新版建筑工程基坑支护关键技术作业规程.doc
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1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-1 总则1.0.1 本规程在建筑基坑支护技术规程JGJ120-99 (如下简称原规程)基本上修订,原规程是国内第一本建筑基坑支护技术原则, 自1999 年9 月1 日施行以来, 对增进国内各地区在基坑支护设计办法与施工技术上规范化,提高基坑工程设计施工质量起到了积极作用。基坑工程在建筑行业内是属于高风险技术领域,全国各地基坑工程事故发生率虽然逐年减少,但仍不断地浮现。不合理设计与低劣施工质量是导致这些基坑事故重要因素。因此,基坑工程中保证环境安全与工程安全,提高支护技术水平,控制施工质量,同步合理地减少工程造价,是从事基坑工程项目技术与管理人员应遵守基本原则。
2、基坑支护在功能上一种明显特点是,它不但用于为主体地下构造施工创造空间条件和保证施工安全,更为重要是要保护周边环境不受到危害。基坑支护在保护环境方面规定,对城乡地区尤为突出。对此, 工程建设及监理单位、基坑支护设计施工单位乃至工程建设监督管理部门应当引起高度关注。1.0.2 本条明确了本规程合用范畴。本规程规定限于暂时性基坑支护, 支护构造是按暂时性构造考虑,因而,规程中关于构造和构造规定未考虑耐久性问题,荷载及其分项系数按暂时作用考虑。地下水控制某些办法也是仅按适合暂时性办法考虑。普通土质地层是指全国范畴内第四纪全新世Q4与晚更新世Q3沉积土中,除去某些具备特殊物理力学及工程特性特殊土类之外各
3、种土类地层。现行国标岩土工程勘察规范GB50021 中定义有些特殊土是属于合用范畴以内,如软土、混合土、填土、残积土,但是对湿陷性土、近年冻土、膨胀土等特殊土,本规程中采用土压力计算与稳定分析办法等尚不能考虑这些土固有特殊性质影响。对这些特殊土地层,应依照地区经验在充分考虑其特殊性质对基坑支护影响后,再按本规程有关内容进行设计与施工。对岩质地层,因岩石压力形成机理与土质地层不同,本规程未涉及岩石压力计算,但关于支护构造内容,岩石地层基坑支护可以参照。本规程未涵盖其他内容,应通过专门实验、分析并结合实际经验加以解决。1.0.4 基坑支护技术涉及到岩土与构造多门学科及技术, 如岩土工程领域桩、地基
4、解决办法、岩土锚固、地下水动力学中地下水渗流等,构造工程领域混凝土构造、钢构造等。因而,在应用本规程时,尚应依照详细问题,遵守其他有关规范规定。3 基本规定3.1 设计原则3.1.1 基坑支护是为主体构造地下某些施工而采用暂时办法, 地下构造施工完毕后, 基坑支护也就随之完毕其用途。由于支护构造有效期短(普通状况在一年之内) ,因而,设计时采用荷载普通不需考虑长期作用。如果基坑开挖后支护构造使用持续时间较长,荷载也许会随时间发生变化,材料性能和基坑周边环境也也许会发生变化。因此,为了防止人们忽视由于延长支护构造有效期而带来荷载、材料性能、基坑周边环境等条件变化,避免超越设计状况,设计时应拟定支
5、护构造有效期限,并应在设计文献中给出明确规定。支护构造支护期限规定不不大于一年,除考虑主体地下构造施工工期因素外,也是考虑到施工季节对支护构造影响。一年中不同季节,地下水位、气候、温度等外界环境变化会使土性状及支护构造性能随之变化,并且有时影响较大。受各种因素影响,设计预期施工季节并不一定与实际施工季节相似,虽然对支护构造有效期局限性一年工程,也应使支护构造一年四季都能合用。因而,本规程规定支护构造有效期限应不不大于一年。对大多数建筑工程,一年支护期能满足主体地下构造施工周期规定,对有特殊施工周期规定工程,应当依照实际状况延长支护期限并应对荷载等设计条件作相应考虑。3.1.2 基坑支护工程是为
6、主体构造地下某些施工而采用暂时性办法。因基坑开挖涉及基坑周边环境安全,支护构造除满足主体构造施工规定外,还需满足基坑周边环境规定。因而,支护构造设计和施工应把保护基坑周边环境安全放在重要位置。本条规定了基坑支护应具备两种功能。一方面基坑支护应具备防止基坑开挖危害周边环境功能,这是支护构造首要功能。另一方面,应具备保证工程自身主体构造施工安全功能,应为主体地下构造施工提供正常施工作业空间及环境,提供施工材料、设备堆放和运送场地、道路条件,隔断基坑内外地下水、地表水以保证地下构造和防水工程正常施工。该条规定目, 是明确基坑支护工程不能为了考虑本工程项目规定和利益, 而损害环境和相邻建(构)筑物所有
7、权人利益。3.1.3 安全级别表3.1.3 仍维持了原规程对支护构造安全级别原则性划分办法。本规程根据国标88工程构造可靠性设计统一原则GB50153- 对构造安全级别拟定原则,以破坏后果严重限度,对支护构造划分为三个安全级别。对基坑支护而言,破坏后果详细体现为支护构造破坏、土体过大变形对基坑周边环境及主体构造施工安全影响。支护构造安全级别,重要反映在设计时支护构造及其构件重要性系数和各种稳定性安全系数取值上。本规程对支护构造安全级别采用原则性划分办法而未采用定量划分办法,是考虑到基坑深度、周边建筑物距离、埋深、构造及基本形式,土性状等因素对破坏后果影响限度难以用统一原则界定,不能保证普遍合用
8、,定量化办法对详细工程也许会浮现不合理状况。设计者及发包商在按本规程表3.1.3 原则选用支护构造安全级别时应掌握原则是:基坑周边存在受影响重要既有住宅、公共建筑、道路或地下管线等时,或因场地地质条件复杂、缺少同类地质条件下相近基坑深度经验时,支护构造破坏、基坑失稳或过大变形对人生命、经济、社会或环境影响很大,安全级别应定为一级。当支护构造破坏、基坑过大变形不会危及人生命、经济损失轻微、对社会或环境影响不大时,安全级别可定为三级。对大多数基坑,安全级别应当定为二级。对内支撑构造,当基坑一侧支撑失稳破坏会殃及基坑另一侧支护构造因受力变化而使支护构造形成持续崩塌时,互相影响基坑各边支护构造应取相似
9、安全级别。3.1.4 根据国标工程构造可靠性设计统一原则GB50153 规定并结合基坑工程自身特殊性,本条对承载能力极限状态与正常使用极限状态这两类极限状态在基坑支护中详细体现形式进行了归类,目是使工程技术人员可以对基坑支护各类构造各种破坏形式有一种总体结识,设计时对各种破坏模式和影响正常使用状态进行控制。3.1.5 本条极限状态设计办法通用表达式根据国标工程构造可靠性设计统一原则GB50153 而定,是本规程各章各种支护构造统一设计表达式。对承载能力极限状态,由材料强度控制构造构件破坏类型采用极限状态设计法,按公式( 3.1.5-1 )给出表达式进行设计计算和验算, 荷载效应采用荷载基本组合
10、设计值, 抗力采用构造构件承载力设计值并考虑构造构件重要性系数。涉及岩土稳定性承载能力极限状态,采用单一安全系数法,按公式( 3.1.5-3 )给出表达式进行计算和验算。本规程修订,对岩土稳定性承载能力极限状态问题恢复了老式单一安全系数法, 一是由于新制定国标工程构造可靠性设计统一原则GB50153 中明确提出了可以采用单一安全系数法,不会导致与基本规范不协调统一问题;二是由于国内岩土工程界当前仍普遍承认单一安全系数法,单一安全系数法也适于岩土工程问题。以支护构造水平位移限值等为控制指标正常使用极限状态设计表达式也与关于构造设计规范保持一致。3.1.6 原规程荷载综合分项系数取1.25 ,是根
11、据前国标建筑构造荷载规范GBJ9-87 而定。但随着国内建筑构造可靠度设计原则提高,国标建筑构造荷载规范GB50009- 已将永久荷载、可变荷载分项系数调高,对由永久荷载效应控制永久荷载分项系数取G 1.35。各构造规范也均相应对此进行了调节。由于本规程对象是暂时性支护构造,在修订时,也研究讨论了荷载分项系数如何取值问题。如荷载综合分项系数由1.25 调为1.35 ,这样将会大大增长支护构造工程造价。在征求了国内某些专家、学者意见后,以为还是维持原行业原则建筑基坑支护技术规程JGJ120-99 规定为好,支护构造构件按承载能力极限状态设计时作用基本组合综合分项系数F 仍取1.25 。其理由如下
12、:其一,支护构造是暂时性构造,普通来说,支护构造使用时间不会超过一年,在安全储备上与主体建筑构造应有所区别。其二,荷载综合分项系数调高只影响支护构造构件承载力设计,如增长挡土构件截面配筋、锚杆钢绞线数量等,并未提高关于岩土稳定性安全系数,如圆弧滑动稳定性、抗隆起稳定性、锚杆抗拔力、抗倾覆稳定性等,而大某些基坑工程事故重要还是岩土类型破坏形式。为避免与工程构造可靠性设计统一原则GB50153及建筑构造荷载规范GB50009- 荷载分项系数取值不一致带来不统一问题,其系数称为荷载综合分项系数,荷载综合分项系数中涉及了暂时性构造对荷载基本组合下系数调节。支护构造重要性系数,遵循工程构造可靠性设计统一
13、原则GB50153 规定,对安全级别为一级、二级、三级支护构造可分别取1.1 、1.0 及0.9 。当需要提高安全原则时,支护构造重要性系数可以依照详细工程实际状况取不不大于上述数值。3.1.7 本规程构造构件极限状态设计表达式( 3.1.5-1 )在详细应用到各种构造构件承载力计算时,将公式中荷载基本组合效应设计值Sd与构造构件重要性系数0相乘后,用内力设计值代替。这样在各章构造构件承载力计算时,各详细表达式或公式中就不再浮现重要性系数0,由于0 已含在内力设计值中了。依照内力详细意义,其设计值可为弯矩设计值M、剪力设计值V 或轴向拉力、压力设计值N等。公式( 3.1.7-1 )公式( 3.
14、1.7-3 )中,弯矩值Mk、剪力值Vk 及轴向拉力、压力值Nk 按荷载原则组共计算。对于作用在支护构造上土压力荷载原则组合,当按朗肯或库仑办法计算时,土性参数89粘聚力c、摩擦角及土重度 按本规程第3.1.15 条规定取值,朗肯土压力荷载原则组合按本规程第3.3.4 条关于公式计算。3.1.8 支护构造水平位移是反映支护构造工作状况直观数据, 对监控基坑与基坑周边环境安全能起到相称重要作用,是进行基坑工程信息化施工重要监测内容。因而,本规程规定应在设计文献中提出明确水平位移控制值,作为支护构造设计一种重要指标。本条对支护构造水平位移控制值取值提出了三点规定:第一,是支护构造正常使用规定,应依
15、照本条第1 款规定,按基坑周边建筑、地下管线、道路等环境对象对基坑变形适应能力及主体构造设计施工规定拟定,保护基坑周边环境安全与正常使用。由于基坑周边环境条件多样性和复杂性,不同环境对象对基坑变形适应能力及规定不同,因此,当前还很难定出统一、定量限值以适合各种状况。如支护构造位移和周边建筑物沉降限值按统一原则考虑,也许会出既有些状况偏严、有些状况偏松不合理地方。当前还是由设计人员依照工程实际条件,详细问题详细分析拟定较好。因此,本规程未给出正常使用规定下详细支护构造水平位移控制值和建筑物沉降控制值。支护构造水平位移控制值和建筑物沉降控制值如何定合理是个难题,此后应对此问题开展进一步详细研究工作
16、,积累实验、实测数据,进行理论分析研究,为合理拟定支护构造水平位移控制值打下基本。同步,本款提出支护构造水平位移控制值和环保对象沉降控制值应符合现行国标建筑地基基本设计规范GB50007 中对地基变形容许值规定及有关规范对地下管线、地下构筑物、道路变形规定,在执行时会存在沉降值是从建筑物等建设时还是基坑支护施工前开始度量问题,按这些规范规定应从建筑物等建设时算起,但基坑周边建筑物等从建设到基坑支护施工前这段时间又也许缺少地基变形数据,存在操作上困难,需要工程有关人员斟酌掌握。第二,当支护构造构件同步用作主体地下构造构件时,支护构造水平位移控制值不应不不大于主体构造设计对其变形限值规定,是主体构
17、造设计对支护构造构件规定。这种状况有时在采用地下持续墙和内支撑构造时会作为一种控制指标。第三,当基坑周边无需要保护建筑物等时,设计文献中也要设定支护构造水平位移控制值,这是出于控制支护构造承载力和稳定性等达到极限状态规定。实测位移是检查支护构造受力和稳定状态一种直观办法,岩土失稳或构造破坏前普通会产生一定位移量,普通变形速率增长且不收敛,而在浮现位移速率增长前,会有较大累积位移量。因而,通过支护构造位移从某种限度上能反映支护构造稳定状况。由于基坑支护破坏形式和土性质多样性,难以建立稳定极限状态与位移定量关系,本规程没有规定此状况下支护构造水平位移控制值,而提出应依照地区经验拟定。国内某些地方基
18、坑支护技术原则依照本地经验提出了支护构造水平位移量化规定,如:北京市地方原则建筑基坑支护技术规程DB11/489- 中规定,“当无明确规定期,最大水平变形限值:一级基坑为0.002h ,二级基坑为0.004h ,三级基坑为0.006h 。”深圳市原则深圳地区建筑深基坑支护技术规范SJG05-96 中规定,当无特殊规定期支护构造最大水平位移容许值见下表:表1 支护构造最大水平位移容许值注:表中h 为基坑深度( mm)新修订深圳市原则深圳地区建筑深基坑支护技术规范对支护构造水平位移控制值又作了一定调节,如下表:表2 支护构造顶部最大水平位移容许值( mm)注:表中h 为基坑深度( mm)湖北省地方
19、原则基坑工程技术规程DB42/159- 中规定,“基坑监测项目监控报警值,如设计有规定期,以设计规定为根据,如设计无详细规定期,可按如下变形量控制:重要性级别为一级基坑,边坡土体、支护构造水平位移(最大值)监控报警值为30mm;重要性级别为二级基坑,边坡土体、支护构造水平位移(最大值)监控报警值为60mm。”3.1.9 本条有两个含义:第一,防止设计盲目性。基坑支护首要功能是保护周边环境(建筑物、地下管线、道路等)安全和正常使用,同步基坑周边建筑物、地下管线、道路又对支护构造产生附加荷载、对支护构造施工导致障碍,管线中地下水渗漏会减少土强度。因而,支护构造设计必要要针对状况选取合理方案,支护构
20、造变形和地下水控制办法要按基坑周边建筑物、地下管线、道路变形规定进行控制,基坑周边建筑物、地下管线、道路、施工荷载对支护构造产生附加荷载、对施工不利影响等因素要在设计时仔细地加以考虑。第二,设计中应提出明确基坑周边荷载限值、地下水和地表水控制等基坑使用规定,这些设计条件和基坑使用规定应作为重要内容在设计文献中明确体现,支护构造设计总平面图、剖面图上应精确标出,设计说面中应写明施工注意事项,以防止在支护构造施工和有效期间实际状况超过这些设计条件,从而酿成安全事故和恶果。3.1.10 基坑支护另一种功能是提供安全主体地下构造施工环境。支护构造设计与施工除应保护基坑周边环境安全外,还应满足主体构造施
21、工及使用对基坑规定。3.1.11 支护构造简化为平面构造模型计算时,沿基坑周边各个竖向平面设计条件经常是不同。除了各部位基坑深度、周边环境条件及附加荷载也许不同外,地质条件变异性是支护构造不同于上部构造一种很重要特殊性。自然形成成层土,各土层分布及厚度往往在基坑尺度范畴内就存在较大差别。因而,当基坑深度、周边环境及地质条件存在差别时,这些差别对支护构造土压力荷载影响不可忽视。本条强调了按基坑周边实际条件划分设计与计算剖面原则和规定,详细划分为多少个剖面依照工程实际状况来拟定,每一种剖面也应按剖面内最不利状况取设计计算参数。3.1.12 由于基坑支护工程具备基坑开挖与支护构造施工交替进行特点,因
22、此,支护构造计算应按基坑开挖与支护构造实际过程分工况计算,且设计计算工况应与实际施工工况相一致。大多数状况下,基坑开挖到设计最大深度时内力与变形最大,但少数状况下,支护构造某构件受力状况不一定随开挖进程是递增,也会浮现开挖过程某个中间工况内力最大。设计文献中应指明支护构造各构件施工顺序及相应基坑开挖深度,以防止在基坑开挖过程中,未按设计工况完毕某项施工内容就开挖到下一步基坑深度,从而导致基坑超挖。由于基坑超挖使支护构造实际受力状态大大超过设计规定而使基坑垮塌,实际工程事故教训是十分惨痛。3.1.14 本条对各章土压力、土各种稳定性验算公式中涉及到土抗剪强度指标实验办法进行了归纳并作出统一规定。
23、由于土抗剪强度指标随排水、固结条件及实验办法不同有各种类型参数,不同实验办法做出抗剪强度指标成果差别很大,计算和验算时不能任意取用,应采用与基坑开挖过程土中孔隙水排水和应力途径基本一致实验办法得到指标。由于各章关于公式诸多,在各个公式中一一指明其实验办法和指标类型难免重复累赘,因而,在这里作出统一阐明,应用品体章节公式计算时,应与此对照,防止误用。依照土有效应力原理,理论上对各种土均采用水土分算办法计算土压力更合理,但实际工程应用时,粘性土孔隙水压力计算问题难以解决,因而对粘性土采用总应力法更为实用,可以通过将土与水作为一体总应力强度指标反映孔隙水压力作用。砂土采用水土分算计算土压力是可以做到
24、,因而本规程对砂土采用水土分算办法。原规程对粉土是按水土合算办法,本规程修订改为粘质粉土用水土合算,砂质粉土用水土分算。依照土力学中有效应力原理,土抗剪强度与有效应力存在有关关系,也就是说只有有效抗剪强度指标才干真实反映土抗剪强度。但在实际工程中,粘性土无法通过计算得到孔隙水压力随基坑开挖过程变化状况, 从而也就难以采用有效应力法计算支护构造土压力、水压力和进行基坑稳定性分析。从实际状况出发,本条规定在计算土压力与进行土稳定分析时,粘性土应采用总应力法。采用总应力法时,土强度指标按排水条件是采用不排水强度指标还是固结不排水强度指标应依照基坑开挖过程应力途径和实际排水状况拟定。由于基坑开挖过程是
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