深基坑安全评价分析.docx

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深基坑安全评价分析

目录

1绪论1

1.1选题科学依据1

1.2深基坑工程安全评价研究国内外现状1

1.3课题研究的目的与意义4

1.4本文的主要研究内容5

2建设银行武汉灾备中心工程概况7

2.1项目7

2.2项目自然环境10

2.3基坑概况10

2.4工艺流程12

3施工过程深基坑危险有害因素辨识15

3.1深基坑事故类型15

3.2深基坑危险源辨识15

4深基坑工程安全评价18

4.1安全评价分析方法概述18

4.2常用安全评价方法18

4.3安全检查表法19

4.4深基支护工程事故树分析22

4.5深基坑工程生命周期安全评价的模型30

5深基坑工程事故安全对策措施42

5.1安全管理要求42

5.2安全对策42

6结论与展望48

6.1结论48

6.2存在问题及展望48

致谢50

参考文献51

1绪论

1.1选题科学依据

上世纪90年代以来，随着高层建筑大量的建设和市政工程（如地铁工程中的车站、地下通道）对地下空间的开发与利用，使基坑工程向更深、更大的方向发展。

但在其建设过程中，由于施工技术难度加大、基坑开挖与支护工期长、现场施工条件复杂等原因，产生了很多安全事故和环境破坏的问题。

因此如何有效地遏制基坑工程中的事故发生以及灾害损失和减少对环境的影响，已经成为了一个迫切需要重视的课题，这就使得对含有环保思想的深基坑工程安全评价方法进行研究变得尤为重要。

1.2深基坑工程安全评价研究国内外现状

1.2.1目前的深基坑工程安全评价

此部分主要对目前深基坑工程的安全分析方法进行研究和论述。

对目前常用于工程安全评价方法发展史和安全评价的基本原理的介绍，并对深基坑工程施工时安全评价主要方法介绍和分析。

1.2.1.1安全评价发展简史

安全评价工作始于上个世纪30年代，随着保险业的发展而发展而来的。

到了60年代，随着化工和航空航天的发展，安全评价得到了全面的发展。

道化学公司开发了指数评价法，英国的帝国化学工业提出了蒙德指数评价法，日本提出安全评价六阶段法。

80年代初期，中国才开始引进安全评价法，一般用在化工、冶金、航天等。

到了90年代，才渐渐的引进到建筑业。

1.2.1.2安全评价基本概念及原理

安全评价同时也叫危险度评价。

它是以实现安全为目的，运用安全系统工程原理和方法，对企事业单位的安全状况进行预测、度量、评估和提出安全对策措施建议。

安全评价的基本原理主要是相关性原理、类推推断原理和惯性原理。

1相关性原理指一个系统内部各元素之间是有机联系的，它们存在相互作用和相互依存的特定关系。

系统结构特征可以用以下公式进行表达：

E=maxf（X,R,C）

式中E——最优结合效果

X——系统组成的要素集，即组成系统的所有元素

R——系统组成要素的相关关系集，即系统各元素之间的所有相关关系

C——系统组成的要素及其相关关系在各阶层上可能的发布形式

f（X,R,C）——X,R,C的结合效果函数

2类推推断原理是利用一个已知先导事件具有的性质来分析迟发事件的性质或趋势。

如学者海因里希直接出关于死亡、重伤和轻伤的理论比例为1:

29:

300，对预测后来事故发生程度的比例提供了推导依据。

又如从设备产生的杂音来推知故障的出处。

3惯性原理指任何事件在其发展过程中都有一定的延续性，即惯性关系。

事物的发展一般都与过去的状况和行为有密切的联系。

1.2.2国外深基坑工程安全评价研究现状

自二战结束以来，工程安全分析研究取得了一定的成果。

Frendenthal（1954）提出破坏概率的选择应使结构的费用与破坏损失费之和最小。

P.Lumb（1970）分析了自然土变异性的问题，计算出土强度的概率分布和土体的安全系数，还把统计学引入到土力学中。

Ingles（1978）将统计学和可靠度引入到岩土工程设计和施工当中，给出了岩土工程安全设计的思路和安全施工的方法。

W.H.Tang（1984）将概率特性的理念注入岩土工程规划和设计中，并给出了常用的设计思路。

Morgenstern（1995）研究了岩土工程中的安全问题，认为岩土工程的安全主要分为模型安全、参数安全和管理安全，并给出了常用的安全评估方法和安全接受准则。

K.Ho（2000）研究了岩土工程中的定量安全评估的原理和应用，提出了定量安全评估发展方向。

1.2.3国内深基坑工程安全评价研究现状

改革开放的初期，中国开始研究岩土工程可靠性。

清华、同济、中国水利水电研究院和武汉岩土力学研究所等单位较早从事这一领域研究的科研机构。

吴天行、郑大同、高大钊、包承纲、祝玉学和盛崇文等人是较早开拓这一研究领域的。

丁士昭对我国广州地铁首期工程上海地铁一号线工程等地铁建设中的风险和保险模式进行研究。

李惠强等用故障树法（FTA）编写了一基坑边坡开挖的故障树，用数学法计算了边坡失效的概率。

仲景冰等在安全分析中引进了工程失败学，分析了危险源因素和工程失败途径，并编写了地下连续墙支护体系的故障树图。

毛金萍等用故障树对深基坑支护结构方案进行了安全分析，认为支护结构失效、整体失稳、基底管涌和流砂等失效模式是基坑支护系统失效的具体表现，并用可靠度方法计算出支护系统的失概率值。

杨国伟对开挖引起差异沉降所产生的附加内力进行深入的研究，给出了在已知地沉降状态时分析建筑物破坏的方法和安全判断方法。

李大勇对软土地区的基坑工程开挖中相邻地下管道的性状进行了分析，提出了软土地区的地下管道安全施工的方法。

陈龙提出了风险指标与风险值两个评价指标，用专家调查法得到软土地区的隧道施工期主要安全事故。

杨子胜等分析了基坑工程项目中不确定性的问题，阐述了基坑工程项目安全管理的概念、特点以及管理措施和方法。

袁程提出了利用过程控制的概念来建立深基坑过程控制和预警系统，对预警指标的确定进行了研究。

边亦海等在深基坑工程的安全分析中引进了可信性方法，研究了深基坑工程施工期的安全管理提出了施工安全管理的方法。

黄宏伟分析了深基坑工程施工过程中的危险因素，结合一个深基坑工程事例，对此深基坑工程施工期进行安全性评估。

姚翠生对流砂地深基坑工程的施工安全进行了分析，提出流沙地深基坑工程的安全评价方法。

杜丽丽利用模糊数学的相关理论来综合评价深基坑支护体系的安全可靠性。

楼楠对深层测斜仪和压力计的原理介绍基础上，分析了影响测斜仪测量精度的因素，提出了减小测斜误差的方法，并且编制程序应用神经网络技术对变形量进行了预测。

罗凤通过结合上海地铁M8线深基坑工程，提出了深基坑工程风险管理的含义和内容。

强调了风险管理的应对、监控和后评价。

但总体来说，目前所取得的研究成果基本上是定性分析的阶段，深基坑工程安全方法无论是理论还是实际应用都还有待进一步研究来完善。

1.3课题研究的目的与意义

1.3.1课题研究的目的

针对深基坑工程的安全评价体系进行研究，在此研究中考虑了对环境的影响，使深基坑工程安全事故和对环境的影响防范于未然。

本着“安全第一，考虑环境，预防为主”的方针，以达到以下目的：

1减少深基坑对环境的影响

深基坑工程的建设，特别是在人口密集地区兴建深基坑工程，必然产生环境问题。

只有在安全评价中考虑对环境的影响，才能减少深基坑对环境的影响，更好地提高人们的生活环境，减少对破坏的环境后的治理。

2提高深基坑工程的安全化程度

通过安全评价应用，对工程的运行过程中存在的事故隐患和其影响的环境进行系统分析，提出消除危险的技术方案，实现施工生产过程的安全化。

3实现对深基坑工程勘探、设计、施工和使用监测过程的安全控制

通过安全评价应用，可查出勘探和设计中的缺陷和不足，可以了解施工和使用中的危险性，及早采取预防措施，和降低对环境的影响。

4建立安全和环保的最优方案，为决策提供最好的依据

通过安全评价，可预测危险源和其部位，以及对环境影响的方面，进而提出应采取的安全对策方案等。

决策者可以根据评价结果选择设计方案和施工方案，进行工程安全和环境安全管理决策。

1.3.2课题研究的意义

深基坑工程安全评价研究的必要性和意义主要体现在以下几个方面:

1有利于降低深基坑工程事故的发生。

施工现场的深基坑工程施工条件复杂，有时存在很大的安全隐患问题。

若是有一个有效地深基坑工程安全评价方法，则可以指出深基坑工程中存在的安全问题，采取措施有效的措施来消除安全隐患，从而有效地降低深基坑工程事故的发生。

2有利于降低深基坑工程对周围环境的影响。

通过满足对深基坑工程的设计和施工期的安全性的条件下，设计和施工考虑基坑对环境的影响，可使深基坑工程降低对周围的环境破坏。

3帮助决策者进行科学合理的决策。

考虑了环境因素，安全管理更能够促进决策的科学化、合理化和严谨化，减少决策者的主观性、盲目性、片面性和随意性。

1.4本文的主要研究内容

本小组5人在建设银行武汉灾备中心工程实习近一个月，在此实习期间，各个组员都被分配了不同的实习任务。

在实习期间，我们各自收集有关工程建设及安全相关的资料，且我的主要任务是在现场做安全维护和监管，维持现场的文明施工和安全生产。

在深基坑开挖阶段，对基坑临边、配电箱、电器施工及应用的不合格下达隐患整改通知。

基坑工程是工程建设的一个关键环节，因此此论文结合建设银行武汉灾备中心工程及安全评价相关知识对深基坑进行安全评价研究。

本文主要研究内容：

1目前深基坑工程事故的综合分析

本部分主要分析了深基坑工程失事的原因。

按事故责任对事故案例进行了定性分析。

然后，根据收集的深基坑工程事故，对勘察、设计、施工和监理进行责任分析，并且对深基坑事故作出小结。

2介绍了深基坑工程施工阶段常用的安全评价方法

本部分对目前常用于工程安全评价方法发展史和安全评价的基本原理的介绍，并对其主要方法及适用范围进行简要的分析。

3提出深基坑工程生命周期安全评价方法，并且作出一定的研究

此部分根据前面几章的分析结合生命周期评价的思想提出深基坑工程生命周期安全评价的概念、并阐明其目的和意义。

将环境因素、全过程、相互联系的综合评价思想应用到深基坑工程生命周期安全评价中，找出评价指标，用层次分析法来求出评价指标的权重，用模糊综合评价法进行构建深基坑工程生命周期安全评价的体系。

2建设银行武汉灾备中心工程概况

2.1项目

2.1.1项目工程基本情况

工程名称

建设银行武汉灾备中心

项目地点

武汉市洪山区关山街刘家咀南湖北岸

建设单位

中国建设银行股份有限公司湖北省分行

设计单位

中南建筑设计院股份有限公司

勘察单位

中南勘察设计院

建筑规模

建筑面积：

208500平方米，总净用地面积：

186200平方米

工程类别

综合办公类

2.1.2建筑地理规划

本工程建设地点位于武汉市洪山区关山街刘家咀南湖北岸，中心用地呈半岛形状伸入南湖，南、西两侧临湖，北侧距雄楚大道1.5公里，南距南湖景观大道约400米。

规划建设七栋建筑，分别为综合办公楼、研发中心楼、呼叫中心办公楼、运维中心办公楼、5#、6#、7#数据机房结构。

2.1.3建筑概况

2.1.3.1地下室建筑概况

序号

项目

内容

1

建筑面积

39400m2

2

层数

1

3

耐久等级

本工程运维中心和数据机房设计使用年限为100年，其它建筑设计使用年限为50年。

4

层高

地下一层6.15m

5

工程标高

本工程±0.000m相当于绝对标高21.750m

6

防火设计

本工程按一级耐火等级设计，各防火分区之间的卷帘门采用特级防火卷帘门、地下室出口的卷帘门采用甲级防火卷帘门。

7

防水设计

地下室底板、顶板及地下室外维护墙外侧按二级防水设计即：

钢筋混凝土抗渗等级S6（自防水）附加一层自粘性橡胶卷材防水,材料厚度不小于1.5毫米。

8

主要设计功能

平时作汽车库,战时为二等人员掩蔽部,综合物资库

2.1.3.2地上部分建筑概况

序号

项目

内容

1

建筑面积

综合办公楼

36320㎡

研发中心楼

17520㎡

呼叫中心办公楼

28070㎡

运维中心办公楼

20260㎡

数据机房

22310×3㎡

共计

169100㎡

2

耐久等级

本工程运维中心和数据机房设计使用年限为100年，其它建筑设计使用年限为50年。

3

层数

综合办公楼

6层

研发中心楼

8层

呼叫中心办公楼

9层

运维中心办公楼

5层

数据机房

4层

4

檐口高度

综合办公楼

29.650m

研发中心楼

38.050m

呼叫中心办公楼

42.450m

运维中心办公楼

21.300m

数据机房

30.840m

5

建筑层高

综合办公楼

一层5.4m，二至五层4.2m，六层4.25m（5.750），屋面层3.2m

研发中心楼

一层5.4m，二至七层4.2m，八层4.25m，屋面层3.2m

呼叫中心办公楼

一层5.4m，二至八层4.2m，九层4.25m，屋面层3.4m

运维中心办公楼

一层4.5m，二至五层4.2m，

数据机房

一层4.040m，夹层3.9m，二层至三层6.2m，四层5.4m，屋面层5.1m

6

工程标高

本工程±0.000m相当于绝对标高21.750m

7

防火设计

本工程按一级耐火等级设计，各防火分区之间的卷帘门采用特级防火卷帘门

8

防水设计

屋面

屋面防水（渗）：

按二级防水屋面设计，即：

一道刚性防水＋涂料＋二层3mm厚厚贴必定BAC双面自粘防水卷材

厨房、卫生间

凡有用水房间的楼地面均在现浇砼楼板上，加做2mm厚聚氨酯防水涂料2道，并沿墙四周上翻300高

9

墙体

外围护墙

外围护墙除注明外均为200厚加气混凝土砌块

内隔墙

地下室所有部位及各层防火分区、设备间、卫生间、楼梯间、电梯前室、电梯井道的墙体为200厚加气混凝土砌块。

其余部分间和外所有室内隔墙均为100厚脱硫石膏砌块

10

屋面

屋面1

上人屋面，有保温层隔汽层

屋面2

不上人屋面，有保温层隔汽层

屋面3

不上人屋面，无保温层隔汽层，用于稳压设备机房屋面

屋面4

轻钢玻璃屋面及铝合金板屋面，用于雨棚及大厅屋面

11

主要装饰装修做法

楼地面做法

主要有水泥砂浆楼面、地砖楼面、石材楼面和防静电活动楼面等

幕墙

铝合金墙面、花岗石挂板墙面和玻璃幕墙

2.2项目自然环境

2.2.1工程周边环境

本工程建设地点位于武汉市洪山区关山街刘家咀南湖北岸，中心用地呈半岛形状伸入南湖，南、西两侧临湖，北侧距雄楚大道1.5公里，南距南湖景观大道约400米。

2.2.2气候条件

武汉地区属北亚热带季风性湿润气候区，具有雨量充沛、日照充足、四季分明等特点。

一般年均气温15.8℃-17.5℃，一年中，1月平均气温最低，为0.4℃；7、8月平均气温最高，为28.7℃。

夏季高温持续时间长。

极端最高气温为41.3℃，极端最低气温为-18.1℃。

近30年来，年均降雨量1269毫米，且多集中在6-8月。

2.2.3地质条件

根据岩土工程详细勘察资料,自上而下地层大致分布如下：

第

（1）层填土层、第

（2）粘土、第（3）粘土、第（4）层粘土、第（5）粘土、第（6）层砂质粘土、第（7）层粘性土混碎砾石、第（8）层砂质粉质粘土。

2.3基坑概况

2.3.1本工程基坑开挖基本情况

基坑开挖深度与建筑物基础相对关系表

地下构筑物

相对标高（m）

绝对标高

（m）

自然地面起算深度

（m）

主楼

底板面标高

-8.60

16.40

8.30

承台底高（含垫层）

-11.50

13.50

11.20

附楼

底板面标高

-8.60

16.40

8.30

承台底高（含垫层）

-10.50

14.50

10.20

地下室

负二层顶板面标高

-4.90

20.10

4.60

底板底标高（含垫层）

-9.60

15.40

9.30

化粪池

化粪池（4个，其中2个相连）

-6.300

6.00

沿基坑周边开挖深度为自然地面下9.30、11.20m，基坑开挖面积约11400m2，基坑开挖周长约592m。

2.3.2本基坑工程特点

1.基坑开挖度较大：

本基坑周边开挖深度约为自然地面下9.20m、11.20m，基坑深度较大。

2.基坑开挖深度范围内岩土层力学性质较差，大部分为软弱土层，上述土层对坑壁的稳定性有一定影响，对基坑开挖较不利。

故支护结构应较高的结构强度和整体稳定性。

3.基坑对内外环境的影响较大：

对本基坑工程而言，基坑工程对周边环境的影响主要是对周边马路及其地下管线与周边构筑物的影响。

基坑工程对坑内环境的影响主要是对坑内已施工的工程桩的影响，基坑工程的施工与运行不能使坑内工程桩发生偏移、断桩。

因此本基坑支护的重点与难点是对基坑内外环境的保护。

4.需进行隔渗与深井降水：

基坑已揭穿上部粘性土隔水层，故基坑开挖需进行降水处理。

5.本基坑面积较大，且位于主城区，须合理组织施工。

2.4工艺流程

深井施工工艺流程图

深井开挖施工工艺流程图

3施工过程深基坑危险有害因素辨识

全面识别危险有害因素是建立塔吊施工安全管理的前提，准确评价风险等级，对辨识出来的各种风险进行风险控制的策划，是塔吊施工安全管理体系建立和运行的基础，对辨识出的重大风险进行控制和管理则成为塔吊施工安全管理体系的关键。

3.1深基坑事故类型

基坑工程事故类型很多。

在水土压力作用下，支护结构可能发生破坏，支护结构类型不同，破坏形式也有差异。

渗流可引起流土、流沙、突涌，造成破坏。

围护结构变形过大及地下水流失，引起周围建筑物及地下管线破坏也属基坑工程事故。

粗略地划分，基坑工程事故类型可分为:

1周边环境破坏：

2支护体系破坏

3土体渗透破坏

4物体打击伤害

5高处坠落伤害

6机械伤害

7触电伤害

8坍塌

9车辆伤害

以上基坑工程事故，只是从某一种形式上表现了基坑破坏，实际上基坑工程事故的事故的表现形式往往具有多样性，有一个连锁效应，表现形式也呈呈多样性。

所以基坑工程事故发生的原因往往是多方面的，具有复杂性。

3.2深基坑危险源辨识

深基坑施工各阶段危险源辨识汇总如下表

序号

施工阶段

作业活动

危险因素

可能导致的事故

1

土

方

开

挖

运

载

车

挖机作业人员无证上岗、盲目操作

物体打击、机具损坏

2

运载车年限过久各部件老化、设备失灵

物体打击、机具损坏

3

机械与人共同作业

车辆伤害

4

物件堆放不稳、滑动

物体打击

5

运

输

物件堆放不稳运输振动滑落

物件翻落伤人

6

物件超长、超宽警示不明

交通伤害

7

超重量运输

交通伤害

8

基

础

基础承载力不足

塌方

9

土方基离坑边缘过进

塌方

10

坑边材料堆放不稳

物体打击

11

基

坑

基

坑

支

护

作业区域无安全警戒

人员坠落伤害

12

没有设置跨越基坑的桥板

人员坠落伤害

13

机械指挥信号错误

物体打击、机具损坏

14

作业人员安全防护用品佩带不全

高处坠落、物体打击

15

作用人员生理因素

高处坠落

16

桥板或梯子质量不合格

人员坠落

17

无施工方案或方案不合理、不按方案施工

机械伤人

18

作业周围有高压线、建筑物等障碍物

触电、机械事故

19

作业人员未经培训上岗

人员坠落

20

使用不合格潜水泵抽水

触电伤害

21

违反操作规程

高处坠落、机械事故

22

违反强制性标准、无视法律法规

高处坠落、机械事故

23

严重违章、盲目指挥

人员坠落、机械事故

24

酒后作业

人员坠落

25

带电体裸露

触电

26

桩工机械与施工设备外露转动轴、轮、皮带和钢丝绳

机械伤人

27

机械设备外露

机械伤害

机具损坏

4深基坑工程安全评价

4.1安全评价分析方法概述

4.1.1定性的安全评价方法

定性的安全评价方法：

有安全检查法（SafetyReview,SR）、安全检查表分析法（SafetyAnalysis,SCA）、专家现场询问观察法、作业条件危险性评价法（PreliminaryHazardAnalysis,PHA）、故障类型及影响分析（FailureModeeffectsAnalysis,FMEA）、故障假设分析法（What…If,WI）、危险和可操作性研究（HazardandOperabilityStudy,HAZOP）和人的可靠性分析。

4.1.2定量的安全评价方法

定量安全评价方法重要有以下两种类型

（1）以可靠性、安全性为基础，先查明系统中存在的隐患并求出其顺势、损失率、有害因素的种类及其危害程度，然后与国家规定的有关标准进行比较、量化。

常用的方法有故障树分析法（FaultTreeAnalysis,FTA）、事件树分析法（EventTreeAnalysis,ETA）、模糊数学综合评价法、层次分析法、作业条件分析法、机器工厂固有危险性评价方法、原因后果分析法（Cause-ConsequenceAnalysis,CCA）。

（2）以物质系数为基础，采用综合评价的危险度分级方法。

常用的方法有美国道化学公司的“火灾、爆炸危险指数评价法”、英国公司蒙德部“火灾、爆炸、毒性指数法”（DowHazardIndex,DOW）、日本劳动省的“六阶段法”、“单元危险指数快速排序法”或者为概率风险评价法、伤害范围评价法和危险指数评价法。

4.2常用安全评价方法

安全评价方法有许多种，在实际的安全评价中也会用到许多安全评价方法。

常用到的安全评价方法有

1安全检查和安全检查表法

2预先危险性分析

3故障假设分析与故障假设

4危险与可操作性研究

5故障树分析法

6事件数

7鱼刺图

8道化学公司火灾爆炸指数评价方法

9ICI蒙德法

10“六阶段安全评价”方法

结合我们小组实习的具体情况以及我实习期间的具体内容，本论文主要用安全检查表法和事故树分析法，对建设银行武汉灾备中心工程的深基坑工程进行安全评价。

4.3安全检查表法

4.3.1安全检查表法简介

安全检查表分析是将一系列项目列出检查表进行分析，以确定系统、场所的状态，这些项目可以包括场地、周边环境、设施、设备、操作、管理等各方面。

安全检查的最有效工具是安全检查表。

它是为检查某些系统的安全状况而事先制定的问题清单。

为了使检查表能全面查出不安全因素，又便于操作，根据安全检查的需要、目的、被检查的对象，可编制多种类型的相对通用的安全检查表，如项目工程设计审查用的安全检查表，项目工程竣工验收用的安全检查表，企业综合安全管理状况的检查表，企业主要危险设备、设施的安全检查表，不同专业类型的检查表，面向车间、工段、岗位不问层次的安全检查表等。

制订安全检查表