3.2 設計計算錯誤
(1)錨桿計算錯誤。如石家莊某高層建筑,建筑面積10萬多平方米,地上28層,地下4層,基坑深達20.5m,東西長120m,南北寬100m.基坑用φ600灌注樁,@1000,樁長20m,入土5m,混凝土強度為C25,配12根φ22的Ⅱ級鋼筋,樁頂設帽梁,帽梁頂砌5.5m高370磚墻作護墻,墻內有構造柱及壓頂圈梁.護壁樁設三道130錨桿:第一道錨桿長15.5m,@2000;第二道錨桿長20m,@1500;第三道錨桿長18m,@1000.用槽鋼與護壁樁相結合.1993年9月12日,施工完西部坑底墊層,施工管理人員發(fā)現(xiàn)基坑西部護壁樁間成片掉土,并有滲水現(xiàn)象,頂部磚墻外傾,頂部地面出現(xiàn)裂縫.9月15日西側北部有部分腰梁槽鋼脫落,部分錨桿螺母松動.施工人員將槽鋼補焊接上,擰緊螺母.在坑頂局部挖土卸載.9月16日下午5時左右,基坑西部南北約50m的護壁結構迅速倒塌,折斷鋼筋混凝土樁48根,倒塌邊緣距坑邊約13m,護壁樁折成三段,折點分別在第二、三層錨桿處,第一層錨桿從土中完全拔出,第二、三層錨桿錨頭拉脫,腰梁扭斷開.經(jīng)分析計算,第一道錨桿的錨固長度需25.6~30m,第二道錨桿的錨固長度需22~25m??梢姷顾闹饕蚴窃O計中完全拔出,第二、三層錨桿錨頭拉脫,腰梁扭斷開.經(jīng)分析計算,第一道錨桿的錨固長度需25.6~30m,第二道錨桿的錨固長度需22~25m。可見倒塌的主要原因是設計計算錯誤所導致。
(2)支護樁嵌入深度不夠.上海某工程基坑采用深層水泥攪拌樁做支護,基坑開挖深度5~7m,樁長12m,嵌入深度5m.開挖到5m時未發(fā)生事故,但開挖到7m時,發(fā)生管涌,涌砂涌水.由于大量砂土冒出,最終導致支護結構全部倒塌.僅加固費就增加投資30萬元(原支護結構費80萬元),工期延長2個月.經(jīng)對管涌計算知,支護樁嵌入深度需7m。 (3)安全系數(shù)偏小。許多基坑設計時,為單純追求造價,而忽略許多因素,使工程的安全系數(shù)偏小。如遇雨水或少量偶然的坑邊堆載,就導致基坑的失穩(wěn)。
3.3 未進行穩(wěn)定驗算
由很多工程事故可見,僅進行基坑支護設計或選擇一個方案是不行的,還必須進行穩(wěn)定驗算,以確?;拥恼w及局部穩(wěn)定,特別是軟土地區(qū)。
3.4 施工管理方面的問題
(1)嚴重超挖,不遵守分層分段開挖原則;(2)坑邊過量堆載;(3)管理混亂。
4、建議及對策
4.1 堅持分層分段開挖與支護的原則
一般情況下,邊坡破壞有一個從局部開始,逐漸擴大的過程.首先產(chǎn)生局部破壞的部位為突破點.當某部位土體應力達到或超過其強度時,突破點開始破壞,并引起周圍土體力學性質的變化和臨近部位應力的升值,使破壞面擴大.城市高層建筑的發(fā)展,使基坑深度日益增大,邊坡也越來越陡立(一般在80~90°).目前各種邊坡穩(wěn)定的理論計算模式都是在60°左右建立的,與陡立邊坡的初始受力狀態(tài)有較大差異.邊坡開挖后,破壞了原自然土體的三向受力狀態(tài),在開挖面附近產(chǎn)生一個高能區(qū).其中一部分能量傳給周圍土體,一部就成為使土體變形的動力.對近于直立的邊坡,若一次開挖深度太大,積聚的能量就很大,有可能成為破壞的突破點而產(chǎn)生塌方.所以施工中必須控制開挖面的長度與深度,并進行快速支護,使支護盡早發(fā)揮效能,達到控制和消滅破壞突破點的目的.分層分段開挖并支護有利于邊坡能量的釋放.前期開挖掘層段的能量有一部分通過錨體傳到土層較深部位,有一部分受已施工面板影響留在坡面淺層部位.當下一層段開挖后,就被后期開挖段吸收并釋放.因此,分層分段開挖并支護的施工方法也是一個能量釋放的過程,最后總的開挖能量留在坡面的較少,這對整個破面的穩(wěn)定是有利的。
邊坡層段開挖的大小應作為設計的重要內容,在分析土體力學性能、地下水和邊坡附加荷載分布的基礎上預測突破點可能產(chǎn)生的部位,這是劃分層段的重要依據(jù).據(jù)此繪出每一坡面的層段開挖圖,作為施工依據(jù),并在施工中根據(jù)具體情況進行調整。
4.2 信息反饋是基坑施工的重要組成部分
所謂施工過程中的信息反饋基本上指兩方面:一是指坡面開挖過程中對暴露出來的地質構造、地下水分布的變化及未知地下建筑物的信息反饋;二是指施工過程中對邊坡位移及應力監(jiān)測的信息反饋.其中,施工中發(fā)生側移有以下原因:(1)土力學的模糊性:土的層面結構多變,影響因素多,物理力學性能分散性大。其結構計算原理及各種參數(shù)取值有較大的模糊性,不可能一次計算到位。(2)外力作用下的變形。(3)施工階段的不穩(wěn)定性。
4.3 支護結構的革新
(1)從結構受力改變結構形式。閉合拱圈擋土、連拱式基坑支護,都是將平面結構改變?yōu)榭臻g支護結構,利用拱的作用,一方面減小土對樁的側向壓力,另一方面將結構受彎變?yōu)楣叭κ軌?,充分發(fā)揮混凝土的受壓特性,降低了工程費用。
(2)從施工方法上改變。樁墻合一地下室逆作法,是將基坑支護樁和地下室墻合在一起,將地下室的梁板作為支護,從地下室頂往下施工,地下室外墻也施工.它的優(yōu)點是節(jié)約投資,在地下水豐富、不易降低水位地區(qū),尚須作防水帷幕。
(3)發(fā)展新的支護方法。近年來,噴錨網(wǎng)支護法、錨釘墻法在工程中得到應用,并顯示了顯著的經(jīng)濟效益.它不要一根樁、一塊板、一根管、一根撐,完全拋棄了傳統(tǒng)法及其被動支護概念,以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度,變土體荷載為支護結構體系的一部分.它主動支護土體,并與土體共同工作,具有施工簡便、快速、及時、機動、靈活、適用性強、隨挖隨支、挖完支完、安全經(jīng)濟等特點。其工期一般比傳統(tǒng)法短30~60天以上,工程造價低10%~30%.支護最大垂直坑深18m,建筑淤泥基坑深達10m。
4.4 進一步研究基坑支護理論
可以看到,隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市現(xiàn)代化的進程,基坑工程的可靠性成為高層建筑亟待解決的問題.因此進一步探討基坑支護的方法和計算理論,尤其是新型支護方法的計算理論,乃為工程實際所急需。如噴錨網(wǎng)支護法、錨釘墻法。
4.5 探討基坑護壁搶險技術
如前所述,基坑工程的破壞率較高。因此,配合施工過程的監(jiān)測與信息反饋技術,進行基坑護壁搶險技術的探討非常必要.目前,發(fā)現(xiàn)基坑護壁失效,采用的方法是停止開挖或回填土方等,收效甚微。因此在支護設計或確定施工方案時,就必須考慮基坑護壁的搶險措施。如基坑護壁帷幕漏水化學灌漿搶險技術,具有簡單、經(jīng)濟??焖俸陀行У奶攸c,是目前基坑漏水涌砂最好的搶險補救方法。
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