深基坑施工中的安全風(fēng)險預(yù)警研究.pdf

1、監(jiān)測預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)是施工中判斷基坑安全狀態(tài)的準(zhǔn)繩。但傳統(tǒng)的基坑監(jiān)測預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)對基坑工程的不確定性(如地質(zhì)條件，設(shè)計方法，施工手段等)考慮的較少，而這些不確定性是造成基坑安全事故的重要原因之一。目前深基坑工程一般均有投入資金大、社會影響大的特點，一旦發(fā)生事故，損失必然相對較大。因此對于深基坑施工中的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)深入研究意義重大。
　　 本文從工程實際出發(fā)，引入風(fēng)險理論，對深基坑安全預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。首先研究確定了深基坑安全風(fēng)險的預(yù)警指標(biāo)，其次

2、基于大量實測數(shù)據(jù)，結(jié)合理論分析和數(shù)值計算方法，對基坑施工中預(yù)警指標(biāo)的統(tǒng)計規(guī)律進(jìn)行研究，分析了基坑周圍有建筑物和無建筑物時，基坑自身風(fēng)險和周圍環(huán)境風(fēng)險與風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，制定了能夠綜合評價深基坑安全風(fēng)險的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，并用實際工程驗證。主要研究內(nèi)容如下：
　　 1、確定深基坑安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)。研究了深基坑一般失效模式，及不同失效模式對應(yīng)的深基坑變形情況。對比分析基坑工程中常用監(jiān)測項目(如基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、基坑周圍地表沉降、基

3、坑周圍地下水位等)對基坑風(fēng)險的指向性、敏感性，及其作為風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)的可行性，認(rèn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形最滿足上述要求。進(jìn)而通過理論研究得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的一般模式，在此基礎(chǔ)上采用四個參數(shù)簡單描述圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)，以其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移最大值作為基坑安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)。并結(jié)合上海地區(qū)三個深基坑工程實測數(shù)據(jù)對上述結(jié)果進(jìn)行驗證。
　　 2、利用300余個國內(nèi)外軟土地區(qū)基坑工程實測數(shù)據(jù)，研究了基坑安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)的概率分布特征。研究了基坑開挖時圍護(hù)結(jié)

4、構(gòu)變形規(guī)律，將風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)與基坑開挖深度建立聯(lián)系，分析了水平位移最大值及其深度位置與開挖深度的關(guān)系。而后考慮基坑開挖深度范圍、地域、支撐系統(tǒng)剛度等，可能影響預(yù)警指標(biāo)的因素，分類統(tǒng)計風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)與開挖深度之比的概率分布特征。
　　 3、確定了相應(yīng)的基坑工程安全風(fēng)險預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計方法。采用現(xiàn)有風(fēng)險評價方法，考慮基坑工程安全風(fēng)險特點，根據(jù)風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)概率分布特征，通過對比分析得到適合于深基坑工程安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)的發(fā)生概率等級劃分方法，確

5、定了風(fēng)險等級的計算方法。據(jù)此制定了一般情況和不同開挖深度范圍、不同地域、不同支撐系統(tǒng)剛度等四種條件下基坑本體結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險預(yù)警等級標(biāo)準(zhǔn)。
　　 4、研究基坑圍護(hù)墻后地表沉降模式受圍護(hù)墻變形模式和周圍環(huán)境條件的影響，確定各種環(huán)境條件下基坑環(huán)境安全風(fēng)險控制指標(biāo)。通過數(shù)值分析方法，根據(jù)前文確定的圍護(hù)墻變形模式，分析圍護(hù)墻水平位移最大值及其位置、墻頂水平位移和墻底水平位移對基坑周圍無建筑物、有磚混建筑物、有框架建筑物三種情況下其墻后地表沉

6、降模式。從而確定不同環(huán)境條件下基坑環(huán)境安全風(fēng)險控制指標(biāo)。
　　 5、研究了基坑環(huán)境安全風(fēng)險控制指標(biāo)與基坑安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)的線性關(guān)系。通過統(tǒng)計方法得到墻后地表沉降最大值δvm與圍護(hù)墻水平位移最大值δvm、地表沉降最大值位置Dvm與基坑開挖深度He、沉降影響范圍Dv與基坑開挖深度He的比值的概率分布特征。通過數(shù)值計算得到基坑周圍為不同環(huán)境時(綠地、存在磚混建筑、存在框架建筑或存在管線)時，圍護(hù)墻變形(墻項、墻底水平位移、水平位移最大

7、值及其位置等)和建筑物參數(shù)(與基坑間距、長高比、荷載等)對δvm/δhm、Dvm/He、Dv/He和建筑物地基傾斜率等這四個值的影響，確定影響最大的參數(shù)，給出關(guān)系式。用以對統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行修正，以及對傳統(tǒng)基坑開挖導(dǎo)致的相鄰建筑物地基傾斜率的計算方法進(jìn)行修正。
　　 6、從理論上分析了圓形基坑和方形基坑開挖導(dǎo)致的建筑物和管線變形的計算方法，確定了建筑物和管線風(fēng)險損失的計算方法，根據(jù)相關(guān)規(guī)范選擇了環(huán)境安全風(fēng)險控制指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，