A. 地基與基礎風險控制要點
1.1地基基礎
1.1.1基坑坍塌風險
1風險因素分析
隨著目前基坑工程越挖越大,越挖越深、周邊環境越挖越復雜,基坑設計面臨風險也越來越重,造成基坑坍塌的風險在設計方面的原因主要有:
(1)深基坑設計方案選擇失誤;
(2)支護結構設計中土體的物理力學參數選擇不當;
(3)深基坑支護的設計荷載取值不當;
(4)支護結構設計計算與實際受力不符;或設計模型與基坑開挖實際不一致;
(5)支撐結構設計失誤或錨固結構設計失誤;
(6)地下水處理方法不當;
(7)對基坑開挖存在的空間效應和時間效應考慮不周;
(8)對基坑監測數據的分析和預判不準確。
2風險控制要點
為確保施工安全,防止塌方事故發生,建築基坑支護設計與施工應綜合考慮工程地質與水文地質條件、基坑類型、基坑開挖深度、降排水條件、周邊環境對基坑側壁位移的要求,基坑周邊荷載、施工季節、支護結構使用期限等因素,做到合理設計、精心施工、經濟安全。對深基坑坍塌風險,設計階段要綜合考慮和採取以下措施:
(1)基坑計算必須考慮施工過程的影響,進行土方分層開挖、分層設置支撐、逐層換撐拆撐的全過程分析。盡可能使實際施工的各個階段,與計算設定的各個工況一致;
(2)基坑設計時要考慮軟土流變特性的時間效應和空間效應,考慮特殊土在溫度、荷載、形變、地下水等作用下的特殊性質;
(3)認識施工過程的復雜性,如經常發生的超挖現象、出土口位置、重車振動荷載和行車路線、施工棧橋和堆場布置等;
(4)重視周邊環境監測,研究基坑監測警戒值合理取值范圍;
(5)實行基坑動態設計和信息化施工:監測數據(內力、變形、土壓力、孔隙水壓力、潛水及承壓水水頭標高等);反分析得到計算模型參數;預測下一工況支護結構內力和變形;必要時,修改設計措施、調整挖土方案;
(6)設計單位應當考慮施工安全操作和防護的需要,對涉及施工安全的重點部位和環節在設計文件中註明,並對防範生產安全事故提出指導意見;
(7)採用新結構、新材料、新工藝和特殊結構的深基坑工程,設計單位應當在設計中提出保障施工作業人員安全和預防生產安全事故的措施建議;
(8)從設計理念和設計方法來看,要徹底轉變傳統的設計理念,建立變形控制的新的工程設計方法,開展支護結構的試驗研究,探索新型支護結構的計算方法。
1.1.2坑底突涌風險
1風險因素分析
深基坑坑底突涌的風險,設計方面的原因是因設計考慮不周引起的,主要風險因素有:
(1)忽略抗滲流或抗管涌穩定性驗算;
(2)設計沒有考慮處理承壓水措施。
(3)在地下水及在施工擾動作用下,深基坑坑底土層性能的弱化作用。
2風險控制要點
對深基坑坑底突涌的風險控制,設計階段要考慮和採取以下措施:
(1)設計階段同樣關注基坑坍塌面臨的風險;
(2)設計時必須進行抗滲流或抗管涌穩定性驗算;
(3)施工時設計應關注承壓水處理措施,包括採取豎向止水帷幕隔絕法和坑底加固法;
(4)採取合理的基坑加固措施。
1.1.3坑底隆起風險
1風險因素分析
深基坑坑底隆起風險與基坑邊坡坍塌有一定的關聯關系,要重視因設計不周帶來的風險:
(1)忽略坑底隆起穩定性驗算;
(2)與基坑坍塌相關的風險;
(3)忽略坑底隆起對工程樁、支護構件帶來的不利影響。
2風險控制要點
對深基坑坑底隆起的風險控制,設計階段要考慮和採取以下措施:
(1)設計階段同樣關注基坑坍塌面臨的風險;
(2)設計時必須進行抗坑底隆起穩定性驗算;
(3)施工時設計應關注坑底隆起(回彈)量的監測。
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B. 基坑工程內支撐系統設計計算
一、內支撐體系的構成
基本構件:支護樁(牆)、圍檁、水平支撐、鋼立柱、立柱樁。
二、支撐系統的設計
支撐系統的設計應包含以下內容:
支撐的結構型式(支撐材料的選擇) ;支撐結構體系的布置 ;水平支撐的豎向設置 ;斜撐體系的豎向布置 ;支撐節點的構造 ;水平支撐體系的設計計算 ;豎向支撐體系的設計計算;坑內被動區加固設計計算 ;換撐設計;
1、支撐的結構型式(支撐材料的選擇)
1)支撐結構可採用鋼支撐;
優點:自重輕、安裝和拆除方便、施工速度快、可以重復利用(環保、綠色)。且安裝後能立即發揮支撐作用,減少由於時間效應而增加的基坑位移是十分有效的。
缺點:節點構造和安裝相對比較復雜,施工質量和水平要求較高。適用於對撐、角撐等平面形狀簡單的基坑。
2)支撐結構可採用鋼筋混凝土支撐;
優點:剛度大,整體性好,布置靈活,適應於不同形狀的基坑,而且不會因節點松動而引起基坑位移,施工質量容易得到保證。
缺點:現場製作和養護時間較長,拆除工程量大,支撐材料不能重復利用。
3)支撐結構可採用鋼支撐與鋼筋混凝土支撐的組合;
鋼支撐和鋼筋混凝土支撐的10點區別
鋼支撐
鋼筋混凝土支撐
材料
採用鋼管或型鋼
鋼筋混凝土
施工方法
預制後現場拼裝
現場澆築
節點
焊接或螺旋連接
一次澆築而成
適應性
適用於對撐布置方案,平面布置變化受限制;只能受壓,不能受拉,不宜用作深基坑的第一道支撐
易於通過調整斷面尺寸和平面布置形式為施工留出較大的挖土空間,既能受壓,又能受拉,亦經得起施工設備的撞擊
對布置的限制
荷載水平低,支撐在豎向和水平向的間距都比較小
荷載水平高,布置不受限制,可放大截面尺寸以滿足較大間距的要求
支撐的形成
安裝結束時即已形成支撐作用,還可以用千斤頂施加軸力以調整圍護結構的變形
混凝土結硬以後才能整體形成支撐作用,混凝土收縮變形大,影響支撐內力的增長
重復使用的可能性
在等寬度的溝渠開挖時可做成工具式重復使用,但在建築基坑中因尺寸各異難以實現重復使用的要求
無法重復使用
支撐的利用或拆除
拆除方便,但無法在永久性結構中使用
在圍護結構兼作永久性結構的一部分時鋼筋混凝土支撐可以作為永久性結構的構件;但如不作為永久性構件,則拆除工作量比較大
支撐體系的剛度與變形
剛度小,整體變形大
剛度大,整體變形小
支撐體系的穩定性
穩定性取決於現場拼裝的質量,包括節點軸線的對中精度、桿件受力的偏心程度以及節點連接的可靠性,個別節點的失穩會引起整體破壞
現澆的鋼筋混凝土體系節點牢固,支撐體系的穩定性可靠
4)選型時應考慮的因素:
1、基坑的平面形狀、尺寸和開挖深度;2、基坑周邊環境條件; 3、圍護結構(樁、牆)的型式; 4、土方開挖與支撐安裝工序; 5、支撐拆除方式; 6、主體結構的設計與施工要求。
2、支撐結構體系的布置
內支撐結構可採用水平支撐體系或豎向斜撐體系。水平支撐體系通常由圍檁、水平支撐和立柱三部分組成;豎向斜撐體系通常由圍檁、斜撐和斜撐基礎等構件組成。
1)內支撐的結構選型與布置應綜合考慮基坑形狀、開挖深度、周圍環境及施工順序等因素,並盡可能對稱、均勻布置。
水平支撐可採用由對撐、角撐、圓環撐、邊桁架及連系桿件等結構型式組成的平面結構。
2)支撐桿件宜避開主體地下結構的牆、柱等豎向構件。不應妨礙地下室主體結構施工。
3)水平支撐應在同一平面內形成整體,上、下各道支撐桿件的中心線宜布置在同一豎向平面內。
4)水平支撐的立柱宜盡量設置在支撐的節點處。支撐的平面布置應有利於利用工程樁作為支撐立柱。
5)支撐的平面布置應盡量便於土方開挖。
6)對於大型深基坑,支撐的平面布置應有利於主體結構分區分片施工,有利於基坑中主樓的施工。
7)支撐桿件相鄰水平距離應確保支撐系統整體變形和支撐構件承載力在要求范圍內,即支撐的平面布置應有利於支撐桿件的設計。當支撐系統採用鋼砼圍檁時,間隔一般為8.0~10.0m。當採用鋼圍檁時,支撐點間距不宜大於4m;當相鄰支撐之間的水平距離較大時,應在支撐端部兩側與圍檁之間設置八字撐,八字撐宜左右對稱,與圍檁的夾角不宜大於60度。
8)基坑平面設計應盡量避免出現陽角,當不可避免時,應作加強設計。
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