浅谈深基坑事故原因分析及处理方法

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2012-10-10浏览：30次

　　摘要:深基坑是工程施工的一个难点，本文结合了工程实例,浅析了基坑事故产生的原因。提出了运用土钉以及锚杆结合支护处理深基坑事故的新方法。此方法能快速有效的控制基坑变形,加固险段。

　　关键词:深基坑;事故原因;处理方案

　　土钉墙技术是一项用于基坑开挖和边坡支护的土体加固技术。土钉支护工艺简单、施工速度快、成本低廉。作为一种新方法,因设计不当、施工不当或突发原因而造成的土钉支护事故屡屡发生。因此,选择合适的事故处理方案就显得尤为重要。下文将土钉和锚杆结合使用,发挥两者各自的长处,提出了利用土钉与锚杆联合支挡结构处理深基坑事故的新方法。

　　1、工程案例

　　某大厦基坑深7.5m，已进行基础施工;根据详勘报告提供的场地地质资料,场地内地层岩性特征见表1。基坑一侧采用土钉墙施工,原设计拟用4排土钉, 第一排土钉长度为10m,其他长度均为8.5m;水平与垂直间距均为1.5m。暴雨袭击后,此基坑突然坍塌。塌方区长23m,深约7m。已施工的2排土钉遭到破坏。地表出现了宽窄不一的裂缝,最大宽达8mm,宾馆出现了多条裂缝,最大宽度3mm。随后的监测结果表明,边壁的变形仍在发展。

　　表1场区内地层岩性特征

　　2、事故原因分析

　　1)设计的问题。该支护结构背面土压力取值偏低。在用朗肯土压力理论计算时,只有当支护结构向基坑内产生一定侧向位移后,方能使土压力降到朗肯土压力的水平。如果这种位移不能为建筑物所允许,则必须加以限制,结构上的土压力也随之变化。该工程不允许边壁产生过大的位移,采用主动土压力系数是不合理的, 应取静止土压力系数。

　　2)超挖。土钉支护作业的特点是紧跟开挖作业面,随挖随支,每层开挖的高度视地质条件而定。但在该工程中,开挖未按土钉支护作业的特点分层开挖,整个施工过程出现多次严重超挖现象,致使开挖的作业面自稳时间很短,在土钉未安设或未发挥作用之前,边壁已出现局部塌落,边壁整体位移超过了允许范围。

　　3)坡顶防水不良。宾馆门前水泥地坪下有两条雨水污水管,已有多处破裂,渗漏的水滞留在回填土中,下雨期间,大量渗漏水和雨水滞留在土体和坑内,致使该边壁土体含水量增大,土体力学强度降低,土的侧压力增大,土钉抗拔力降低,从而使边壁位移急剧增大,出现了滑移趋势。

　　4)土钉灌浆问题。工程所灌水泥浆液水灰比过大,浆液中的一部分水进入土体,使土的力学性质遭到破坏,产生湿陷并导致边坡滑移。

　　3、塌方险情治理

　　塌方当时,采取了一些现场应急措施:立即回填土方,截断水源,疏排积水和渗漏水,防止黄土湿陷发展,用编织布盖住整个塌方区域及破坏面,以免雨水引起更大塌方;加强变形观测,系统采用锚杆和土钉对塌方段进行加固处理。为了缩短工期,迅速有效地控制边壁位移,决定在原2排土钉之间增加1排预应力锚杆,在锚杆下方施工3排土钉。此方案整体稳定性好、工期短、造价低。

　　4、设计参数和计算

　　根据地质勘察资料,用条分法确定与最小稳定安全系数对应的最危险圆弧滑动面,并计算出各层的土压力。

　　1)锚杆设计。锚杆锚固长度Lu计算公式为:

　　锚杆钢筋截面积As计算:

　　其中:

　　式中d为土钉钻孔直径,mm;γ0为基坑侧壁重要性系数;fg为钢筋强度标准值,kPa;qs为土体与锚固体极限摩阻力标准值,取qs=40;eak为基坑水平荷载标准值,kPa;Sx为土钉行距,m;Sy为土钉列距,m;α为土钉与水平面夹角,(°)。

　　2)土钉设计。土钉长度L按下式计算:

　　式中m为经验系数,取0.6至1.0;H为土坡的垂直高度,m;S0为止浆器长度,m。土钉行Sx、列距Sy满足:

　　式中K1为注浆工艺系数,取1.5至2.5。本工程实际取值:Sx=1.5m,Sy=1.4m。土钉直径按下式计算:

　　式中Ei为第i列单根土钉支承范围内土压力;fy为单根土钉抗拉强度设计值;土钉钻孔直径:d=150mm;与水平面夹角:α=15°。整体稳定安全系数计算公式如下:

　　式中Ci为第i条块滑面处的粘聚力;N;Li为第i条块滑面的长度,m;Wi为第i条块的质量,kg;φi为第i条块的内磨擦角,(°);Trj锚杆的锚固力,N;θi为第i条块滑动面的倾角,(°)。

　　将本工程地质钻探揭示的土质参数、基坑挖深、附加荷载、土钉和锚杆参数代入式上式进行计算,其结果为:整体稳定安全系数1.8。土钉注浆材料为强度C20的微膨胀水泥砂浆,膨胀剂掺量为水泥用量的0.1‰至0.3‰;喷射混凝土面板钢筋为8@200mm; 喷射混凝土面板混凝土强度为C20;喷射混凝土面板厚度为100mm。新设计的方案中,由于距地面1.0m左右的地层,填土比较松散,难以成孔,所以采用人工打入土钉的加固方式。第二排为锚杆,长度为18m,自由段长度6m,锚固段长度12m;第三、四、五排均为土钉,长度分别为:12、9、9m。钻孔直径150mm,倾角15°。

　　5、加固效果

　　在发生塌方之后,在边坡壁及宾馆布设了多个观测点。由观测结果可知,随着施工的进展,边坡变形逐步得到了控制;当所有锚杆施工完后,宾馆墙体裂缝上所贴的测试纸条没有再发生断裂,裂缝宽度无变化,水泥地坪上的测试纸条则已松弛,各点的沉降值也趋于稳定。所有施工完成后,边坡稳定,虽又经历了两场暴雨, 边坡均无明显位移,宾馆裂缝也没有再发展。

　　6、结语

　　1)预应力锚杆能有效控制边坡变形,对边坡变形要求较严时,使用土钉与锚杆联合支挡结构是行之有效的。

　　2)由于土钉支挡结构上部变形大,控制基坑的整体变形时,把锚杆设在上部效果最好。

　　3)土钉与锚杆联合支挡结构具有变形小、稳定性好、工期短、造价低等特点,可在边坡工程中广泛应用。

　　参考文献:

　　[1]程良奎,张作嵋,杨志银.岩土加固技术[M].

　　[2]林宗元.岩土工程治理手册[M].

　　[3]曾宪明,等.土钉支护设计与施工手册[M]

《浅谈深基坑事故原因分析及处理方法》

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