基坑工程安全技術(shù)講座的課件

1、基坑工程安全技術(shù)講座 安全與防災(zāi)工程研究所1講座的主要內(nèi)容基坑支護(hù)的工程作用基坑支護(hù)體系類型及其應(yīng)用范圍基坑工程設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)基坑工程施工監(jiān)控要點(diǎn)基坑工程的安全性問(wèn)題基坑支護(hù)及開(kāi)挖施工安全預(yù)評(píng)2一、基坑支護(hù)的工程作用基坑是為了修筑建筑物的基礎(chǔ)或地下室以及開(kāi)發(fā)地下空間(如地鐵車站、地下商場(chǎng)、人防工事)等而開(kāi)挖的、面積較大的深坑?；又ёo(hù)(圍護(hù))工程是指在開(kāi)挖基坑時(shí)，為了保證坑壁不致坍塌或過(guò)大位移而危及坑中主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和周圍環(huán)境安全所采取的工程措施的總稱?；又ёo(hù)的作用，主要是擋土、止水。基坑工程現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ 120-99）、浙江省標(biāo)、上海市標(biāo)等。3上海環(huán)球金

2、融中心主樓基坑上海新資大廈基坑上海鵬利海景花園基坑4二、支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本型式 放坡開(kāi)挖 懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu) 重力式支護(hù)結(jié)構(gòu) 內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu) 拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu) 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu) SMW工法等其它支護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻5 基坑支護(hù)體系主要部分的功能(1)支護(hù)結(jié)構(gòu)：基坑支護(hù)工程中采用的支護(hù)墻體(包括防滲帷幕)以及內(nèi)支撐系統(tǒng)(或土層錨桿)等的總稱。支護(hù)墻體(包括防滲帷幕)：承受坑內(nèi)外水、土側(cè)壓力以及內(nèi)支撐反力或錨桿拉力，保證坑壁穩(wěn)定，其中防滲帷幕防止坑外的水滲流坑內(nèi)，并控制因坑內(nèi)外水頭差造成的流砂及管涌等現(xiàn)象。內(nèi)支撐系統(tǒng)：是由圍檁、支撐桿件、立柱等組成的結(jié)構(gòu)體系，其作用是和坑底被動(dòng)區(qū)土體共同平衡圍護(hù)墻體外的主動(dòng)區(qū)壓

3、力(包括土壓力、水壓力及地面荷載引起的側(cè)壓力)。圍檁：一道或幾道沿著支護(hù)墻體內(nèi)側(cè)設(shè)置、將支護(hù)墻體所受的力趨于均勻并傳遞給支撐桿件；支撐桿件：承受著圍檁傳來(lái)的軸力和彎矩；立柱：承受支撐及施工荷載的重量，增加對(duì)支撐桿件的約束。6(2)地基土加固：在支護(hù)墻體外側(cè)或內(nèi)側(cè)（坑底）對(duì)土進(jìn)行的加固，以提高地基土的強(qiáng)度、模量，并減少其滲透性。地基加固工藝類型：(1) 深層水泥攪拌樁；(2)旋噴樁；(3)注漿。 地基加固位置類型支護(hù)墻外側(cè)：減少主動(dòng)土壓力，同時(shí)增強(qiáng)防滲帷幕。支護(hù)墻內(nèi)側(cè)坑底：提高被動(dòng)區(qū)土抗力，減少圍護(hù)墻側(cè)向位移?？拥滓韵拢涸陂_(kāi)挖前于坑底以下，圍護(hù)墻底平面以上某范圍內(nèi)做一不透水加固土層，并與周圍墻體

4、連成整體，利用加固土層以上土重來(lái)平衡和抵抗承壓水。(3)地下水控制：在坑內(nèi)、外地表設(shè)集、排水溝，或埋入一系列井管并利用專用設(shè)備連續(xù)抽水，使地下水位低于坑底面以上，以便開(kāi)挖和支護(hù)體系穩(wěn)定?？刂品椒ǎ杭髋?，降水，截水，回灌。7 地下水控制方法適用條件81井管；2濾管；3總管；4彎聯(lián)管；5水泵房 6原有地下水位線；7降低后地下水位線 輕型井點(diǎn)法降低地下水位示意圖9 放坡開(kāi)挖坑內(nèi)外一般均需要布置井點(diǎn)降水整體穩(wěn)定性抗力分項(xiàng)系數(shù)不小于10坑邊大量堆土，會(huì)使淺坑變深坑而失穩(wěn)！11 懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)RC排樁或地連墻12 重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)壩寬/坑深壩深/坑深2抗傾覆分項(xiàng)系數(shù)不小于；抗水平滑移分項(xiàng)系數(shù)不小于攪拌

5、樁；插筋；面板 13 內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)14各種內(nèi)支撐的特點(diǎn)平面尺寸不大，且長(zhǎng)短邊長(zhǎng)相差不多的基坑宜布置角撐。開(kāi)挖土方空間較大，但變形控制要求不能很高。鋼支撐和鋼筋混凝土支撐均可布置；支撐受力明確，安全穩(wěn)定，有利于墻體的變形控制，但開(kāi)挖土方較為困難。多采用鋼筋混凝土支撐；中部形成大空間，有利于開(kāi)挖土方和主體結(jié)構(gòu)施工。多采用鋼筋混凝土支撐；支撐體系受力條件好；開(kāi)挖空間大，便于施工。開(kāi)挖面積大的基坑宜采用；在軟弱土層中，不易控制基坑的穩(wěn)定和變形。便于土方開(kāi)挖和主體結(jié)構(gòu)施工，但僅適用于周邊場(chǎng)地具有拉設(shè)錨桿的環(huán)境和地質(zhì)條件。15 部分支護(hù)結(jié)構(gòu)類型的適用范圍結(jié) 構(gòu) 形 式適 用 范 圍排樁稀疏排樁土質(zhì)較好，

6、地下水位低或降水效果好連續(xù)排樁土質(zhì)差，地下水位高或降水效果差框架式排樁單排樁剛度不能滿足變形要求組合排樁排樁加擋板排樁樁距較大，利用擋板傳遞土壓并有一定防滲作用排樁加水泥攪拌樁以水泥攪拌樁互搭組成平面拱代替擋板傳遞土壓力，具有較好的防涌效果排樁加水泥防滲墻地下水位較高的軟土地區(qū)排樁或組合排樁加錨桿開(kāi)挖深度較大，排樁或組合排樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)法滿足要求地下連續(xù)墻與地下室墻體合一，防滲性強(qiáng)，施工場(chǎng)地較小，開(kāi)挖深度大沉井軟土地區(qū)重力式擋土墻具有一定施工空間，軟土地區(qū)16 拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用不多見(jiàn)17 土釘墻掛網(wǎng)噴射砼土釘驗(yàn)算工況噴射砼面層內(nèi)配鋼筋直徑為610mm， 間距宜為150300mm；噴射砼強(qiáng)

7、度不宜低于C20，厚度不宜小于80mm； 土釘鋼筋宜采用、級(jí)鋼筋，直徑宜為1632mm，鉆孔直徑宜為70120mm；開(kāi)挖期地下室施工期有軟夾層整體穩(wěn)定性抗力分項(xiàng)系數(shù)不小于1819三、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工基本要求基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工，應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型、基坑開(kāi)挖深度、降-排水條件、周邊環(huán)境及其對(duì)基坑側(cè)壁位移的要求、基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素，做到因地制宜，因時(shí)制宜，合理設(shè)計(jì)、精心施工、嚴(yán)格監(jiān)控?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮下列兩類極限狀態(tài):承載能力極限狀態(tài):對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過(guò)大變形、管涌導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)或基坑周邊環(huán)境破壞；正常使用極限狀態(tài)：對(duì)應(yīng)

8、于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或流水流土已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能。20基坑工程安全等級(jí)及重要性系數(shù) o安全等級(jí)破壞后果o一級(jí)行標(biāo)：支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重。浙標(biāo)：軟土地區(qū)開(kāi)挖深度大于8m；支護(hù)結(jié)構(gòu)是主體結(jié)構(gòu)的一部分；基坑影響范圍內(nèi)有重要建筑建筑或需嚴(yán)加保護(hù)的管線。1.10二級(jí)行標(biāo)：支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般。浙標(biāo)：除一級(jí)、三級(jí)以外的基坑。1.00三級(jí)行標(biāo)：支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重。浙標(biāo)：開(kāi)挖深度小于5m，且周圍環(huán)境無(wú)特殊要求。0.90注：o相當(dāng)于荷載

9、調(diào)整系數(shù)。21 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工前應(yīng)掌握的基本資料場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、氣象資料； （注意了解坑邊區(qū)域地質(zhì)情況，包括回填、有機(jī)質(zhì)含量等）工程用地紅線、建筑總平面圖、地下結(jié)構(gòu)施工圖； （涉及支護(hù)方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性、地下越界審批的可能性等）基坑周圍道路與地下管線詳圖； （注意了解坑邊區(qū)域地下廢棄管道、防空洞等）鄰近建筑物和地下設(shè)施的類型、基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)特征及其與基坑的相對(duì)位置。 （注意了解既有建、構(gòu)筑物安全現(xiàn)狀和控制要求等）22 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)包括的內(nèi)容：支護(hù)體系方案比較和選型；各工況下支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形計(jì)算（三級(jí)坑變形可不算）；基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算；支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及實(shí)施技術(shù)措施要求；地下水控制要求；挖

10、土及支撐施工順序和要求以及應(yīng)急措施；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和控制指標(biāo)。 基坑工程施工前應(yīng)具備的技術(shù)資料：基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工圖；施工組織設(shè)計(jì)（含應(yīng)急措施）；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)方案。23 支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）分項(xiàng)系數(shù)不小于分項(xiàng)系數(shù)不小于24支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算（2）抗?jié)B驗(yàn)算圖式分項(xiàng)系數(shù)不小于25 施工控制要點(diǎn)嚴(yán)格按圖施工 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量 降水效果 開(kāi)挖分層分塊-嚴(yán)禁超挖 講究時(shí)空效應(yīng)-及時(shí)澆筑墊層和基礎(chǔ)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理應(yīng)急措施到位26 挖土卸載方案的合理性問(wèn)題華元良渚坑邊應(yīng)急卸土方案比較并未實(shí)質(zhì)性減小坑深！27四、基坑監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)：在基坑工程施工過(guò)程中，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)本身和周圍地層、建筑物、地下管線等的受力和變形、地

11、下水位變化等進(jìn)行的量測(cè)。 監(jiān)測(cè)的目的： 確?；庸こ瘫旧淼陌踩?對(duì)基坑周圍環(huán)境進(jìn)行有效的保護(hù)； 檢驗(yàn)設(shè)計(jì)假定和參數(shù)，為改進(jìn)設(shè)計(jì)方法提供依據(jù)。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工有擠土效應(yīng)時(shí)，在其施工期即應(yīng)做有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)預(yù)警：由規(guī)范、設(shè)計(jì)和主管部門的相關(guān)要求，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)取定，各方認(rèn)可。28 基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目29 監(jiān)測(cè)技術(shù)要求30 監(jiān)測(cè)時(shí)期與頻次支護(hù)墻頂水平位移和沉降、支護(hù)墻深層水平位移監(jiān)測(cè)： 從開(kāi)挖到澆筑完結(jié)構(gòu)底板： 1次/天； 澆筑完結(jié)構(gòu)底板到施工到： 2-3次/周； 各道支撐拆除后的3天到一周：1次/天。內(nèi)支撐軸力和錨桿拉力監(jiān)測(cè) 從支撐和錨桿施作到全部支撐拆除： 1次/天。土體分層沉降、回彈、水土壓力

12、、圍護(hù)墻體內(nèi)力監(jiān)測(cè)： 基坑每開(kāi)挖其深度的1/5-1/4，測(cè)讀2-3次或1-2次/周； 在每道內(nèi)支撐(錨桿)施工間隔內(nèi)，測(cè)讀2-3次或1-2次/周； 開(kāi)挖到設(shè)計(jì)深度到澆筑完結(jié)構(gòu)底板，3-4次/周； 澆筑完結(jié)構(gòu)底板到全部支撐拆除，1-2次/周。31 監(jiān)測(cè)時(shí)期與頻次 地下水位監(jiān)測(cè)頻率從基坑開(kāi)挖到澆筑完結(jié)構(gòu)底板或整個(gè)降水期間：1次/天。環(huán)境監(jiān)測(cè)頻率 支護(hù)樁墻和止水帷幕施工期：1次/天（建筑傾斜和裂縫：1-2次/周）； 從開(kāi)挖到澆筑完結(jié)構(gòu)底板： 1次/天； 澆筑完結(jié)構(gòu)底板到施工到： 2-3次/周； 各道支撐拆除后的3天到一周：1次/天； 沉降和水平位移到結(jié)構(gòu)：1次/天。32 監(jiān)測(cè)預(yù)警條件（參考國(guó)家行標(biāo)、

13、上海地標(biāo)）一級(jí)二級(jí)三級(jí)基坑深度(m)149149地下水埋深(m)5軟土層厚度(m)5252與鄰近建筑基礎(chǔ)或重要管線邊緣凈距(m)1.0H監(jiān)控值設(shè)計(jì)值監(jiān)控值設(shè)計(jì)值上海市墻頂位移(mm)305060100參考二級(jí)基坑，可適當(dāng)放寬。墻體最大位移(mm)608090120地面最大沉降(mm)305060100最大差異沉降6/100012/1000變形速率的控制：一級(jí) 2mm/天，二級(jí)工程 hrsX16抗彎剛度設(shè)計(jì)負(fù)偏差X2rhrs0.01X13開(kāi)挖后土體變形引起管道開(kāi)裂0.5X3rhrs 0.01X16抗彎剛度設(shè)計(jì)負(fù)偏差0.01X2rhrs 0.01X13存在砂性土層0.01X4rkj 0.3X14封

14、底或止水有缺陷0.01X5土體特性參數(shù)負(fù)偏差0.2X15開(kāi)挖前管道已破裂0.2X6沒(méi)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算0.01X16開(kāi)挖后土體變形引起管道開(kāi)裂0.4X7坡面防護(hù)方法不當(dāng)0.3X17忽視鄰近建筑物的附加應(yīng)力影響0.01X8坡頂超額堆載0.7X18降雨或地下管道漏水0.7X9機(jī)具作用荷載過(guò)大0.1X19排水設(shè)施不當(dāng)0.5X10承壓水壓力水頭較大0.0183由底事件概率，求得該系統(tǒng)事故概率。 各底事件的關(guān)鍵重要度：符號(hào)關(guān)鍵重要度Ig(i)Ig(i)排序符號(hào)關(guān)鍵重要度Ig(i)Ig(i)排序X11.139e-0024X112.657e-0089X26.644e-0035X122.392e-0078X32

15、.657e-0089X132.392e-0078X42.392e-0078X142.392e-0078X56.644e-0035X156.644e-0035X62.684e-0047X161.771e-0022X71.139e-0024X172.684e-0047X86.201e-0021X181.431e-0023X92.953e-0036X191.431e-0023X102.657e-008984由FTA結(jié)果采取的基坑放坡工程安全對(duì)策針對(duì)X8 (坡頂超額堆載) ，應(yīng)注意控制坑邊的堆土量，及時(shí)運(yùn)走挖出來(lái)的土；針對(duì)X16 （土體變形引起水管開(kāi)裂）和X18 (降雨或地下管道漏水) ，應(yīng)注意對(duì)基坑

16、變形的監(jiān)測(cè)，防止土體變形過(guò)大；針對(duì)X18和X19 (排水設(shè)施不當(dāng)) ，應(yīng)注意保證降水排水措施得當(dāng)；85實(shí)際工程事故情況該基坑在開(kāi)挖施工過(guò)程中，堆土離基坑邊小于3m且堆土高度大都超過(guò)2m（局部接近5m）；只設(shè)了一級(jí)井點(diǎn)降水，且在基坑開(kāi)挖達(dá)到設(shè)計(jì)深度的前一天下了雨。這些施工不利因素的出現(xiàn)，導(dǎo)致了當(dāng)基坑開(kāi)挖剛達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，在其西側(cè)便突然產(chǎn)生了滑坡事故。事后調(diào)查分析確認(rèn)，引起該滑坡事故的主要原因是，施工過(guò)程中坡頂超額堆載、降水不當(dāng)和降雨等。 FTA評(píng)估結(jié)果與其基本一致。86最小割集同時(shí)發(fā)生數(shù)量對(duì)系統(tǒng)概率的影響僅X8(概率0.7)發(fā)生，；僅X18(概率0.7)、X19(概率0.5)同時(shí)發(fā)生，；X8、X18和X19同時(shí)發(fā)生，。 同時(shí)發(fā)生的最小割集越多，系統(tǒng)事故概率越大。87基坑安評(píng)工作小結(jié)根據(jù)最小割集、系統(tǒng)概率