土木工程毕业论文建筑基坑支护工程安全性影响因素及对策.docx
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土木工程毕业论文建筑基坑支护工程安全性影响因素及对策
专科生毕业大作业
题目：
建筑基坑支护工程安全性影响因素及对策
内容摘要
建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程，涉及工程地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理多方面。
它集土力学、材料才学和结构力学、水力学于一体的综合性学科。
在建筑基坑施工时，为确保施工安全，须对开挖的建筑基坑采取支护措施;建筑深基坑支护工程的型式在设计和施工时需要考虑的因素很多，本文分析了当前深基坑支护存在的安全问题，分析基坑事故原因;提出了深基坑支护设计中的应注意事项和预防措施及对策;施工中应注意的事项，避免事故的发生。
关键词：
建筑基坑；安全性；分析
目录
内容摘要I
引言1
1问题提出2
2深基坑存在的问题2
2.1空间效应考虑不周.................................................................................................2
2.2.物理参数选择不当..................................................................................................2
2.3取样有不完全性....................................................................................................2
3基坑事故原因分析3
3.1支护方案缺乏技术论证.......................................................................................3
3.2工程方案选择不当................................................................................................3
3.3地下水处理不当造成的倒塌..............................................................................3
3.4土的强度指标选择不准.......................................................................................3
3.5加强监控量测信息化施工..................................................................................4
3.6注重工程地质特点勘察.......................................................................................4
4基坑设计及施工安全分析4
4.1设计方面4
4.2施工方面.......................................................5
5建筑基坑案例分析6
5.1放坡开挖及简易支护..........................................................................................6
5.2支护桩围护..............................................................................................................7
6小结.....................................................................7
参考文献......................8
.
引言
建筑施工时，为确保施工安全，必须对开挖的建筑基坑采取支护措施。
建筑基坑支护设计与施工应综合考虑、基坑类型、基坑开挖掘深度、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、支护结构、施工季节等因素，做到合理设计、安全施工;建筑基坑工程的设计施工，要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制结构和周围土体的变形，保证周围相邻建筑及地下公共设施安全；随着城市化的快速发展，城市人口日渐饱和，建筑空间和城市绿地减少，促使我国高层建筑拔地而起。
高层建筑建的越高，向地下发展越深，对基坑支护的要求更高;建筑深基坑支护设计和施工需要考虑的因素，施工中有很多注意的事项，针对各种问题应如何应对处理，如何避免安全事故的发生。
1问题提出
经济的高速发展，高层建筑、市政公用工程快速发展，出现大量的深基坑工程，促进了深基坑支护技术的发展。
从而使各地在深基坑开挖和支护技术方面积累了丰富的设计和施工经验，新结构、新工艺、新技术不断出现。
但是，现在的城市建筑间距很小，有的基坑边缘距已有建筑仅十几米、甚至几米，给基础工程施工带来很大的难度，给周围环境带来极大威胁，也相应增加了施工工期和施工费用。
另外，原来的深基坑支护结构的设计理论、设计原则、运算公式、施工工艺，不符合深基坑开挖与支护结构的实际情况，导致一些基坑工程出现事故，基坑事故发生，后果相当严重，造成人员伤亡、直接经济损失，延误工期等负面效应，加大了投资的负担，给社会造成不良影响。
2深基坑存在的问题
2.1空间效应考虑不周
深基坑开挖中的实测资料发现：
基坑周边向基坑内发生水平位移是中间大两边小。
深基坑边坡的失稳，以长边的居中位置发生。
这说明深基坑开挖是一个空间问题。
传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。
细长条基坑来讲，这种平面应变假设是符合实际的，对近似方形或长方形深基坑差别较大。
所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计。
2.2物理力学参数选择不当
深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响安全，土体物理参数的选择是一个复杂的问题，在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构实际受力。
深基坑支护结构设计中，对地基土体的物理力学参数取值不准，将对设计的结果产生很大影响。
土力学试验数据表明：
内磨擦角值相差5°，其产生的主动土压力不同；原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力，则差别大。
施工工艺和支护结构形式不同，对土体的物理力学参数选择有很大影响。
2.3取样有不完全性
在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样，以取得土体较合理的物理力学指标，为支护结构的设计提拱可靠依据。
一般在深基坑开挖区域内，按国家规范的要求进行钻探取样。
为减少勘探工作量和降低工程造价，不可能钻孔过多。
取得的土样具有一定的随机性和不完全性。
地质构造是极复杂、多变的、取得土样不可能全面反映土层真实性。
支护结构的设计就不一定完全符合实际的地质状况。
3基坑事故原因分析
3.1支护方案缺乏技术论证
很多工程事故在事前缺乏技术引起的，事前对工程的水文地质情况及周围环境缺乏了分析，凭着有限的经验和片面的知识确定的，没有有关专家技术论证。
在确定工程支护方案时，必须结合实际情况确定。
一项基坑支护工程，空间是采用桩锚结构还是土钉墙支护，或是放坡开开挖，必须根据某一工程的地下情况、地质环境以及周围环境而定，用桩锚劫掠的决不能用放坡开挖，否则会出现险情，可放坡开挖的工程，就不要用桩锚支护，否则给工程造成浪费。
对于任何一项基坑支护工程，都必须经过方案的分析比较确定一个最便的支护方案。
3.2工程设计方案选择不当
深基坑支护的方案很多，工程造价也千差万别，有的工程因方案选择不当，使支护工程造价很高，结果出现倒塌事故。
高层建筑设计一般由设计单位负责，而支护工程是施工升旗的一部分，作为临时措施，因施工单位或其他单位设施才施工，二者脱节，又有临时工程的概念，所以反映出方案选择不当。
不少城市对深基坑支护结构的专家审查制度，通过专家论证，各方案对比，并限制开挖深度，值得借鉴。
对支护设计方案工作要做深做细作比较，可以降低支护的工程费用，又可防止事故发生。
因此，基坑的支护设计要引起有关单位的足够重视，以致出现设计不符合基坑支护工程技术规范的要求，这是导致基坑支护失败的主要原因。
3.3地下水处理不当造成的倒塌
在基坑开挖过程中空间是采取降水还是防渗问题上，首先要看建筑物所在地的工程地质和水文地质情况及周围的环境而定。
如果基坑处在建筑物密集区，就要看降水会不会引起地面下沉给周边建筑物及管线造成破坏。
通过抽水试验对地面沉降观测资料分析认为，降水会给基坑周边建筑物及管线造成破坏，就不要采取降水错话就要采取基坑边防渗的措施。
3.4土的强度指标选择不准
合理地选择土的强度指标是基坑开挖成败一个关键因素，如果土的强度指标选取不当，基坑稳定分析计算再精确也不行的。
建高单位选择一个具有深基坑支护设计经验丰富的设计单位进行设计是很重要的，一个好的基坑支护设计应该是既安全又经济的设计。
3.5加强监控量测信息化施工
在施工过程也常常会出现难以预料变化。
为此，对深基坑监控量测土体压力、边坡位移、沉降、锚杆应变以及邻近建筑物沉降和倾斜，以便及时掌握土体的变形特性，随时加固防范，预防事故发生。
3.6注重工程地质特点勘察
重要的是对场地土质的稳定性问题进行评述，在勘察工作中应将可能导致边坡土体滑坡的各种因素事先摸清，对支护结构的稳定性和安全性造成威胁的重要地段、重点层和重要土质指标要保证其可靠性。
查明场地内地下水分十分重要，基坑事故绝大部分与地下水有关，对不符合技术要求的勘察资料，不得进行深基坑支护的设计与施。
4深基坑设计及施工安全分析
建筑深基坑施工应从设计和施工两方面考虑。
4.1设计方面
基坑边坡土体，当抗剪切应力小于外部应力时，土体就会出现滑移或坍塌导致事故的发生。
设计时应考虑方面：
支护结构设计中土体的物理力学参数选择是否恰当，基坑土体的取样是否具有完全性，基坑开挖存在空间效应考虑是否周到，支护结构设计计算与实际受力是否相符。
因此，深基坑支护设计的应注意很多具体的事项。
基坑支护工程主要集中在城市，市区的密度很大，并经常在密集的群中施工，
场地狭小，挖土不能放坡，邻近有建筑物和市政地下管道，施工的条件往往很差，
难度大，对基坑稳定和变形控制的要求严。
因此，基坑开挖与支护技术性很强。
从基坑支护事故分析，事故同勘察支护设计、开挖作业、施工质量监控量测、现
场管理有关，事故的发生具有突发性。
基坑支护工程采用一些传统的支护方法造价高、工期长，存在弱点，如桩的插
入深度不足，悬臂式支护结构安全度较低，而发生坍方事故。
所以，选用传统方
法受到许多限制，支护不当常会酿成重大事故。
深基坑支护工程大多为临时性工程。
在实际工程中常常得不到建设方应有的重
视，一般不愿投入较多的资金，一旦出现事故，处理起来十分困难，造成的经济
的损失十分巨大。
深基坑支护工程成为当前建筑行业关注的工程焦点，具有技复
杂、综合性很强的特点，同时对工程造价又有举足轻重的特点，从而深基坑的
控和支护便成了一个突出的问题。
4.2施工方面
坍塌事故所包含的基坑破坏主要有五类，整体稳定破坏；倾覆破坏；剪切破坏；局部隆起破坏；渗透破坏，流砂、流土、管涌。
基坑支护常用的几种方法有放坡开挖加简易支护、钢板桩支护、预制桩支护、地下连墙支护、钻孔灌注桩支护等。
各种支护在施工前必须有针对性的编制深基坑施工方案，组织专家进行论证，报监理审批后方可进行施工。
深基坑施工分为两部分，基坑支护结构的施工和基坑降水排水的布置施工，还要按设计要求，设置观测点，持续进行边坡位移及沉降观测。
在深基坑施工中降水排水很重要，降水排水由设计确定，施工时应严格按设计要求进行降水排水点布置。
地下水控制常用的有明沟排水、轻型井点降水、管井降水，有止水帷幕时，止水帷幕应控制不致因渗漏而引起水土流失和过大的变形，常用的方法主要有深层搅拌、高压喷射注浆、。
支护结构施工完毕，必须做好边坡的定期变形观测，变形观测除聘请有资质的检测单位定期观测外，施工单位也要自行进行观测。
深基坑施工要求施工单位要有专业施工水平能根据现场监测资料做出正确的判断和处理措施。
在施工过程中要在以下方面监控：
一基坑开挖与支护是紧密相关的，一般采取超前支护或同步支护。
基坑开挖应遵循分层、分段、对称、平衡、适时的原则，确保土方开挖安全、运输路线合理；基坑开挖过程中，实时对照设计图及地质勘探报告的地质情况，有异常，应立即停止施工将情况反馈给设计单位，由设计单位决定进行设计变更方案；深基坑开挖后，土体与地下水的自然平衡状态会发生巨大的变化，基坑自身的稳定程度则会随着暴露时间的延长而降低。
应合理安排地下工程计划，抓紧施工，尽量缩短工期，减少暴露时间，及早进行基坑回填；土方开挖和地下结构施工时，必须重视科学管理，文明施工；不得碰撞损伤支护构件及降、排水设施和观测标志、测量元件；土方开挖应随挖随运不得堆置于基坑周边；施工机械及运输车辆的行驶路线和停放位置与深基坑边缘保持安全距离。
基坑开挖及挖好后，要及时做好对周边环境的防护围挡，现场施工安全设施设备齐全，充分考虑到临电安全、消防保卫等各项安全措施。
在深基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起土体的变形，即使采取了挡土支护措施，挡土支护结构的变形是不可避免的。
因此，在深基坑施工过程中，只有对基坑挡土支护结构、基坑周围的土体与地下水动态以及相邻的建筑物与地下管线进行综合、系统的监测，才能及时全面的了解工程施工情况，指导支护施工和基坑开挖，以便发生状况及时采取应急措施，避免破坏性后果。
施工监测前，要编制施工监测方案，方案内容主要包括监督方法、监测点布置，观测周期、精度要求，图表绘制、信息反馈。
应该做的基坑监测项目：
地下管线、设施、地面道路和建筑物的沉降、位移；基坑外侧的土体侧向位移；围护桩、水平支撑的应力变化；围护桩地下桩体的侧向位移围护桩顶的沉降和水平位移；坑外地下土层的分层沉降；地下土体中的土压力和孔隙水压力。
5建筑基坑案例分析
5.1放坡开挖加简易支护
土质较好、基坑深度不是太大，地下水位较低基坑，通常采用放坡开挖加简易支护进行基坑施工。
一自来水厂清水池，为全埋式构筑物，基坑深度6.2ｍ，属深基坑（《建筑地基基础设计规范》规定超5ｍ基坑为深基坑），土层为2层粘土，周围建筑物及构筑物间距较大，地下水位较低，基础为预制管桩，设计采用放坡开挖加简易支护，具体设计为沿坡顶至坡脚设二排管钉。
坡面按1∶1放坡，管钉规格分别为：
地面下1.5ｍ处：
Ф40@1500L1000；地面下3ｍ处：
Ф40@1500L1000。
均水平向下15°取孔，管钉按梅花形布置。
所有放坡坡面做法均为底网为1目金属网，面网为Ф6.0@300×300钢筋网（简易支护区间距500ｍｍ×500ｍｍ），用井字架钢筋与管钉电焊连接。
喷射80ｍｍ厚，简易支护50ｍｍ厚细石砼。
坡顶平覆细石砼压顶，坡顶、坡脚设置排水沟。
管桩施工结束检测合格后，施工单位开始进行基坑开挖，土方开挖放坡系数选用１∶1施工，池边设置集水坑：
基坑边沿周长方向均匀布置多只圆形集水坑，直径1ｍ，每只集水坑间距30ｍ左右，集水坑底板用C15砼浇筑，上部用浆砌砖墙，高度为0.8～1ｍ。
基坑支护完成报监理验收，监理检查发现坡顶、坡脚无排水沟且集水坑内无泵，监理要求施工单位进行整改，施工单位承诺第二天进行整，刚好第二天第三天连续下雨，基坑积水严重，坡顶水无法排走，坑壁渗水严重，导致多处出现塌方，造成较大损失。
原因分析认为，没有严格按设计要求进行施工，施工单位忽视基坑降水排水的重要，没有按设计要求布置排水降水，发现问题没有采取应急措施，下雨时应及时用防雨布覆盖坡顶，及时调配水泵进行抽水
5.2支护桩围护
土质较差，地下水位较高，且无放坡开挖条件的深基坑，通常使用支护桩进行支护，支护桩有两种，分别为悬臂桩结构和内撑式桩围护结构，支护桩施工必须严格按设计和规范要求进行施工，土方开挖时必须分层开挖，开挖深度要严格控制，否则土压力将破坏支护结构。
对于先打桩后开挖的工程尤其要注意。
一污水处理厂一期缺氧、好氧池；二期厌氧、缺氧池，设计基坑支护全长487ｍ，为悬臂式灌注桩支护；基坑挖深为自然地坪下6.48ｍ、5.95ｍ，基坑支护按二级安全等级设计。
该工程施工在原有厂区内开展，除办公设施，生活用地外，所剩施工空间非常狭小；设计先进行工程桩施工，后进行支护桩施工。
地质及水文情况：
场地地下水按其埋藏条件划分为潜水和承压水。
潜水埋藏于①、②层土中，钻探期间，测得潜水水位地表下1.6-2.0m，平均黄海高程1.8m。
承压水埋藏于⑥1土中，该层水量丰富，勘察期间稳定水位为黄海0.5ｍ。
在进行基坑开挖时，因场地狭小，工期较紧，施工单位采用从一侧依次往另一侧开挖的方法（没有按方案规定的开挖厚度进行开挖），两台挖机上下倒土，当挖至一半左右后，发现支护桩出现明显倾斜。
原因分析为，第一开挖时的应力释放，再加上挖土高差形成一侧卸载和水平推力，土体产生水平位移，使支护桩产生位移和倾斜；第二开挖时没有对边坡进行位移计沉降观测，导致问题没有及时发现。
对于该工程应严格按经专家论证的开挖方案进行施工，开挖深度不能随意，开挖时应做好土体的位移监测，一发现支护桩出现位移应立即停止开挖，进行补救措施。
6小结
建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程，涉及工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面。
支护结构又是由若干具有独立功效的系统组成的整体。
因此，结构设计还是施工组织都应当从整体功效出发。
建筑基坑支护工程问题的还在施工单位是否能依据设计图纸，严格按规范及相关规定要求及施工方案进行施工，往往出现问题多为不规范施工造成。
所有参建单位应重视深基坑施工安全，各方必须认真负责，做到规范施工，才干确保它的安全可靠、经济合理，才能避免事故的发生。
总之，深基坑施工要严格执行规范及有关规定，要从技术上采取周密的防护措施，并保证防护措施落到实处，从而保证施工全过程的安全。
参考文献
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中国建筑工业出版社，1999.
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中国建材工业出版社,2003.
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97）北京：
中国建筑工业出版社，1997.
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中国建筑工业协会出版社，1999.
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