基坑工程的安全性分析与研究.

单位代号：006分类号：TU延安大学西安创新学院本科毕业论文设计题目：基坑工程的安全性分析与研究专业名称：土木工程学生姓名：学生学号：指导教师：毕业时间：摘要：介绍了基坑工程的安全隐患问题和基坑变形的基本概念．影响基坑工程安全的多种元素和确保基坑工程安全性的设计规范厦施措施，关键词：基坑工程；安全问题；分析研究Abstract：Thesafetyproblemsofexcavationengineering，thebasicconceptsofitsdeformationandthefactorswhichimpactonthesafetyofexcavationengineeringhavebeenintroducedinthearticle．Atlast，Introducethedesignstandardandconstructionmeasurestoensuretheexcavationengineeringsecuritydetailedly.Keywords：excavationengineeringsecurity,securityproblem，analysisandresearch目录1、引言2、基坑工程是土力学与基础工程中一个古老的传统课题．同时又是一个综台性的岩土工程问题。随着城市建设的发展，土地资源变得稀缺与宝贵，高层建筑和市政工程大量涌现，使基坑开挖的场地十分狭小、紧凑．有时基坑边缘距周边设施仅2m左右：工程规模也随着地下空问的开发和利用．基坑越来越深，基坑平面尺寸也越来越大。改革开放初期是我国基坑工程事故多发期，沿海城市的基坑事故占据很高的比例。据统计，近20年来基坑工程事故发生率为20％一30％。因此，对基坑变形的控制不但对于基坑本身的稳定有着十分重要的意义，而且将直接对周边环境的安全起到关键作用。1基坑变形概述1.1墙体水平变形当基坑开挖较浅．还未设支撑时，不论对刚性墙体(如，水泥土搅拌桩墙、旋喷桩桩墙等)还是柔性墙体(如，钢板桩、地下连续墙等)，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布．随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑．则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外动．墙体腹部向基坑内突出。1．2墙体竖向变形在实际工程中．墙体竖向变位量测往往被忽视．事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体有所上升。有工程报道，某围墙上升达10cm之多。墙体的上升位移给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑上程．更是如此。当围护墙底下因清孔不净有沉渣时，围护端在开挖中会下沉，地面也下沉。1．3基坑底部的隆起在开挖深度不大时，坑底为弹性隆起，其特征为坑底中部隆起最高，当开挖到一定深度且基坑较宽时，出现塑性隆起．隆起量逐渐由中部最大转变为两边大，中间小的形式，但对于较窄的基坑或长条形隆起量仍是中间大，两边小。1．4地表沉降根据工程实践经验，地表沉降有两种典型的曲线，第一种主要发生在土层较软弱而且墙体的入土深度又不大时，墙底处显示较大的水平位移，墙体旁边出现较大的地表沉降。第二种主要发生存有较大的入土深度或墙底入土在刚性较大的地层内，墙体的变位类同于粱的变位，此时地表沉降的最大值不在墙旁，而是位于离墙一定距离的位置上。地表沉降的范围取决于地层的性质、墙体人土深度、下卧软弱土层深度、基坑开挖深度h以及开挖支撑施下方法等，沉降范围一般为l～4h，2影响基坑工程安全的因素2．1基坑周围地层移动的机理基坑周围地层移动的机理：基坑开挖的过程是基坑开挖面上卸载的过程，由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移。同时也引起围护墙在两侧压力差的作用下而产生水平方向位移和因此而产生的墙体外侧土体的位移。可以认为，基坑开挖引起周围地层移动的主要原因是坑底的土体隆起和围护墙的位移。2．2影响周围地层位移的相关因素影响周围地层移动的主要相关因素有：支护结构系统的特征；基坑开挖的分段、土坡坡度及开挖程序；基坑内土体性能的改善：开挖施丁周期和基坑暴露时间；水的影响：地面超载和震动荷载；围护墙接缝的漏水及水土流失、涌沙。2．3不确定性是基坑工程的最大特点基坑工程是面对各种各样的地基土和环境条件进行施工作业，存在以下一些不确定因素：一是外力的不确定性；二是变形的不确定性：三是土的不确定性；四是一些偶然变化所引起的不确定因素。3基坑工程的安全等级与设计及施工要求3．1确定安全等级的原则1)基坑工程大多数是临时性的．其安全度和耐久性的要求低于一般的结构工程。2)围护结构失效对周围环境影响的重要性胜于围护结构本身．3)在许多情况下，对变形控制的要求高于强度控制。3．2划分安全等级应考虑的因素1)基坑的开挖深度．2)土质条件。3)地下水位。4)相邻建筑物与设施的重要性及对变形的承受能力。3．3现有规范对安全等级的划分标准I)上海市标准DBJ08—61—97基坑工程设计规程中规定，一级：当围护结构作为主体结构的一部分时，开挖深度大于等于l0m；基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护。二级：除一级和三级外，三级：开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求。2)深圳市标准SJG05—96深圳地区建筑深基坑围护技术规范中规定。一级：基坑深度大于14m，地下水埋深小于2m，L小于0．2h(L为基坑边缘与邻近已有建筑浅基础或重要管线边缘净距)；破坏后果很严重。二级：基坑深度9～14m，地下水埋深2～5m．软土层厚度2～5m．破坏后果很严重。三级：基坑深度小于9m，地下水埋深大于5m，软土层厚度小于2m，破坏后果不严重，3)JCJ120一99建筑基坑围护技术规程中规定。一级：围护结构破坏对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重。二级：围护结构破坏对基坑周边环境及地下结构施下影响一般。三级：围护结构破坏对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重。现有各部门和地方的规范对安全等级划分方法的差别反映了地区的地质条件和经验的不同．以及规范覆盖面的不同。3．4不同安全等级基坑工程的设汁及施工要求基坑工程设计和施工应符合下列稳定性要求：1)满足边坡和围护结构稳定性的要求．即不产牛倾覆、滑移和整体的或局部的失稳：坑底不产生隆起、管涌或流沙。2)满足围护结构构件不产，上过大的弯曲、折断、压屈以及节点剪断等结构性破坏。3)围护结构的水平位移和坑外地面的沉降满足邻近建筑物、管线的耍求。4)控制降水引起的地面沉降不致对邻近建筑物或管线产生危害：止水帷幕不致疏漏而引引起水土流失。5)基坑土方开挖应符合分层、分段、对称、平衡的原则，开挖与支锚同步的原则，在软土中应控制挖土高差，保持挖土平台宽度，不致产生坑底深层滑动。在建筑密集区开挖基坑时，除了满足基坑本身稳定性的要求外，还必须保证围护结构及地基土的变形不会对周边环境造成危害。不同安全等级的基坑工程对围护结构变形的控制标准不同，不同规范也有差别(见表1、表2、表3)。表1DBJ08—61～97上海基坑工程设计规程的规定(mm)安全等级墙顶位移监控值一级二级3060设计值50100墙体最大位移地面最大沉降监控值5080设计值80120监控值3060设计值50100表2SJG05—96深圳地区建筑深基坑围护技术规范（mm）安全维护结构最大水平位移允许值上钉墙拌桩等级排桩、地下连续墙、坡率法、钢板桩、深层搅一级二级三级0.0050h0.0100h0.0025h0.0100h0.0200h注：h是基坑开挖深度表3WBJ1—7—95武汉地区建筑深基坑工程技术指南的规定（mm）安全等级一级二级三级维护结构最大水平位移401002003．5基坑设计的表达式及设计原则基坑设计由两部分组成，一部分是涉及土体稳定性的验算：另一部分是耐护结构、支撑的结构设计。前一种验算时，主要的荷载和抗力都是由土体产生的：后一种设计的荷载主要山土体引起的，而抗力是由结构材料提供的。这两种设计表达式中的荷载和抗力项的物理意义不同，降质不同，安全控制的标准也不相同。