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基坑工程设计原则与基坑安全等级

378 2021-08-24 10:12:29

基坑支护结构的极限状态

根据中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120一99 的规定,基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计方法进行设计。

基坑支护结构的极限状态,可以分为下列两类∶

 1.承载能力极限状态

这种极限状态,对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。

2.正常使用极限状态

这种极限状态,对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工,或影响基坑周边环境的正常使用功能。

基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算,对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁,尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。

基坑支护结构的安全等级

《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120—99 规定,基坑侧壁的安全等级分为三级,不同等级采用相对应的重要性系数r。。基坑侧壁的安全等级分级如表 1.3-1 所示。

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支护结构设计,应考虑其结构水平变形、地下水的变化,对周边环境的水平与竖向变形的影响。对于安全等级为一级的和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁,应根据周边环境的重要性。对变形适应能力和士的性质等因素。确定支护结构的水平变形限值。

当地下水位较高时,应根据基坑及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构形式等因素,确定地下水的控制方法。当基坑周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时,应妥善对基坑采取保护措施。

对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁,应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。

基坑工程分级的标准,各地也不尽相同,各地区、各城市根据自己的特点和要求作了相应的规定,以便于进行岩土勘察、支护结构设计、审查基坑工程施工方案等之用。

如我国目前施工深基坑工程较多的上海市,则根据基坑工程的重要性,上海市标准《基坑工程设计规程》DBJ 08一61一97 将基坑分为以下三级;

  1. 符合下列情况之一时,属一级基坑工程∶

(1)支护结构作为主体结构的一部分时;

(2)基坑开挖深度大于等于10m 时;

(3)距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护时。

2.开挖深度小于 7m,且周围环境无特别要求时,属三级基坑工程;

3.除一级和三级基坑工程以外的,均属二级基坑工程。

但是,位于地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围内的基坑工程,以及城市生命线工程或对位移有特殊要求的精密仪器使用场所附近的基坑工程除外,这些基坑工程应遵照有关的专门文件和规定执行。

由以上的基坑工程分级,可以看出一级基坑工程最重要,二级基坑工程次之,最后是三级基坑工程。

上海的《基坑工程设计规程》对各级基坑工程,规定其勘探测试孔的深度、提供的各十层物理、力学试验指标的统计值、支护结构设计采用的土体抗剪强度指标、 支护结构设计所采用的安全系数等都不同。根据其重要性的不同,采取分别对待。

进行基坑工程岩土勘察时,上海规定测试孔的深度一般不宜小于基坑开挖深度的 2. 5倍。但对于一、二级基坑工程则宜穿透淤泥质软弱土层。

基坑工程岩土测试参数的确定,亦与基坑等级有关。基坑工程支护结构设计采用的土体抗剪强度指标,与基坑等级有关;对二、三级基坑工程可采用直剪固结快剪峰值指标;但一级基坑工程则宜采用三轴固结不排水压缩试验的有效应力指标或直剪慢剪指标。

在岩土勘探提供基坑支护结构影响范围内各土层的物理、力学试验指标的统计值时,上海市标准《基坑工程设计规程》规定对三级基坑一般只提供范围值(最大和最小)和算术平均值;而对于一、二级基坑工程,则应提供最大、最小算术平均值、统计子样数、均方差和变异系数。对各土层抗剪强度指标的统计方法,应采用最小二乘法或按r 值散点图绘制平均抗剪强度线,确定φ、c平均值。

此外,在计算水泥土围护结构的安全系数;计算板式支护体系的抗隆起稳定性安全系数、抗倾复稳定安全系数等取值时,都与基坑工程的等级有关。

因此,在进行基坑工程设计和施工之前,首先要确定其等级,然后分别按不同的要求进行设计和施工。