深基坑開挖支護現狀分析

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1、存在的問題

深基坑開挖支護現狀分析

近年來,城市中的建築密度隨著城市現代化的推進而增大,隨著高層建築的不斷興建,深基坑開挖支護問題日益突出。因而深基坑開挖支護及對鄰近建築、道路及設施的影響日益為工程師們所關注,研究開發出許多好的措施.但是基坑開挖深度越來越深,開挖環境日益複雜,設計及施工人員經常遇到新的問題及新的挑戰,從而使基坑工程的成功率降低。尤其在上海、深圳等大城市,事故發生率更高。上海在一年之中就發生近四十例基坑事故,上海廣東路某基坑事故,導致交通主幹線廣東路下陷1.8m,致使各種地下管線產生嚴重破壞,煤氣洩露產生爆炸,當場薰倒二十多人,直接經濟損失達五千多萬元,造成了極壞的社會影響;98年深圳某基坑工程,出現了嚴重的塌方事故,幾名施工人員被埋,基坑周圍幾棟建築物出現嚴重破壞,轟動全國.本文通過對深基坑開挖支護現狀的分析,提出一些看法和建議,供設計和施工參考。

2、深基坑工程特點及現狀

(1) 基坑越挖越深。或為了使用方便,或因為地皮昂貴,或為了符合城管規定及人防需要,建築投資者不得不向地下發展.過去建1~2層地下室,即使在大城市也不普遍,中等城市更為少見.現在在大城市、沿海地區尤其是特區,地下3~4層已很尋常,5~6層也有。因此基坑深度多在10~16m間,在20m左右的也為數不少。

(2)工程地質條件越來越差。這一點在某些沿海經濟開發區較為突出。

(3)基坑周圍環境複雜。重要高層和超高層建築集中在人口稠密、建築物密集的地方,並緊靠重要市政公路。而此處原有建築結構陳舊,地上與地下管線密佈。因此,基坑開挖不僅要保證基坑本身的穩定,也要保證周圍的建築物和構築物不受破壞。

(4)基坑支護方法眾多。諸如人工挖孔樁,預製樁,深層攪拌樁,鋼板樁,地下連續牆,內支撐,各種樁、板、牆、管、撐同錨杆聯合支護,此外還有錨釘牆等。

(5)基坑工程的成功率較低。一旦基坑支護失效,常造成鄰近房屋、地下管線及道路的開裂,引發工程糾紛,甚至出現嚴重的破壞,造成重大的經濟損失及人員的傷亡。

3、深基坑工程事故的分析

由於深基工程的上述特點,使深基坑支護成為一個最感頭痛的工程難題.通過工程事故例項的調查分析,對其原因提出如下看法:

3.1 設計方案失誤

(1)方案選擇錯誤.此類工程事故出現較多,如濟南某大廈工程,位於繁華市區,地上23層,地下3層,基坑深12m,場地狹窄,東、南、北三面距建築物較近.施工單位提出,採用大直徑灌注樁,設一土層錨杆,樁頂設混凝土圈樑的樁錨支護體系,需費用約100萬元.建設單位提出,部分採用φ800懸臂灌注樁,部分採用φ150鋼管懸臂樁,部分放坡方案,費用40萬元.結果按建設單位方案:西側採用1∶0.3放坡.東、南、西北澆築C30的φ800懸臂灌注樁57根,@1800,樁長18m,懸臂12m,入坑底6m.北部用φ150鋼管懸臂樁7根,@1000,樁長15m,懸臂12m,入坑底3m.結果幾次斷樁,塌方來勢凶猛,均在瞬間發生,共造成坑內土方堆積3000m3,斷樁23根,樁傾斜2根,7根φ150鋼管歪倒.可見,基坑支護必需認真對待,絕不能為節省費用,隨便定個方案.經分析,原先施工單位提出的方案還是可行的,建設單位亂定方案,不科學辦事,結果是浪費了投資,拖延了工期,欲速則不達。

(2)實施方案與設計方案不符。

(3)止水帷幕力度不當。如南京交通銀行大樓,地上28層,地下室1層,基坑深6.7m.設計方案是:支護採用?800懸臂灌注樁,@1000,樁長14m,在樁頂設800×500mm圈樑,樁嵌入坑底8.8m;防水及降水在排樁背後設高壓旋噴混凝土,形成止水帷幕.坑東側42m 長,距房屋15m左右,採用1∶1放坡開挖.在坑內設3個深20m管井作為降水井。實施方案是:基坑加深0.7m至7.4m,樁長改為13m,樁嵌入坑底 5.6m.放坡面因場地限制改為1∶0.3~0.5。為搶進度,樁頂圈樑未施工即開始挖土,且一次挖到設計標高。基坑開挖後,東南角樁間出現大量湧泥和流沙,支護結構向基坑內側移位達20cm以上,樁後形成5~10cm地面裂縫,放坡地段滑移失穩,降水井失效,以至東南面的和平電影院嚴重開裂破壞,被迫停止拆除,北側湖南路路面開裂,被迫採用土層錨杆加固,直接經濟損失100多萬元。可見,不按原設計方案施工,灌注樁與噴射混凝土未形成止水帷幕是基坑事故的主要原因。

3.2 設計計算錯誤

(1)錨杆計算錯誤。如石家莊某高層建築,建築面積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,樁頂設帽樑,帽樑頂砌5.5m高 370磚牆作護牆,牆內有構造柱及壓頂圈樑.護壁樁設三道?130錨杆:第一道錨杆長15.5m,@2000;第二道錨杆長20m,@1500;第三道錨杆長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,施工管理人員發現基坑西部護壁樁間成片掉土,並有滲水現象,頂部磚牆外傾,頂部地面出現裂縫.9月15日西側北部有部分腰樑槽鋼脫落,部分錨杆螺母鬆動.施工人員將槽鋼補焊接上,擰緊螺母.在坑頂區域性挖土解除安裝.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、三層錨杆處,第一層錨杆從土中完全拔出,第二、三層錨杆錨頭拉脫,腰樑扭斷開.經分析計算,第一道錨杆的錨固長度需25.6~30m,第二道錨杆的錨固長度需22~25m。可見倒塌的主要原因是設計中完全拔出,第二、三層錨杆錨頭拉脫,腰樑扭斷開.經分析計算,第一道錨杆的錨固長度需25.6~30m,第二道錨杆的錨固長度需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.上海某工程基坑採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時未發生事故,但開挖到7m時,發生管湧,湧砂湧水.由於大量砂土冒出,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.經對管湧計算知,支護樁嵌入深度需7m。

(3)安全係數偏小。許多基坑設計時,為單純追求造價,而忽略許多因素,使工程的安全係數偏小。如遇雨水或少量偶然的坑邊堆載,就導致基坑的失穩。