一、深基坑和基础发展概况
1.地连墙深度的世界前五名
l 均在日本。
l 排位 墙深 用途地点 施工日期
l 1 140 排水竖井3# 1993年
l 2 130 排水竖井1# 1994年
l 3 129 排水竖井2# 1993年
l 4 122 排水竖井4# 1995年
l 5 119 川崎人工岛 1991年
l -------------------------------------
l (试验) 150 (明石大桥) 1987年
l
2.基坑内部开挖深度前五名
l 排位 hp 墙深 用途地点 施工
l (m) (m)
l 1 110.1 110.1 管道竖井 2004
l 2 82.0 110 污水井 1995
l 3 76.0 106 白鸟大桥墩 1988
l 4 75.0 119 川崎人工岛 1991
l 5 74.7 83 管道竖井 1993
l ------------------------------------------
l 6 50.1 77 南水北调 2008
l 7 82 上海
3.地连墙厚度前五名
l 可能的挖槽厚度3.2m，实际挖槽厚2.8m。
l 排位 墙厚 用途地点 施工
l 1 2.8 川崎人工岛 1991
l 2 2.6 污水竖井 1988
l 3 2.4 地下变电站 1993
l 4 2.4 桥梁深基础 1998
l 5 2.4 大楼深基坑 1999
l 其中排位3的地下变电站支护墙，
l 采用变断面的地连墙，
l 上部44m厚2.4m;下部26m厚1.2 m。
4.深基坑(础)平面尺寸
l 多采用圆形平面，可充分利用砼的特点，减少内部支撑.
l 排位 内径 用途地点 施工日期
l 1 144 地下变电站 1993
l 2 140 高雄地铁 2002/03
l 3 98 川崎人工岛 1991
l 4 81 抽水井 1992
l 5 80.5 地下贮油槽 1996
5.砼强度等级的前五名
l 目前日本国内的最大砼设计标准强度为60Mpa;钻芯平均强度已达到85 Mpa。
l 排位 砼强度 用途地点 施工 1 60 天然气贮槽 1994
l 2 60 天然气贮槽 1995
l 3 60 高铁深基坑 1996
l 4 60 排水竖井 1998 5 60 天然气贮槽 1999
6.地连墙深基础的前五名
l 地下连续墙基础工法是由日本发明并发展的。
l 排位 墙深(m) 用途地点 施工日期
l 1 106 白鸟大桥3#墩 1988
l 2 77 隧道竖井 1990
l 3 76 明石大桥锚碇 1994
l 4 76 大楼深基础 1994
l 5 75 高速路 1989
l 我国地连墙深基础最大开挖深度50.1m，墙深77m。
7.防渗墙的世界第一
l 1.我国西藏旁多水电站，2011年3月建成土坝防渗墙最深达158//201.47m。
l 是迄今为止世界最深防渗墙。
l 2.双层防渗墙—冶勒水电站
l 上段 71.0×1.2m +下段76×1.0m
l 长江三峡二期围堰基坑深
l 在60m深水中修建，最大高度达82,5m，承受最大水头70.5m。是目前最深的基坑。
l 防渗墙长度1439.6m，最深73.5m，面积4.2万m2。
二、深大基坑的风险分类
深基坑特点
l 基坑深度越来越深;110.1//77
l 占地面积越来越大;20-30hm2
l 基坑底部被墙、桩、降水井、勘探孔穿插切割;
l 与地下水关系越来越密切;
l 承压水影响越来越突出;
l 基坑变得更不均匀，更为破碎。
深基坑风险分类
l 1.潜水条件下。基坑底部的渗流破坏(管涌或流土);
l 2.承压水条件下，基坑底部地基的突涌(水)或泥化;
l 3.基坑侧壁的圆弧滑动(含纵向滑动)破坏;
l 5.基坑侧墙和水平支撑的过载或变形;
l 6施工平台或导墙破坏导致施工槽孔坍塌;
l 7. 墙体接缝窝泥导致地下水涌入基坑;
l 8.管理不善导致基坑事故。
基坑事故原因
l 80%以上与地下水有关：
1.地勘不到位，可靠性不足
l 2.规范和设计问题
l 入土深度不够深(墙底悬空);
3.与周边环境不协调;(相邻基坑)
4.对地下水(承压水)认识有误;
l 5.构筑物施工质量太差;
l 6.运行管理失误。
三、深基坑的事故实例
工程实例
l 天津地铁1号线、三号线
l 天津地铁2号线
l 杭州地铁湘湖站
l 广州地铁燕塘站
l 官厅水库1995年放水影响(国门)
l 武汉地区的基坑突涌
l 底板抬动;底板裂缝漏水
抓斗事故
l 1. 1990年代初，北京王府井穆斯林大厦;
l 2.1995年，首都机场2号航站楼条桩;
l 3.1998—2002年，长江大堤加固工程嘉鱼县防渗墙;
l 4.2010年，天津于家堡隧道基坑;
l 5.2013年，北京南水北调东干渠盾构竖井;
l 该大厦的基坑深度不过10m，地连墙深度不过20m。地基上部有几米厚的细粒土，下部是圆砾;当时地下水位埋深约3-4m。是香港一个公司使用德国产的钢丝绳简易抓斗施工的。抓斗因钢丝绳断裂，埋在约9m深的槽孔中;几经努力，仍不能拔出，只好在基坑开挖以后，将其挖出。
首都机场二号航站楼条桩
l 1995年，2号航站楼的进出站桥的条形桩基工
l 程，使用从意大利进口的BH12液压抓斗开挖条桩，桩长35m，断面尺寸为2.5x1.2m。地基下部为圆砾。开挖到25m时，钢丝绳断裂，抓斗埋在孔内。经多方努力无效，最终放弃，将其埋入地基中;在该桩两侧补打新桩。当时，按正常施工情况，再有3-4小时即可开挖完成，应该更换的钢丝绳没有及时更换，才导致事故发生。
长江大堤嘉鱼防渗墙
l 1998年长江大洪水后，对长江大堤进行了加固。
l 其中在武汉段长江南岸的嘉鱼县，采用薄抓斗施做薄防渗墙。该地段地基为松散的粉细砂，极易液化。由于施工不当，在该处薄防渗墙施工中，先后有6台抓斗埋在了地基中。主要原因是在抓斗缓慢但多次重复冲击之下，粉细砂突然液化，砂、水分离后，将抓斗抱死，无法拔出。
l 就在同一地段，2010年川气东输工程穿越长江南大堤时，也因对粉细砂处理不当，导致盾构机在距出口不到5m 处，北突然液化的粉细砂埋住，只好设法将其挖出来。
天津于家堡隧道地连墙
l 2010年，某公司在于家堡隧道地连墙施工中，由于30多米的粉细砂层突然液化，抓斗被“抱死”，无法拔出。经多方努力无效，只好放弃。
北京南水北调盾构竖井地连墙
l 北京市南水北调配套工程东干渠工程长44.5km，设计有两条内径4.6m的输水隧道。沿途设置18个盾构工作井和排气阀、放空阀等总共62个竖井，全部采用地下连续墙结构。2013年4月，某个竖井地连墙在造孔过程中发生坍塌，将抓斗埋入槽孔中。只好在竖井外侧再補做一段地连墙。
液压抓斗的防护措施
l 抓斗拔不出来的主要原因：
l 1. 地基突然液化，抓斗被粉细砂“抱死”，
l 2.挖孔的孔斜过大，
l 3.地基中的大块石、大漂石卡住斗体。
l 希望：
l 需要抓斗生产厂家在斗体上
l 安装防止斗体掉落的装置!
地连墙接头引起的事故
l 主要事故：
l 1.圆形接头管拔不出来;
l 2.由于混凝土绕流影响，一期槽孔的接头钢板或型钢上面留有很大的混凝土瘤;无法凿除，无法进行二期槽孔施工;
l 3.接头面上窝泥，贯穿地连墙的内外面。
l 希望生产厂家提供好的刷壁器。
高压喷射灌浆引起的基坑事故
l 1.南水北调穿越黄河的盾构竖井：
l 原设计在基坑底部设置厚度为10m的水平防渗体，做为基坑开挖的安全保障。由于是从地面向下50-60m处进行高压喷射灌浆，质量无把控。现场开挖检测，没有发现什么成形的灌浆体，造成基坑底部承压水突涌，大大延误了工期。
l 2.武汉地区的高喷工程
l 武汉地区在1990年代，有很多采用了高压喷射灌浆施做水平防渗帷幕的基坑工程;但大多数均未达到防渗效果。
高压喷射灌浆帷幕失效原因
l 1.钻孔过深(>60m);
l 2.偏斜过大;
l 3.地层不均匀，桩体呈胡萝卜状;
l 4.承压水的上浮和地下水流速过大。
高喷技术和设备的改进
l 1.改进钻孔设备的结构设计，减少钻孔的偏斜度;
l 2.灌浆钻头的结构形式和钻进方法，提高对超硬地层的适应能力;
l 3.采用TRD工法。(日，宝峨)
渗流破坏方式
l 流土破坏：细粒土，整体。
l 管涌破坏：砂性土，不均匀土
l 砂砾石地基最小允许坡降0.1
防渗体设计基本原则
l 三个三结合：
l 1.地基土、地下水、结构物相结合;
l 2.侧墙防渗、坑底防渗、降水相结合;
l 3.工程质量、安全、经济性相结合。
深基坑设计新思路
l 1.由渗流稳定条件确定基坑的最小入土深度。
l 2.由基坑结构的经济性条件(弯矩与入土深度成反比)，选定基坑入土深度的设计值。
l 3.由基坑的其他稳定条件校核入土深度
防渗设计要求
l 深大基坑应以防渗为主。
l 基坑防渗和降水应统一考虑。
l 如果只考虑一项，那就可能对基坑的渗透稳定和周边环境(楼房和地下管线)造成很不利的影响。
防渗体示意图
基坑渗流控制措施
l 主要有以下几种：
l 1 .对于超深基坑来说，首先采用地下连续墙做支护;
l 深度较浅的基坑，可采用咬合桩、灌注桩与高喷桩或水泥土搅拌桩、土钉墙做为支护结构，总之要因地制宜才好;但防渗一定要做好。
基坑渗流控制措施
l 2. 其它措施：
l (1)底部灌浆(岩石地基)
l (2)底部高压喷射灌浆(土层)
l (3)墙底加长(不放钢筋)
l (4)坑内降水(承压水)
l (5)坑外降水(承压水
l (6)坑底加固 (高压旋喷灌浆或水泥搅拌桩)。
l
墙底止水帷幕
l 当墙底入风化岩时，可在其墙底基岩中灌浆，
l 在软土基坑中的墙底，
l 可采用高喷灌浆帷幕，
l 也可采用水泥灌(注)浆帷幕。
l 有时也可在坑外做止水帷幕，不需在结构内部预埋灌浆管，施工干扰少。
基坑底部水平帷幕
l 有些基坑的平面尺寸很大，
l 或者是承压含水水头很高，
l 底部没有适当的隔水层可供利用，
l 则可对基坑底部进行水平帷幕灌浆。
l 从几个地区的实施效果看，均未达到预想效果。
基坑降水水位
l 1、一般基坑降水水位，可按规程要求低于坑底 0.5m; 承压水位低于坑底1.0-2.0m。
l 2、当地铁基坑底部为隔水层时，为防止接地钻孔突水，应将承压水位降到隔水层底板以下或承压水不会突水的水位上。
l 3、位于残积土内的基坑，为防止承压水从内部突涌产生流泥，应将承压水降到残积土底部以下或更深的水位上。
l
参考文献
l 1.丛蔼森，地下连续墙的设计施工与应用，中国水利水电出版社，2001。
l 2.丛蔼森，多层地基深基坑的渗流稳定问题探讨，岩石力学与工程学报，2009，10。
l 3.丛蔼森，当前深基坑工程应当考虑渗流稳定问题(与建筑基坑支护规程JGJ120-99探讨)，第十一届全国岩石力学与工程大会论文集，2010。
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