深基坑开挖塌方原因分析及处理方法.doc

深基坑开挖塌方原因分析及处理方法王星华提要原定的施工方案存在缺陷以及施工环境隐伏的各种不利因素，促使“银园公寓”B2栋基坑边坡发生局部坍塌。该文通过分析和论证，总结教训，积累经验，为从事专业工程技术人员提供有益的参考资料。关键词深基坑边坡塌方信息施工法CAUSAL ANALYSIS OF THE WALL COLLAPSE IN THE DEEPFOUNDATION PIT EXCAVATION AND THE METHOD OF TREATMENTWang Xinghua(Overseas Chinese Estate Establishment and Development Corporation,Hunan provinc e)AbstractDue to the fact that there exist drawback in the original cons truction scheme and the various unfavorable factors hidden under the construction condit i ons,it impels the foundation pit slope of the No. B2 building at the Silver G ar denapartment to undergo a local collapsible falling. By analysis and demonstrat i on, summing up the lessons, accumulating the experiences, the paper affords bene ficial reference data for the engineering technicians devoting to related profes sions.Key wordsdeep foundation pit; slope; collapsible falling;information construction method1概述高层建筑的深基坑开挖在条件许可的情况下，可以采用放坡开挖以便节约资金。但在基坑开挖之前，要对施工现场的周边环境、水文及工程地质条件、施工期限、施工期间的气候变化等诸多因素进行详细的了解和论证。同时，在基坑开挖的过程中，仍然随时可能发生各种不可预测的情况，严重时可能导致边坡整体滑移、坍塌，甚至危及周边环境。湖南省长沙市“银园公寓”B2栋深基坑采用放坡开挖，基坑边坡局部发生坍塌，在资金和工期上均造成了一定的损失。认真分析塌方原因，为今后类似深基坑开挖积累施工经验，是本文的目的。2场地工程地质条件2.1工程概况中国银行湖南省分行“银园公寓”位于长沙市韶山北路263号，占地18998m2。其中B2栋为38层剪力墙结构职工住宅楼，该大楼地面以上35层，地下3层，基坑开挖深度9m，见图1。图1基坑平面2.2场地地质条件地貌单元属第四系(Q4)河流冲积阶地，地下水位距地表1.5m左右，基坑东侧边坡的地层及岩土力学参数见表1。表1土层力学参数编号地层名称天然含水量重度kN/m3压缩模量MPa变形模量MPacKPa()塌方后坡面土含水量%粉质粘土Qal19.810.04020粉质粘土(含卵石)Qal12.03522残积粘土Qel19.98.04018泥质粉砂岩3504032泥质粉砂岩22503基坑开挖原方案(1)基坑采用放坡开挖，参考规范要求，边坡平均坡度为10.86、边坡坡角=49，见图2。图2东边坡剖面(2)施工期正值盛夏，雨水较少。坑内采用积水井降水，井内积水直接引入城市下水道。计划施工期1个月。(3)B2栋12轴线距省湘剧院9层宿舍14m，基坑开挖边线离该宿舍外墙仅4.25m。其它三向的基坑边线和建筑物相距较远，不会对邻近建筑物造成危害。4施工情况及塌方原因(1)基坑挖至深度7.5m时，边坡基本上呈稳定状态，坑内的土质状况和地质报告基本吻合。在深度7.5m以下，泥质粉砂岩愈加坚硬，采用反铲挖掘机无法施工，施工现场的实际情况又不适宜采用爆破施工。由于没有及时调整施工方法，致使基坑已开挖的部分搁置近1个月。(2)东边坡开挖边线距湘剧院宿舍仅4.25m，湘剧院内主要通道经过这里，道路上过往车辆频繁。同时，湘剧院内建宿舍楼，在东边坡一侧堆放较多的建筑材料。这些外界因素造成的重压和震动，对边坡的稳定产生不利影响。(3)挖掘东边坡时，挖掘机铲斗碰断边坡边缘附近埋设的供水管，使水流渗入土体。经过抢修，仍有少量水渗漏。(4)沿东边坡外侧，在湘剧院道路下3.5m深处，有一条陶质下水管。由于东边坡土体蠕变，使陶质下水管受挤压破裂，大量生活污水渗入边坡土体。在基坑开挖前，没有对东边坡外侧的地下管道调查清楚，当边坡土体受水流浸蚀发生坍塌时，无法对险情及时作出正确的判断和迅速采取有效的措施。(5)东边坡土体发生坍塌时，起初拟定采用分段清除坍塌土方，逐段砌挡土墙的方案。但下水管破裂使水流急剧涌入坑内，塌方面不断扩大，使这一方案无法实施。塌方长达30m左右，约有600m3土体坍塌，塌方上口距湘剧院宿舍仅1m，并尚有发展趋势，情况十分危急。坍塌的边坡土体，形成短暂的相对稳定的自然坡角。而分段清除这些坍塌的土体，破坏了相对稳定的坡角，使塌方连续不断的扩大范围。因此，采用清除坍塌土体砌挡土墙的方法是不合适的。5抢险方案及支护措施根据实际情况，分析塌方原因，聘请专家咨询，按照信息施工法程序，进行抢险并对原方案作出修改。(1)勘查地下水管埋设情况，采用水泵把地下水管污水抽入临时设置的管道，对渗漏的供水管道重新铺设。(2)安排3台挖掘机在抗内和场内取土，堆垒在东边坡，并用机械分层辗压。经过三天三夜的紧急抢险，在东边坡筑好一条长50m，上宽3m、下宽12m的土坝。土坝临基坑面，用砂袋堆垒，加强土坝的稳固。(3)对仍有少量水流从砂袋缝隙渗入坑内，采用50钢管导流，集中后排入城市下水道。(4)沿东边坡上边缘道路一侧砌20cm高挡水墙，阻止地表水浸蚀东边坡土体。(5)沿东边坡被挤坏的陶质下水管全部更换成钢筋砼下水管，并在管壁外浇150mm厚钢筋砼包裹，防止外力挤压造成破坏。(6)为了继续完成7.5m深以下的土方施工，把基坑挖至设计标高，拟定在东边坡采用钢筋砼桩和锚杆的联合支护结构。锚定式支护桩计算条件及参数：取塌方地段的地层剖面为试算点，土层视同一层土，有关参数指标取加权平均值；考虑湘剧院9层宿舍基础附加应力及地面荷载的影响；考虑地下陶管破裂后水流沿垂直裂隙下渗产生鼓胀力的影响；按朗肯土压力理论计算；计算剖面及有关参数见图3。支护结构有关计算：拟设支护桩距湘剧院9层宿舍4m处，湘剧院9层宿舍对支护桩后土层某深度处产生附加应力；取条基宽b=1.2m，基础荷载qj=280kPa，扩散角=45，基础埋深1.2m，在深度5.2m处产生的附加应力q=33.5kPa；各深度处土压力强度和支点力TK见图4；支护桩采用人工挖孔桩，桩径1000mm，桩距2500mm，计算桩长13.3m。最大弯矩882kN/m。桩内配筋2120，其中迎土面半圆配1420，背土面半圆配720，箍筋10250，C25砼；在深度1.5m处桩间设2根锚杆，锚孔110mm，取安全系数1.4，锚杆水平抗拔力184.6kN，锚杆倾角15，要求锚杆抗拔力191kN，锚杆长度13.7m，采用28螺纹钢筋，M20砂浆注浆；挖孔桩采用跳孔施工，并同时监测湘剧院9层宿舍楼变形情况。图3计算简图及参数图4各深度处土压力强度和支点力(7)至此，按修改后的方案施工，东边坡险情得以控制，基坑开挖顺利完成。6结束语(1)信息施工法是一种动态的施工管理方法，它以施工过程中的信息为纽带，通过信息的采集、分析、反馈等环节，发现施工隐患，完善、优化施工方案，确保施工安全并经济合理。深基坑开挖涉及建筑工程和岩土工程等学科，边坡稳定受到诸多因素的影响。B2栋基坑东边坡环境复杂，施工难度较大，信息施工法在B2栋基坑开挖中没有引起足够的重视，东边坡土体的坍塌明确的验证了这一点。为了保证基坑开挖的安全和施工质量，对深基坑开挖采用信息管理法显得日趋重要。(2)在拟定B2栋基坑开挖原施工方案时，曾采用Taylor法验算基坑的开挖深度。Taylor法的计算原理是假定土体内聚力c不随深度变化，利用理论计算图表，分析边坡稳定。经验算，基坑理论允许开挖深度为12.9m，B2栋基坑实际开挖深度为9m。但是Taylor计算公式没有考虑气候、温度、边坡上边缘堆物、基坑长时间的搁置、破裂下水管排放污水对边坡土体产生的动水压力、过往车辆