它。第二主题设计文件内容及深度要求/24.总平面图。5.支护平面图。6.支护剖面图。7.定位图。8.立面图。9.大样图。10.基坑监测图。11.地面硬化与排水图。12.降水图。13.土方开挖图。14.施工顺序图。15.车道图。16.换撑图。17.土方计算图。18.构件编号图。19.设计计算书。常见问题：（1）岩土抗剪强度指标等物理力学参数取值不当；（2）没有考虑各种工况，尤其是没有考虑到最不利工况；（3）对一些意外情况估计不足；（4）漏项，漏掉对某个构件的验算，或者漏掉对某构件技术指标的验算。20.主要工程量简表，或工程概预算。21.其它，可能包括：交通组织图，安全护栏、逃生梯等安全防护措施图等。第二主题第三主题思考：•本次修订有哪些重要修改？•原因是什么？•为什么本次修订幅度很大？？第三主题一、JGJ120-2012修订概况/1修订背景：（1）JGJ120-99有较大缺陷：①没有对当时国内的基坑工程技术进行全面总结，一些重要的方法或工艺没有在该规范中体现出来；②体系不完善，有些工法不能独立使用，还要参考其它技术标准；③一些内容存在着较大争议，或说有一定缺陷。（2）规范发布后，恰逢我国工程建设进入了快速发展期，基坑技术日新月异，设计方法、施工技术及测试技术等取得非常大的进展，业内积累了更为丰富的工程经验。JGJ120-2012修订过程特点：（1）历时如此之长罕见。（2）报批稿又经过了多次修改。第三主题一、JGJ120-2012修订概况/2修订依据：增加的新内容大多是由对该种技术熟悉的专家编写的，参考了国外先进技术法规、技术标准，同时一些重要的技术参数，做了一定的调研、研究及现场试验工作，有一定的理论及实践依据。缺点：（1）报批稿主要是主编单位及主编修改，没有征求更多专家的意见；（2）部分内容仍是依据专家的个人经验编制的，没有经过更多的实践检验；（3）参与编写的专家几乎都是国内知名专家，是各地区的技术权威及领导，脱离一线工作已经较长时间，对一线工作、尤其是施工管理及检测检验工作已经不再熟悉。对岩土工程及技术标准认识：（1）岩土工程以经验为主，不要迷信任何权威及技术标准。（2）重视理论。经验如果不能上升到理论高度，很难传承及推广。第三主题二、本次修订的主要内容及理由/11.调整和补充了支护结构的几种稳定性验算。120-99几乎只要求对整体稳定性进行验算，本次修订增加了抗隆起、抗滑移、抗渗流、抗倾覆、局部稳定等稳定性验算。2.调整了稳定性验算的表达式。（1）采用极限状态设计法。（2）对承载能力极限状态，由材料强度控制的结构构件的破坏类型采用极限状态设计法，按本规范进行设计计算和验算，荷载效应采用荷载基本组合的设计值，抗力采用结构构件的承载力设计值并考虑结构构件的重要性系数。（3）涉及岩土稳定性的承载能力极限状态，采用单一安全系数法。本规程的修订，对岩土稳定性的承载能力极限状态问题恢复了传统的单一安全系数法。（4）本规程的结构构件极限状态设计表达式不再出现重要性系数γ0，因为γ0已含在内力设计值中了。第三主题二、本次修订的主要内容及理由/23.强调了变形控制设计原则。由于变形问题非常复杂，现有经验及理论均不成熟，所以规范提出了按变形控制设计原则，但无法给出相应的方法。4.调整了选用土的抗剪强度指标的规定。5.新增了双排桩结构。双排桩并不是一种新颖的支护形式，早在90年代初期就已经有较多应用。缺点：（1）造价高；（2）需要占用的场面较宽。优点：对变形的控制能力较强等原因。第三主题双排桩照片/1第三主题双排桩照片/2第三主题二、本次修订的主要内容及理由/36.改进了不同施工工艺下锚杆粘结强度取值的有关规定。主要是增加了采用二次高压注浆时粘结强度的建议取值，及泥浆护壁、套管护壁、长度较长、扩孔等不同工艺时的调整原则。7.充实了内支撑结构设计。与原规范相比，补充了钢撑、角撑、环撑、抛撑等多种支撑形式的设计及施工要求。8.新增了支护与主体结构结合及逆作法。逆作法早在90年代就已经有较多应用，在上海等地区有较多应用，方法已基本成熟。9.新增了复合土钉墙。主要是增加了预应力锚杆复合土钉墙的设计计算。10.引入了土钉墙土压力调整系数。第三主题二、本次修订的主要内容及理由/411.充实了多种类型支护结构的构造与施工。12.强调了地下水资源的保护；改进了降水设计方法；充实了截水设计与施工。13.充实了地下水渗透稳定性验算。增加了抗突涌、抗管涌及抗流土稳定性验算。14.充实了基坑开挖。15.新增了应急措施。这主要是为了满足工程安全管理的需要。16.取消了逆作拱墙。第三主题三、强制性条款解读/11．第3.1.2条：基坑支护应满足下列功能要求：（1）保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用；（2）保证主体地下结构的施工空间。解读：基坑支护工程是为主体结构地下部分的施工而采取的临时性措施。要满足两个层面的需要：第一方面是安全需求，第二方面是使用需求。因基坑开挖涉及基坑周边环境安全，支护结构一是要满足自身安全要求，二是要满足基坑周边环境安全要求。在使用上，基坑支护要防止开挖对周边环境造成使用上的不便，还应为主体地下结构施工提供正常施工的作业空间及环境，提供施工材料、设备堆放和运输的场地、道路条件，隔断基坑内外地下水、地表水以保证地下结构和防水工程的正常施工。止。第三主题三、强制性条款解读/22．第8.1.3条：当基坑开挖面上方的锚杆、土钉、支撑未达到设计要求时，严禁向下超挖土方；第8.1.4采用锚杆或支撑的支护结构，在未达到设计规定的拆除条件时，严禁拆除锚杆或支撑；第8.1.5基坑周边施工材料、设施或车辆荷载严禁超过设计要求的地面荷载限值。解读：大量工程实践表明，上述这些作法对基坑安全影响很大，造成基坑失事的概率很高，故严格禁止。第三主题三、强制性条款解读/33．第8.2.2条：安全等级为一级、二级的支护结构，在基坑开挖过程与支护结构使用期内，必须进行支护结构的水平位移监测和基坑开挖影响范围内建（构）筑物、地面的沉降监测。解读：（1）基坑必须要做到支态化设计、信息化施工。基坑监测可以及时掌握支护结构受力和变形状态、基坑周边受保护对象变形状态是否在正常设计状态之内，是预防不测，保证支护结构和周边环境安全的重要手段。（2）支护结构的变形、尤其是水平位移，是反映支护结构工作状况的直观数据，对监控基坑与基坑周边环境安全能起到相当重要的作用，是进行基坑工程信息化施工的主要监测内容。第三主题第四主题思考：•与类似技术标准相比，本规范有哪些重要区别？•原因是什么？？第四主题一、规范编制背景第四主题1.复合土钉墙在所有基坑支护技术中应用最多；2.国内外目前没有相关技术标准。比例/%01020304050607080939597990103050709施工时间二、技术应用前景1.现在、未来都是一种主要基坑支护技术；2.在不同地域及地层应用将更为广泛；3.在同一地区的使用率将进一步下降。第四主题1.调整了适用条件（1）地质条件适用于粘土、粉质粘土、粉土、砂土、碎石土、全风化及强风化岩，夹有局部淤泥质土的地层中也可采用。地下水位高于基坑底时应采取降排水措施或选用具有截水帷幕的复合土钉墙支护。坑底存在软弱地层时应经地基加固后再采用。解读：①不鼓励应用于填土及淤泥。但没有明确反对。主要考