52監測網，監測專家報告分享第52期，報告來源，張迪教授在基坑安全監測行業交流會做的《軟土基坑風險設計控制與BIM應用初探》學術報告。
 52監測網專家報告分享-第53期 軟土基坑風險設計控制與BIM應用初探 張迪 中鐵第四勘察設計院集團有限公司 引言 21世紀是地下空間的世紀，隨著軌道交通、建筑地下室等建設發展，基坑工程越來越多。但在軟土基坑建設中，風險事故也是時有發生，帶來工程費用、工期甚至人生安全事故。典型的如2008年11月15日下午3時15分，地鐵1號線湘湖站北2基坑發生大面積坍塌事故，造成21人死亡，24人受傷，直接經濟損失4961萬元。 目錄 一、軟土深基坑的特點 二、軟土深基坑的風險因素 三、面向風險控制的軟土深基坑設計 四、設計風險控制下的施工工藝 五、BIM技術在基坑工程中的應用初探 六、結束語 內容簡介 一、軟土深基坑的特點 1、軟土的特點 軟土（通常指淤泥、淤泥質土、流塑至軟塑的粘土等）具有“三高一低”的特點：孔隙率高、含水率高、可壓縮性高、靈敏性高、承載力低，軟弱土則包括粉土、粉砂、軟-可塑的粘土等。
2、軟土深基坑的事故現象
3、軟土深基坑的風險特點 軟土深基坑的地質及事故現象，表現出軟土深基坑的風險控制有如下特點： 1、軟土的側壓力大，要求圍護結構與支撐強度、剛度足構且有效。 2、軟土的穩定性差，對圍護結構底、坑底抗隆起等的穩定性好，坑底土體加固及插入比足夠。 3、軟土抗承壓水突涌、砂土地層管涌對降水要求高。 4、軟土易沉降、固結變形等對環境保護要求高，易引起環境破壞(路面、管線、建構物物等）。 二、軟土深基坑的風險因素 軟土深基坑從破環造成的后果來看，主要風險因素從兩個方面考慮，即基坑自身安全風險與環境保護風險，包括設計方案與措施是否具有針對性，施工是否落實到位，監控量測是否準確有效，風險控制預案是否齊備可執行。
基坑安全自身風險因素： 1、圍護結構；2、支撐體系；3、土體加固；4、降水工藝；5、施工工藝；6、降排水措施；7、監測與安評；8、應急預案 環境安全風險因素： 1、圍護與支撐的變形控制；2、降水的環境影響；3、環境條件的不利變化；4、環境破壞對基坑的不利影響；5、環境監測誤判 三、面向風險控制的軟土深基坑設計 1、了解基坑性狀及環境條件 （1）基坑深度、寬度、深寬比、長寬比。 （2）基坑所處的土層性狀、水文性質。 （3）基坑周邊的管線、建構筑物、道路、河流等條件及保護要求。 2、確定基坑等級 （1）根據基坑深度、環境條件確定基坑等級。支護結構的安全等級為一級，結構重要性系數為1.1；支護結構安全等級為二級、三級，結構重要性系數為1.0、0.9。 （2）根據環境保護及基坑變形控制要求確定基坑變形保護等級?；又ёo結構變形控制保護等級為一級時，圍護墻最大水平位移≤25‰H；支護結構變形控制保護等級為二級時，圍護墻最大水平位移≤49‰H；支護結構變形控制保護等級為三級時，圍護墻最大水平位移≤8~12‰H；其中H為基坑深度，有保護建筑物物取小值，否則采用大值。
3、明確分析模型 （1）圍護與主體結構的復合或疊合。綜合結構防水等級、施工工藝、水文環境及耐久性、基坑深度等，明確圍護與主體結構的復合構造還是疊合構造，圍護結構是否參與主體結構的承載等。 （2）圍護結構土水壓力的分、合算。根據地質及水文條件下土層的滲透性，確定圍護結構承擔的土、水壓力采用分算還是合算。
4、勘察計算參數選取 土層計算參數的選?。褐奔簦–,φ）、固塊，三軸參數，要根據基坑土體的固結及應力條件選取，選用標準值還是平均值等等，基床系數與M比例系數。 基坑圍護結構的插入比初選：如下對于本工程事故誘發段的地下連續墻插入深度略顯不足，未考慮墻底的落底問題。 坑外超載取值，結構自身參數。
5、選取圍護結構形式 根據基坑深度、地質條件、水文條件、環境保護要求，經經濟技術比較后合理選用基坑圍護結構：分級放坡土釘墻、重力墻、鋼板樁、SMW、TRD、TAD、鉆孔排（咬合）樁、地連墻（接頭形式）等。通常如下： 基坑深度小于4m：采用放坡或水泥土攪拌樁重力式擋墻圍護或SMW工法樁； 基坑深度4～8m：采用單排650SMW攪拌墻圍護（內插H500×200×10×16型鋼）； 基坑深度8～12m：采用單排850SMW攪拌墻（內插H700×300×13×24型鋼）； 基坑深度12～15m：采用800mm厚地下連續墻圍護； 基坑深度15～20m：采用1000mm厚地下連續墻圍護； 基坑深度大于20m：采用1200（1500）mm厚地下連續墻圍護； 主體結構與圍護墻組成復合（疊合）結構，受力形式、順（逆）施工。 6、支撐形式 要根據基坑強度、剛度、穩定性及開挖與環境保護要求，合理選用支撐形式。 砼支撐：第一道（非必須）和其它道數 鋼管支撐：Φ609/φ800或其它，軸力及位移補償 型鋼組合支撐： 錨索支撐： 根據基坑寬度：是否設置格構柱、支撐縱向聯系梁。 支撐與圍護結構的可靠有效連接受力等。 7、施工工藝要求 順做施工：從上到下開挖、支撐，封底，從下倒上澆筑主體結構； 全逆做施工：分層從上到下開挖，隨挖隨施工主體結構形成支撐； 局部逆做：基坑深度范圍某部分順做、某部分逆做； 蓋挖及半蓋挖施工： 開挖要求：挖土機械，支撐間距3+3或4+2或其它。 8、基坑降排水 潛水：根據管涌計算，對于有一定滲透性能降水固結改善坑內土體的粉砂土或粉質粘土，對于滲透性很小的粘土，坑內抽排水。 承壓水：根據抗突涌計算，采用土體加固抗壓、帷幕隔水阻壓、內外抽水降壓或綜合處置措施。 應急降水：尤其對與粉土粉砂地層的圍護結構質量不好的情況下，設置坑外應急降水是很有必要的，可作為設計措施或施工措施考慮。 9、坑內土體加固 坑內軟弱土體加固：可有利于坑內土體機械開挖，增加被動區抗力。 加固形式：抽條加固，裙邊加固，組合加固。 加固范圍：寬度、深度、間距； 加固參數：土體強度、水泥摻量等。 加固方式：注漿、攪拌、旋噴等 10、基坑檢測與監測 基坑檢測：各圍護結構及支撐系統材料、安裝方面； 基坑監測：基坑自身與環境條件方面的監測內容、方法、頻率、報警值、評估與評價等等，一定要內容全面有針對性，真實及時。 如湘湖車站監測內容相對于規范少了3項必測內容，且不真實及時有效。 11、環境保護 要針對具體的環境保護對象及要求，分析保護措施的安全可行性，制定針對的保護加固措施、監控要求、施工工藝要求、分級應急應對措施。 12、基坑設計的風險識別及風險預案 根據住建部2018年37號令及建辦質31號文的要求，基坑設計要識別基坑建設中的風險因素，并給出相關的風險評價及對策。同時要提示施工單位在施工中應開展的施工安全專項論證，比如涉及基坑的吊裝、開挖、支模架等等。 四、設計風險控制下的施工工藝 1、導墻及槽壁加固 對于填土、表層送審粉細砂土以及坑邊有距離較近的保護對象，圍護結構導墻難以有效控制鉆孔或成槽質量的，要考慮槽壁加固措施。 2、圍護結構施工工藝 周邊環境條件保護嚴格的，圍護結構鉆孔及成槽成墻要考慮分區、分段、跳槽施工，減少基坑的環境效應影響。 3、開挖與支撐 周邊環境條件保護嚴格的，基坑分區、分段、分層開挖，充分利用時空效應，加快支撐與主體結構回筑。 4、環境條件專項監測 對周邊環境條件的特定保護對象，制定專項的環境監測方案，比如地鐵邊施工基坑。 五、BIM技術在基坑工程中的應用初探 BIM技術在基坑中應用，可以讓基坑設計與施工更直觀，計量更準確。在杭州博奧隧道中做了些初步應用。
BIM技術在基坑中應用，可以讓基坑設計與施工更直觀，計量更準確。在杭州博奧隧道中做了些初步應用，主要是BM上，在I上還需進一步深化。
六、結束語 軟土深基坑隨著經濟及技術的發展朝著更大、更深、更新方向發展，各種新的圍護結構及支撐手段不斷發展，如型鋼組合支撐、TAD墻、軸力補償與位移補償等等。但不管如何發展，安全施工及質量更優與施工更快效益更好是永恒的追求，尤其是安全與質量方面，要設計更安全經濟環保高效，施工更是要精心精益精細精準。
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