某基坑工程事故原因分析和加固处理.pdfVIP

岩土工程界第 12卷第 4期施工经验 收稿日期 某 基 坑 工 程 事 故 原 因 分 析 和 加 固 处 理 郭建辉 (广东博意建筑设计院有限公司, 佛山528312) 摘要我国目前基坑 工程日益增多, 支护方案造价低、 施工速度快广受欢迎。本文通过对某基坑 出现位 移异常现象原因的分析, 提出了对该基坑 的加固处理方案。最终实测结果表明, 事故原因分析正 确, 加固方案可行。 关键词基坑 工程预应力管桩预应力锚索 中图分类号: TU473. 1文献标识码: A文章编号: 1009- 5098( 2009) 04- 0077- 03 基坑 工程为临时结构工程, 在保证其自身安全 和不影响周边环境的前提下, 工程造价越经济越好, 施工速度越快越受欢迎。最近, 部分基坑 采用了预 应力管桩加设预应力锚索的支护方案, 该方案具有 造价较低、 施工快速等特点, 受到有关各方的青睐。 如何做到动态设计、 信息化施工, 以保证基坑 本身及 周边环境的安全, 是基坑 工程的核心问题。本文通 过对采用上述支护形式的某基坑 事故进行分析, 并 提出了加固处理方案, 对类似工程问题的解决具有 一定的借鉴意义。 1 工程概况及地质概况 工程位于佛山市顺德区某镇, 基坑 支护平面图 如图 1所示, 基坑 北侧为港口路, 东侧为环城路, 其 余两侧为临时围墙。该工程设两层地下室, 场地周 边平整, 自然地面为 ? 0 . 00 , 基坑 挖深为 8 . 9 m。坊 地土层自上而下为: 杂填土层, 松散, 含少量建筑垃 圾, 厚 2 . 8 4 . 2m; 淤泥, 软塑 流塑, 饱和, 含有机 质, 夹杂粉细砂, 厚 3 . 3 10. 9 m; 粉质粘土, 可塑, 粘粒、 粉粒为主, 厚 1 . 2 11 . 5m; 中砂, 稍密 中密, 饱和, 厚 2 . 1 7 . 8m; 粘性土, 可塑 硬塑, 厚 11 . 2 25 . 3m; 其下为强、 中、 微风化花岗混合岩。该工程 典型的地质剖面如图 2所示, 场地土层参数依照地 质报告选取如表 1所示。 2支护设计方案及计算 由图 1 、 2可知, 该地下室外墙线距离周边的马 路及围墙较近, 场地内的淤泥最厚处达 10. 6m, 呈软 塑 流塑状态, 综合安全、 经济的因素, 支护方案采 用预应力管桩加两道预应力锚索方案, 预应力管桩 外侧设置一排搅拌桩止水, 剖面设计如图 3 、 4所示。 考虑本基坑 为临时性支护, 基坑 侧壁的安全等 级为二级, 根据图 2及表 1 , 可得图 3所示 1- 1剖 面, 抗倾覆安全系数 k1= 1 . 396; 图 4所示 2- 2剖面 为 k2= 1 . 412 。 在保证支护结构不产生破坏的前提下, 桩顶附 近第 n点的水平位移, 可用下式计算: $n= Xn Kn + $np- E n- 1 i= 1 Dn iXi+ $0+ tan Q0# yn ( 1) 上式中: Xn、 Kn为第 n点处的弹簧的集中力和土体 刚度, $np为在第 n点处外力作用下的位移, $0、 U0 为桩底处的水平位移和转角, yn是第 n点处的 y坐 标值。 表 1土层参数选取一览表 层号土类名称 层厚 /m 重度 /kN# m- 3 浮重度 /kN# m- 3 粘聚力 /kPa 内摩擦角 /b 与锚固体摩 擦阻力 /kPa 粘聚力 (水 下 ) /kPa 内摩擦角 (水下 ) /b 水土 计算 m 值 /MN# m- 4 杂填土3. 1018. 010 . 110 . 0010 . 0020. 010 . 0010 . 00合算2 . 00 淤泥10. 6016. 56 . 56 . 008 . 0010. 06 . 008 . 00合算1 . 08 细砂3. 6017. 57 . 5- - - - -35. 00 . 0030 . 00分算7 . 18 粘性土15. 0018. 58 . 5- - - - -40. 025 . 0018 . 00合算7 . 18 强风化岩55566合算6 122008- 10- 24 0. 0019.9 .- - - - -120. 00 . 002 . 001 . 9 77 施工经验 GEOTECHNICAL ENGINEER ING WORLDVo.l 12No . 4 对该工程, 以 1- 1剖面的钻孔 K16为例, 据文 献 1算得在地下室施工过程中桩身的弯矩包络图 及由 ( 1)式算得桩的水平位移包络图如图 5所示。 由图 5可知, 在基坑 整个施工过程中,剖 面桩身的最大弯矩为N#, 最大水平位移 为, 同样对于剖面其桩身弯矩及水平位 移也在允许的范围之内。 3实测位移及原因分析 基坑 施工过程中, 当开挖至第二道锚索位置以下 1- 1 184 . 7km 18mm2- 2 78 岩土工程界第 12卷第 4期施工经验 0 . 5m, 准备施工第二道锚索时, 桩身深层位移实测最 大值出现在观测点 g2点, 为 16mm; 当第二道预应力 锚索施工完毕后, 基坑 开挖至基坑 底时, 实测位移最 大值仍是观测点 g2点, 为 45 mm。另外在观测点 g2 处为电梯井 1 , 局部挖深为 2m, 距离支护桩边 2 m。 当电梯井开挖至井底时, 该处的实测位移量达到 73mm , 桩身出现明显的水平裂缝。出现上述险情 后, 马上对电梯井进行了回填土处理, 回填至标高 - 7 . 9 m , 同时基坑 顶部禁止车辆和行人通行。而在 其他位置当开挖至基坑 底时, 其桩身深层位移值约为 20 40mm。 是什么原因导致在观测点 g2处产生的位移远 大于计算值呢? 经分析, 笔者认为原因如下: ( 1)该区域靠近电梯井位置, 土台宽度仅为 2 m, 局部挖深 2 m, 需要考虑电梯井开挖时对支护 结构的影响; ( 2)对预应力锚索进行了抗拔力试验, 试验结 果表明, 锚索抗拔力满足设计要求, 但部分锚具夹片 质量达不到要求, 锚索预应力损失严重, 最大损失约 占总值的 20 % ; (3)围墙外侧为港口路, 车辆荷载较大, 超出原 设计值 20 kPa 。 考虑上述原因, 对该处按如下条件复核: 不考虑 支护管桩与电梯井开挖面之间 2 m宽土台的作用, 基坑 挖深取 10. 9 m; 取坑 顶超载为 40 kPa, 单根锚 索预应力取 240 kN。对该处的桩身弯矩及水平位 移进行计算如图 6所示。 由图 6可知, 在这种情况下, 桩身的最大弯矩为 238 . 9 kN# m, 远超过管桩桩身的抗弯承载力设计值, 从而 造 成管 桩 开 裂; 桩 身 的 最 大水 平 位 移 为 74 . 9mm, 与实测值较为接近。 4 加固方案及实测 在 1- 1剖面电梯井 1处, 基坑 加固方案如下: ( 1)当回填土面 - 7 . 9m处, 增设一排预应力锚 索, 两桩一锚, 每条锚索的预应力为 200 kN。锚索 张拉锁定后, 再进行开挖土方至电梯井底。 (2)基坑 顶部电梯井区域及其两侧 10m范围内 实施围蔽, 严禁车辆和行人的通行。 ( 3)对预应力损失严重的锚索进行了补张拉, 并更换锚索的夹片。 ( )加密对观测点的观测频率。 在加固方案的实施过程中,观测点桩身位移 又增大。目前本工程主体结构已经封顶, 地下 图 6g2观测点处桩身弯矩和位移包络图 结构施工再也没有出现过任何险情。 5结语 ( 1)该基坑 支护桩桩身位移过大的主要原因是 电梯井处超挖以及基坑 顶部荷载超出设计值, 部分 锚索的预应力损失过大, 没有达到设计要求。 ( 2)在基坑 工程中, 坑 顶堆载不宜过大, 更不宜 过于靠近基坑 边, 且应严禁超挖。 ( 3)该基坑 支护结构虽然产生的位移过大, 但 由于采用了动态设计、 信息化施工, 基坑 最终没有出 现大的问题。 参考文献 1中国建筑科学研究院.