A. 地基与基础风险控制要点
1.1地基基础
1.1.1基坑坍塌风险
1风险因素分析
随着目前基坑工程越挖越大,越挖越深、周边环境越挖越复杂,基坑设计面临风险也越来越重,造成基坑坍塌的风险在设计方面的原因主要有:
(1)深基坑设计方案选择失误;
(2)支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当;
(3)深基坑支护的设计荷载取值不当;
(4)支护结构设计计算与实际受力不符;或设计模型与基坑开挖实际不一致;
(5)支撑结构设计失误或锚固结构设计失误;
(6)地下水处理方法不当;
(7)对基坑开挖存在的空间效应和时间效应考虑不周;
(8)对基坑监测数据的分析和预判不准确。
2风险控制要点
为确保施工安全,防止塌方事故发生,建筑基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基坑类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求,基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素,做到合理设计、精心施工、经济安全。对深基坑坍塌风险,设计阶段要综合考虑和采取以下措施:
(1)基坑计算必须考虑施工过程的影响,进行土方分层开挖、分层设置支撑、逐层换撑拆撑的全过程分析。尽可能使实际施工的各个阶段,与计算设定的各个工况一致;
(2)基坑设计时要考虑软土流变特性的时间效应和空间效应,考虑特殊土在温度、荷载、形变、地下水等作用下的特殊性质;
(3)认识施工过程的复杂性,如经常发生的超挖现象、出土口位置、重车振动荷载和行车路线、施工栈桥和堆场布置等;
(4)重视周边环境监测,研究基坑监测警戒值合理取值范围;
(5)实行基坑动态设计和信息化施工:监测数据(内力、变形、土压力、孔隙水压力、潜水及承压水水头标高等);反分析得到计算模型参数;预测下一工况支护结构内力和变形;必要时,修改设计措施、调整挖土方案;
(6)设计单位应当考虑施工安全操作和防护的需要,对涉及施工安全的重点部位和环节在设计文件中注明,并对防范生产安全事故提出指导意见;
(7)采用新结构、新材料、新工艺和特殊结构的深基坑工程,设计单位应当在设计中提出保障施工作业人员安全和预防生产安全事故的措施建议;
(8)从设计理念和设计方法来看,要彻底转变传统的设计理念,建立变形控制的新的工程设计方法,开展支护结构的试验研究,探索新型支护结构的计算方法。
1.1.2坑底突涌风险
1风险因素分析
深基坑坑底突涌的风险,设计方面的原因是因设计考虑不周引起的,主要风险因素有:
(1)忽略抗渗流或抗管涌稳定性验算;
(2)设计没有考虑处理承压水措施。
(3)在地下水及在施工扰动作用下,深基坑坑底土层性能的弱化作用。
2风险控制要点
对深基坑坑底突涌的风险控制,设计阶段要考虑和采取以下措施:
(1)设计阶段同样关注基坑坍塌面临的风险;
(2)设计时必须进行抗渗流或抗管涌稳定性验算;
(3)施工时设计应关注承压水处理措施,包括采取竖向止水帷幕隔绝法和坑底加固法;
(4)采取合理的基坑加固措施。
1.1.3坑底隆起风险
1风险因素分析
深基坑坑底隆起风险与基坑边坡坍塌有一定的关联关系,要重视因设计不周带来的风险:
(1)忽略坑底隆起稳定性验算;
(2)与基坑坍塌相关的风险;
(3)忽略坑底隆起对工程桩、支护构件带来的不利影响。
2风险控制要点
对深基坑坑底隆起的风险控制,设计阶段要考虑和采取以下措施:
(1)设计阶段同样关注基坑坍塌面临的风险;
(2)设计时必须进行抗坑底隆起稳定性验算;
(3)施工时设计应关注坑底隆起(回弹)量的监测。
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B. 基坑工程内支撑系统设计计算
一、内支撑体系的构成
基本构件:支护桩(墙)、围檩、水平支撑、钢立柱、立柱桩。
二、支撑系统的设计
支撑系统的设计应包含以下内容:
支撑的结构型式(支撑材料的选择) ;支撑结构体系的布置 ;水平支撑的竖向设置 ;斜撑体系的竖向布置 ;支撑节点的构造 ;水平支撑体系的设计计算 ;竖向支撑体系的设计计算;坑内被动区加固设计计算 ;换撑设计;
1、支撑的结构型式(支撑材料的选择)
1)支撑结构可采用钢支撑;
优点:自重轻、安装和拆除方便、施工速度快、可以重复利用(环保、绿色)。且安装后能立即发挥支撑作用,减少由于时间效应而增加的基坑位移是十分有效的。
缺点:节点构造和安装相对比较复杂,施工质量和水平要求较高。适用于对撑、角撑等平面形状简单的基坑。
2)支撑结构可采用钢筋混凝土支撑;
优点:刚度大,整体性好,布置灵活,适应于不同形状的基坑,而且不会因节点松动而引起基坑位移,施工质量容易得到保证。
缺点:现场制作和养护时间较长,拆除工程量大,支撑材料不能重复利用。
3)支撑结构可采用钢支撑与钢筋混凝土支撑的组合;
钢支撑和钢筋混凝土支撑的10点区别
钢支撑
钢筋混凝土支撑
材料
采用钢管或型钢
钢筋混凝土
施工方法
预制后现场拼装
现场浇筑
节点
焊接或螺旋连接
一次浇筑而成
适应性
适用于对撑布置方案,平面布置变化受限制;只能受压,不能受拉,不宜用作深基坑的第一道支撑
易于通过调整断面尺寸和平面布置形式为施工留出较大的挖土空间,既能受压,又能受拉,亦经得起施工设备的撞击
对布置的限制
荷载水平低,支撑在竖向和水平向的间距都比较小
荷载水平高,布置不受限制,可放大截面尺寸以满足较大间距的要求
支撑的形成
安装结束时即已形成支撑作用,还可以用千斤顶施加轴力以调整围护结构的变形
混凝土结硬以后才能整体形成支撑作用,混凝土收缩变形大,影响支撑内力的增长
重复使用的可能性
在等宽度的沟渠开挖时可做成工具式重复使用,但在建筑基坑中因尺寸各异难以实现重复使用的要求
无法重复使用
支撑的利用或拆除
拆除方便,但无法在永久性结构中使用
在围护结构兼作永久性结构的一部分时钢筋混凝土支撑可以作为永久性结构的构件;但如不作为永久性构件,则拆除工作量比较大
支撑体系的刚度与变形
刚度小,整体变形大
刚度大,整体变形小
支撑体系的稳定性
稳定性取决于现场拼装的质量,包括节点轴线的对中精度、杆件受力的偏心程度以及节点连接的可靠性,个别节点的失稳会引起整体破坏
现浇的钢筋混凝土体系节点牢固,支撑体系的稳定性可靠
4)选型时应考虑的因素:
1、基坑的平面形状、尺寸和开挖深度;2、基坑周边环境条件; 3、围护结构(桩、墙)的型式; 4、土方开挖与支撑安装工序; 5、支撑拆除方式; 6、主体结构的设计与施工要求。
2、支撑结构体系的布置
内支撑结构可采用水平支撑体系或竖向斜撑体系。水平支撑体系通常由围檩、水平支撑和立柱三部分组成;竖向斜撑体系通常由围檩、斜撑和斜撑基础等构件组成。
1)内支撑的结构选型与布置应综合考虑基坑形状、开挖深度、周围环境及施工顺序等因素,并尽可能对称、均匀布置。
水平支撑可采用由对撑、角撑、圆环撑、边桁架及连系杆件等结构型式组成的平面结构。
2)支撑杆件宜避开主体地下结构的墙、柱等竖向构件。不应妨碍地下室主体结构施工。
3)水平支撑应在同一平面内形成整体,上、下各道支撑杆件的中心线宜布置在同一竖向平面内。
4)水平支撑的立柱宜尽量设置在支撑的节点处。支撑的平面布置应有利于利用工程桩作为支撑立柱。
5)支撑的平面布置应尽量便于土方开挖。
6)对于大型深基坑,支撑的平面布置应有利于主体结构分区分片施工,有利于基坑中主楼的施工。
7)支撑杆件相邻水平距离应确保支撑系统整体变形和支撑构件承载力在要求范围内,即支撑的平面布置应有利于支撑杆件的设计。当支撑系统采用钢砼围檩时,间隔一般为8.0~10.0m。当采用钢围檩时,支撑点间距不宜大于4m;当相邻支撑之间的水平距离较大时,应在支撑端部两侧与围檩之间设置八字撑,八字撑宜左右对称,与围檩的夹角不宜大于60度。
8)基坑平面设计应尽量避免出现阳角,当不可避免时,应作加强设计。
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