Question

基坑开挖安全注意事项_深基坑基础设计注意事项探析

Answer 1

　　摘 要：本文首先介绍了什么是深基坑工程，接着阐述了深基坑基础设计中应注意的一些问题，并对深基坑基础施工管理提出了几点看法。　　关键词：深基坑基础；注意事项；持力层
　　
　　随着中国经济社会的发展和城市化进程的加快，人口的居住环境与有限的用地之间的矛盾越来越突出。在这样的背景下，大量高层建筑及地下建筑如雨后春笋般的出现，而深基坑的设计合理与否对整个工程的安全、适用、经济及施工有着重要的作用。
　　1 什么是深基坑工程
　　工程上一般指开挖深度超过5米（含5米）的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程；或者开挖深度虽未超过 5米，但地质条件、周围环境及地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程。
　　2 选择合理的持力层
　　持力层选取的合理与否关系到工程的土方开挖量、降水深度、工期等一系列问题。因此，选取合理的持力层尤其对于深基坑工程应当予以重视。持力层的选取应综合考虑建筑物的用途，如有无地下室、基础的型式，作用在地基上的荷载大小和性质，工程地质和水文地质条件等各种因素。一般情况下，在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋，当上层地基土的承载力大于下层土时，宜利用上层土作为持力层。需要说明的是，当上层地基土的承载力大于下层土时，也即存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层验算，根据验算结果调整基础面积或者基底距软弱下卧层顶面的距离；当上层地基土的承载力小于下层土时，特别是上层土地基的承载力小于下层土比较多的情况下，此时持力层就会发生应力集中现象，而且随着上层土弹性模量与下层土弹性模量比值的减小和基底距下层土的距离的减小应力集中现象愈显著。实验证明，当基底距下层土的距离小于基底宽度的一半时，附加压力σz几乎不扩散，在持力层底部仍是Po。这会使持力层底部总应力（σz+σcz）显著增大而导致地基承载力f不满足工程承载力要求。为了避免此类情况的产生，设计中有必要通过计算来限制持力层基底距下层低压缩模量土层顶面的距离。
　　3 地基承载力验算
　　地基承载力是指地基所能承受荷载的能力。工程中应满足一下两个公式：
　　Pk≤fa
　　Pkmax≤1.2fa
　　Pk：相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；
　　fa：修正后的地基承载力特征值；fa= fak+ηb（b-3）+ ηd（d-0.5）
　　Pkmax：相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘处的最大压力值。
　　基础埋置深度d，一般自室外底面标高算起。在填方整平地区，可自填土底面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于深基坑工程，一般都有地下室，如采用箱形基础或者筏板基础，基础埋置深度自室外底面标高算起。
　　当偏心受压基础偏心较大时（e>b/6），基础与地基脱离，但有时为了充分利用地基的承载力，对较小的工程，允许有较小范围的零应力区，但对于深基坑工程，应尽量避免这种现象。
　　4 地基沉降变形验算
　　深基坑工程不仅要保证基坑本身的安全与稳定，还要控制基坑周围土体变形以保护环境。工程实践表明：深基坑开挖会引起周围土层较大的变形，尤其是沉降变形。地基变形特征分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。由于地基不均匀、荷载差异大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜值控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层建筑、高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。因此，对于深基坑工程，应根据结构类型进行相应的沉降变形验算。同时应加强沉降变形观测，发现异常变形及时分析查找原因，并采取补救措施。另外，对于大型深基坑工程，由于地基土开挖较多，造成基坑底部土体大量卸载，加上工期较长，所以地基土有条件及充分时间回弹，因此还需要计算开挖基坑地基土的回弹变形。
　　5 抗浮计算
　　深基坑基础设计时，当地下水位埋深较浅时，深基坑基础往往存在基础上浮的问题，因此应对深基坑基础进行抗浮稳定验算。验算应满足下式：
　　1.05F≤Gk
　　F：水头压力；
　　Gk：永久荷载标准值。
　　当验算不满足此式要求时，可以采取增加基础以上覆土厚度、打抗拔桩或者抗浮锚杆等措施加以解决。
　　另外，在计算施工过程中停止降水时间时，应结合施工的时间和施工周期采用近几年来的最高水位计算，而不能采用抗浮水位计算。
　　6 施工管理
　　深基坑基础由于施工周期长、工程环境复杂，以及天气的不确定性，各种工程事故也时有发生，因此做好深基坑基础的管理工作也是保证工程安全顺利竣工的重要保障。第一，要成立以项目经理为领导，以技术员、安全员、设备物资管理员、劳务队长为支撑的一套完整的组织管理机构。建立安全责任制，责任明确到人，并定期召开会议落实工作情况；第二，严格按照图纸要求施工，遵循“分层开挖，严禁超挖”的原则，当施工至地面后，应尽早回填土方，并遵照从四周或两边同时回填的原则；第三，认真做好基坑的沉降变形监测工作，如果基坑周边存在其他建筑物，同时也应对这些建筑物进行沉降变形监测。发现异常应立即停止开挖，分析原因并向领导反应情况，同时采取紧急措施，如调整施工顺序、放缓施工进度、更换施工机械，减少对土层的扰动，或采取对局部基坑进行回填等，还应加强对该位置及附近建筑物的变形监测；第四，建立科学完善的应急管理预案。深基坑事故一般是渗水，坍塌，基底隆起等。所以应根据这些常见的事故特征建立起与之对应的应急措施，这样才可以防患于未然，最大限度的降低事故的发生，减少损失。如可以提前准备袋装水泥、土袋草包、临时支护、堵漏材料、抽水设备等应急抢险物质，并准备有丰富经验的应急抢险队伍，保证在紧急状态下可以迅速调动人员、物资和设备，并根据实际情况进行应急演练。
　　7 结 语
　　深基坑基础工程是一项综合性很强的系统工程，同时也是地域性很强的工程。因此深基坑基础设计必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则；根据岩土勘察资料，综合考虑各种因素，精心设计。另外还要求结构工程技术人员与岩土工程技术人员和和施工技术人员密切配合，及时沟通，共同做好深基坑基础工程。