深基坑事故PPT课件.ppt

钱江新城综合项目二期 深基坑工程事故启示 华润新鸿基 杭州 房地产有限公司 钱江新城二期项目管理部二 一一年十二月 一 深基坑的概念及特点二 深基坑工程事故类型及处理措施三 二期项目土方开挖阶段事故预防四 深基坑工程事故预防及处理五 深基坑工程事故案例分析六 深基坑工程事故启示 一 深基坑的概念及特点 危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知 规定 一般深基坑是指开挖深度超过5米 含5米 或地下室三层以上 含三层 或深度虽未超过5米 但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程 本规定所称深基坑工程 包括工程勘察 围护结构设计 围护结构施工 地下水控制 基坑监测 土方挖填等内容 1 深基坑的概念 1 深基坑工程具有很强的区域性岩土工程区域性强 岩土工程中的深基坑工程区域性更强 如黄土地基 砂土地基 软粘土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中 基坑工程差异性很大 因此 深基坑开挖要因地制宜 根据本地具体情况 具体问题具体分析 而不能简单地完全照搬外地的经验 2 深基坑工程具有很强的个性深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关 还与基坑相邻建筑物 构筑物及市政地下管网的位置 抵御变形的能力 重要性以及周围场地条件有关 因此 对深基坑工程进行分类 对支护结构允许变形规定统一的标准是比较困难的 应结合地区具体情况具体运用 2 深基坑工程的特点 3 基坑工程具有很强的综合性深基坑工程涉及土力学中强度 或称稳定 变形和渗流3个基本课题 三者融溶一起需要综合处理 有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾 有的土中渗流引起土破坏是主要矛盾 有的基坑周围地面变形是主要矛盾 深基坑工程的区域性和个性强也表现在这一方面 同时 深基坑工程是岩土工程 结构工程及施工技术相互交叉的学科 是多种复杂因素相互影响的系统工程 是理论上尚待发展的综合技术学科 4 深基坑工程具有较强的时空效应深基坑的深度和平面形状 对深基坑的稳定性和变形有较大影响 在深基坑设计中 要注意深基坑工程的空间效应 土体蠕变体 特别是软粘土 具有较强的蠕变性 作用在支护结构上的土压力随时间变化 蠕变将使土体强度降低 使土坡稳定性减小 故基坑开挖时应注意其时空效应 5 深基坑工程具有较强的环境效应深基坑工程的开挖 必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变 导致周围地基土体的变形 对相邻建筑物 构筑物及市政地下管网产生影响 影响严重的将危及相邻建筑物 构筑物及市政地下管网的安全与正常使用 大量土方运输也对交通产生影响 所以应注意其环境效应 6 深基坑工程具有较大工程量及较紧工期由于深基坑开挖深度一般较大 工程量比浅基坑增加很多 抓紧施工工期 不仅是施工管理上的要求 它对减小基坑变形 减小基坑周围环境的变形也具有特别的意义 7 深基坑工程具有很高的质量要求由于深基坑开挖的区域也就是将来地下结构施工的区域 甚至有时深基坑的支护结构还是地下永久结构的一部分 而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构 所以 必须保证深基坑工程的质量 才能保证地下结构和上部结构的工程质量 创造一个良好的前提条件 进而保证整幢建筑物的工程质量 另一方面 由于深基坑工程中的挖方量大 土体中原有天然应力的释放也大 这就使基坑周围环境的不均匀沉降加大 使基坑周围的建筑物出现不利的拉应力 地下管线的某些部位出现应力集中等 故深基坑工程的质量要求高 8 深基坑工程具有较大的风险性深基坑工程是个临时工程 安全储备相对较小 因此风险性较大 由于深基坑工程技术复杂 涉及范围广 事故频繁 因此在施工过程中应进行监测 并应具备应急措施 深基坑工程造价较高 但有时临时性工程 一般不愿投入较多资金 一旦出现事故 造成的经济损失和社会影响往往十分严重 9 深基坑工程具有较高的事故率深基坑工程施工周期长 从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程 常常经历多次降雨 周边堆载 振动等许多不利条件 安全度的随机性较大 事故的发生往往具有突发性 深基坑工程除通常具有区域性 个性 综合性 风险性等特点外 当前我国各大城市深基坑工程更突出了以下几个特点 近即深基坑离周边的环境保护对象近 由于城市的改造与开发 基坑四周往往紧贴各种重要的建 构 筑物 如轨道交通设施 地下管线 煤气 水 电 通讯管道等 隧道 防汛墙 天然地基民宅 古建筑 大型建筑物等 环境保护已成为突出问题 设计或施工不当 均会对环境造成不利影响 深随着地下空间的开发利用 基坑越来越深 如无锡恒隆广场基坑深近27m 上海中心深基坑30m 均已挖入了承压水层 特别是在软土地区 对设计理论与施工技术都提出的更难的要求 二期项目平均开挖深度为18 3m 最大挖深为25 9m 整体三层地下室 局部有夹层 大基坑的规模与尺寸越来越大 目前随着我国高铁及地铁的迅猛发展 现在许多大城市的高铁站前广场下均修建或计划修建与地铁及汽车公交的地下换乘空间 如虹桥枢纽 天津西站 南京南站 济南西站等 均有大规模地下空间的开发 上海招商银行信用卡中心工程基坑面积达81000m2 无锡恒隆广场基坑面积35000m2 这类基坑在支护结构的设计中 特别是支撑系统的布置 围护墙的位移及坑底隆起的控制均有相当的难度 二期项目基坑面积约39000平方米 基坑周长约855米 紧即场地紧凑 市区大规模的改造与开发 其中不少以土地出让形式吸引外资 内资开发 为充分利用土地资源 常要求建筑物地下室做足红线 场地可用空间小大大增加了施工难度 这必须通过有效的资源整合才能顺利实现 二期项目地下室距离外墙用地红线3 5米 二 深基坑工程事故类型 基坑工程事故类型很多 在水土压力作用下 支护结构可能发生破坏 支护结构型式不同 破坏形式也有差异 渗流可能引起流土 流砂 突涌 造成破坏 围护结构变形过大及地下水流失 引起周围建筑物及地下管线破坏也属基坑工程事故 粗略地划分 基坑工程事故形式可分为 1 周边环境破坏 围护结构变形过大或地下水位降低造成周围路面 建筑物及地下管线破坏事故 2 支护体系破坏 主要包括 墙体折断 整体失稳 基坑踢脚隆起破坏 锚撑失稳 3 渗透破坏 土体渗透破坏 流土 管涌 突涌 1 周边环境破坏 支护结构变形引起的沉降在深基坑工程施工过程中 会对周围土体有不同程度的扰动 一个重要影响表现为引起周围地表不均匀下沉 从而影响周围建筑 构筑物及地下管线的正常使用 严重的造成工程事故 引起周围地表沉降的因素大体有 墙体变位 基坑回弹 隆起 井点降水地层固结 抽水造成砂土损失 管涌流砂等 在这些因素中又以前三种为主 因此如何预测和减小其所引起的地面沉降为基坑工程界的一个重要课题 基坑降水引起的沉降在深基坑开挖过程中 降低地下水位过大或围护结构有较大变形时 可能会引起基坑周围地面沉降 若不均匀沉降过大时 还有可能引起建筑物倾斜 墙体 道路及地下管线开裂等严重问题 2010年1月南宁市中兴街路面开裂 2010年4月广州市中山三路路面开裂 工程实例 2010年5月深圳地铁5号线太安站基坑施工引起居民楼裂缝 工程实例 2010年8月上海逸虹景苑小区楼房开裂 工程实例 2 支护体系破坏 由于施工抢进度 超量挖土 支撑架设跟不上 是围护体系缺少大量设计上必须的支撑 或者由于施工单位不按图施工 抱侥幸心理 少加支撑 致使围护体系应力过大而折断或支撑轴力过大而破坏或产生大变形 2 1围护体系折断 2008年苏州某基坑事故 工程实例 工程实例 2008年杭州地铁地下连续墙折断破坏 工程实例 2011年杭州基坑围护桩折断 基坑开挖后 土体沿围护墙体下形成的圆弧滑面或软弱夹层发生整体滑动失稳的破坏 2 2围护体整体失稳模式 2 3围护体踢脚破坏模式 由于基坑围护墙体插入基坑底部深度较小 同时由于底部土体强度较低 从而发生围护墙底向基坑内发生较大的 踢脚 变形 同时引起坑内土体隆起 某基坑发生 踢脚 破坏 工程实例 在地铁车站那样的长条形基坑内区放坡挖土 由于放坡较陡 降雨或其他原因引致滑坡 冲毁基坑内先期施工的支撑及立柱 导致基坑破坏 2 4坑内土滑坡 使内支撑失稳 2009年杭州地铁1号线凤起路站基坑内土体滑坡及支撑体系破坏 工程实例 在饱和含水地层 特别是有砂层 粉砂层或者其他的夹层等透水性较好的地层 由于围护墙的止水效果不好或止水结构失效 致使大量的水夹带砂粒涌入基坑 严重的水土流失会造成地面塌陷 3 1基坑壁流土破坏 3 土体渗透破坏 止水帷幕渗漏 桩间流土 地面塌陷 宁波某基坑发生流土与地面塌陷 工程实例 由于对承压水的降水不当 在隔水层中开挖基坑时 当基底以下承压含水层的水头压力冲破基坑底部土层 发生坑底突涌破坏 3 2基坑底突涌破坏 上海某基坑坑底内发生承压水突涌 工程实例 在砂层或粉砂底层中开挖基坑时 在不打井点或井点失效后 会产生冒水翻砂 即管涌 严重时会导致基坑失稳 3 3基坑底管涌 湖南浯溪水电站二期基坑出现管涌 工程实例 以上基坑工程事故 只是从某一种形式上表现了基坑破坏 实际上基坑工程事故的表现形式往往具有多样性 有一个连锁效应 表现的形式也呈多样性 所以基坑工程事故发生的原因往往是多方面的 具有复杂性 4 处理措施 4 1周围管线处理措施 4 2基坑内边坡失稳应急措施1 在失稳边坡外侧卸载或在内侧回填 稳定边坡 2 在坡脚设置排水明沟和集水坑 设置大功率水泵抽水 对相邻开挖的土层的坡面上采用钢丝网水泥砂浆抹面的方法进行护坡 3 在失稳的深坑周围打设井点进行降水 4 在深坑周围和坑内进行注浆加固 5 加设支撑 4 3基坑开挖引起坑底隆起失稳基底隆起失稳主要是基坑内支护体系未进稳水层 同时由于坑内外水头高差引起坑底土体的隆起 避免基底隆起失稳的措施有 1 基坑开挖前应进行预降水 时间不少于三周 坑底加固区以上土体须满足挖土要求 坑底加固区以外范围要求降水后水位离坑底0 5 1 0米 含不作封底加固处理的落深区 基坑开挖至基底后继续进行降水 确保地下水位位于落深区基底以下不小于1 0米 2 基坑周围地区做好排水工作 围护结构周边一定距离设置排水明沟 防止雨水流入基底 保证基底土体干燥 3 加强基坑监测 及时发现隐患 4 底板分区分块浇注混凝土 尽量减少坑底暴露的时间 5 对落深超过2m深度的局部深坑进行加固处理 深坑边采用高压旋喷桩作为坝体 同时采用高压旋喷桩对坑底进行封底 高压旋喷桩直径800mm 相邻桩间搭接长度为200mm 采用P42 5级普通硅酸盐水泥 水泥用量550kg m3 水泥 粉煤灰 1 0 3 水泥浆液水灰比为0 8 6 一旦发生坑底隆起失稳必须及时启动应急预案 应急领导小组组长统一指挥 组织人力 物力采取有效措施进行处理 7 应采用以下处理措施 4 4围护体系渗水 漏水的应急处理 4 5基坑变形过大的应急处理 4 6管涌的应急处理 4 7其他事项的处理 三 二期项目土方开挖阶段事故预防 地下室阶段较大危险源分析 1 危险源分析 恶劣天气雨天影响 地下室积水 雨天影响 坑外人行道坍塌 土体滑坡 挖断市政给水管网 承压水管涌 承压水管涌处理 针对以上危险源从人员管理 应急程序 物资保证上落实到位 材料 人员 机械 各类设备物资完善 发生险情应急流程随即启动 基坑降水未到大面积开挖面以下1 5m 约 17 9m 明排水结合 后果 土方不能开挖到位 开挖面流砂 深坑不能成形底板钢筋施工前 需封堵的疏干井未及时封闭 需留置的数量不满足要求后果 影响施工进度 可能底板抗浮不够坑外降水深度达不到要求或过深后果 影响基坑支护稳定性或造成室外沉降偏大 勘探井未封密堵实 承压水顶局部位置不透水层及上部覆土厚度不足 后果 发生承压水击穿 管涌 坑底土体凸起 影响基坑安全降水过程中遇到流沙或降水过程中水位迟迟不下后果 降水效果不明显 影响开挖 2 基坑降水注意事项 3 围护体系注意事项止水帷幕渗漏 除去围护桩侧土体并引流 快干水泥或喷浆处理 后果 引起流沙止水帷幕流砂 小 除去围护桩侧土体并插入引流管 麻袋或其他之材料封堵流砂 表面挂钢筋网片喷浆 必要时注浆 止水帷幕流砂 大 立即土方回填至坑外水位标高以上并压实 注浆 基坑侧壁管涌 立即土方回填至坑外水位标高以上并压实 注浆 后果 引起基坑边坍塌 围护桩露筋 除去围护桩土体 严重的喷浆或喷射混凝土处理 一般情况下砂浆或细石混凝土封闭 后果 围护桩破坏 基坑失稳 4 开挖总体原则结合基地周边的场地条件和现有出口情况 目前考虑钱江路出入口作为主要出土和材料运输通道 民心路上利用万象城非营业期间设置一个出入口 供挖土期间使用 同时根据栈桥的平面布置及每层的出土量要求 基坑土方采取基本盆式开挖 首层土方采用大开挖方式 第二层土方设土坡道由挖机直接下坑 采用盆式开挖 第三层 第四层土方开挖时 采用栈桥坡道和二级土坡道下到基坑 塔楼等深坑区域第五层采用小挖机配合长臂挖机进行开挖和转土 严格实行 分层分块 留土护壁 限时开挖支撑 的原则 同时遵循 开槽支撑 先撑后挖 分层开挖 严禁超挖 深基坑开挖基本要求 5 开挖工况先施工围护桩顶部压顶梁 并进行混凝土养护 当压顶梁混凝土强度达到80 之后 开挖至第一道支撑底标高 施工第一道水平内支撑及其压顶梁 并进行混凝土养护 当第一道水平内支撑及其压顶梁的混凝土强度达到80 设计强度之后 开挖至第二道支撑底标高 施工第二道水平内支撑及其围檩梁 并进行混凝土养护 当第二道内支撑及其围檩梁混凝土强度达到80 之后 开挖至第三道支撑底标高 施工第三道水平内支撑及其围檩梁 并进行混凝土养护 当第三道内支撑及其围檩梁混凝土强度达到80 之后 分层分块挖土至坑底标高 最后30cm土方应人工开挖 严禁超挖 挖土至坑底24小时内须施工完成素混凝土垫层 素混凝土垫层应延伸至围护体边 并抓紧施工承台及基础底板 6 开挖前的准备工作 每层土开挖前降水至开挖面以下1m 挖土前检查降水情况是否符合挖土条件 查看降水记录表 复核水位情况 开挖面及坑内外设明沟排水是否顺畅 集水井位置及相关水泵是否到位 查看坑内外排水沟及水泵运行情况 坑外排水是否顺畅 复核挖土标高 分层开挖 查看各区域立柱桩位置 明确位置并予以标明 挖机指挥到位 对挖机作业人员进行技术交底书面形成记录 按方案执行 各类资源准备是否到位 首层开挖前对变形监测进行一次小结 并在第一道支撑开挖前完成一次初读数 以便实际掌握盆边土开挖阶段的变形情况 土体坡道要求 土体坡道坡度要满足要求 坡道宽度应不小于10米 坡道土质应压实 在每道支撑混凝土强度达到设计要求前不得开挖下一层土方 在本工程中 由于基坑形式的优势 可以在支撑养护期间开挖中心区域土方 中心区域开挖完成时 周边支撑基本达到强度即可进行下层土方开挖 节省施工工期 7 开挖前的准备工作 挖土车辆应进行限速要求 行车导向指示 转弯处反光镜位置应明确 土方运输道路要保证畅通 栈桥荷载控制应进行量化管理 钢筋 钢结构 模板 木方堆放范围高度应明确 周边坡顶荷载控制不得超出20KN M2 临时用电应满足工程要求 专人管理 防护措施到位 同时应明确双电源回路的切换是否到位 尤其是降水电源的供应 各类防护措施到位 尤其是变压器 临时通道 电箱 下坑马道 周边围护措施 将存在的安全隐患督促整改到位 各类操作人员持证上岗情况 现场人员与持证人员是否一致 各类机械是否满足使用要求 防护措施是否到位 各类管理制度是否到位 各类机械操作规程是否明确 检查应急体制及应急物质是否具有可操作性 8 开挖过程中的注意事项土方开挖过程中 24小时应有专人观察止水帷幕有无渗漏水现象 若发现有渗漏水现象 应立即采取有效措施引水 堵水 并应及时通知有关各方 采用机械挖土方式时 严禁挖土机械碰撞支撑 立柱和围护桩 注意查看支撑立柱桩的保护措施 影响基坑稳定性安全 应控制坑内开挖土坡高差及坡度 防止坑内土体滑坡 坡度不下于1 8 立柱四周土体应对称均匀开挖 注意查看围护桩下部桩体的成桩质量 有无大面积漏筋 夹泥 发现后要及时上报 并暂缓作业 处理后经各方同意后再行实施开挖 注意查看钢立柱的垂直度 偏差超出规范要求时应及时汇报 偏差过大 超出30cm 垂直度超出2 时应暂缓作业 及时上报请各方处理加固 对垂直度超出偏差的立柱 注意加强监测的管理 定期复测 原则上至少每天观测一次 8 开挖过程中的注意事项挖土机械不得直接压在砼支撑上 如需在支撑梁上通行 必须在支撑两侧填土 且填土高出支撑梁顶300mm以上 再在填土上面铺路基板 严禁在底部掏空的支撑构件上行走与操作 挖至第四层土方时 严禁挖机强行作业 注意不要挖断工程桩 开挖及钢立柱破除时注意格构柱底是否在基底以下 特别注意格构柱失稳 开挖时发现较大水流 流砂现象及时报告 特别注意降水井和勘探井旁 防止管涌 注意及时查看挖土过程中是否有土体滑移或隆起现象 发现时及时报告 注意查看周边地表裂缝情况 出现裂缝应及时报告 9 支撑施工在挖土过程中合理安排土方开挖施工和支撑的施工 保证支护体系的均匀 对称受力 必须坚持 先撑后挖 的原则进行开挖 在对称 间隔的前提下 待上道支撑体系达到设计强度的要求后 开挖至第二道钢筋混凝土支撑底标高 施工下道支撑 为尽快提升支撑强度 减小地围护结构变形 可采取加入早强剂及提高混凝土强度等级的方法水平支撑施工时 支撑进行分区施工 土方开挖分块边线与钢筋混凝土支撑的施工缝留设位置相结合 土方开挖的顺序与局部支撑体系的形成相结合 做到随挖随撑 确保分块土方开挖的时间与支撑施工时间控制在设计允许范围内 以控制基坑及周边环境的变形 支撑施工首先将角撑形成 尽快形成对撑的原则进行 10 栈桥荷载控制钢筋堆场车间承载力控制周转材料堆场承载力控制混凝土搅拌车承载力控制土方车承载力控制钢筋堆放注意事项运输车注意事项其他注意事项 11 基坑监测基坑属于一级基坑 委托第三方监测 但总包仍负有监测责任 尤其是周边环境及建筑物沉降 围护桩顶沉降 地下水位监测 支撑立柱沉降情况 监测报警值 11 基坑监测 围护桩顶位移 沉降观测点 目前没有做 沿围护桩周边按25m间距设置一个监测点 基坑中部 阳角处应布置监测点 且每边监测点不宜少于3个 立柱竖向位移监测点 目前没有做 立柱竖向位移监测点宜布置在基坑中部 多根支撑交汇处 施工栈桥下 地质情况复杂处的立柱上 监测点不宜少于立柱总根数的10 且不应少于5根 周边管线监测 目前没有做 沿道路布置有给水管 污水管 通讯光缆 路灯线 电缆线等 管线观测点布设在管线接头处 各测点距离20m 如果管线较复杂 测点距离可适当加密 地下水位观测点 目前没有做 基坑水位观测点布置在止水外侧约2 4m位置 基坑四周设置17个观察井 每侧设置四个 11 基坑监测 11 基坑监测 监测频率总包首先测得初始数据 在土方开挖时以每天一次对以上监测点进行观测 如发现监测数据异常或突变 变化速率偏大胡变化速率极小 则适当加密或减少监测频率 底板浇筑完成后 逐渐减少监测次数 平均每周1 2次 3 4周后 情况稳定 监测频率可降低为每月1 2次 监测数据及时呈报各方 11 基坑监测 12 周边管线的保护 四 深基坑工程事故预防及处理 1 深基坑工程事故的调查与分析对103项深基坑工程事故的调查 见表 中可以看出 过去几年间我国深基坑工程事故率比较高 造成了很大的经济损失 基坑工程故故原因统计表 序号发生事故的主要原因发生次数占总数的比例 1工程勘察的失误32 9 2基坑设计失误3534 0 3荷载取值错误54 9 4水处理不当2221 4 5支撑结构失稳43 88 6锚固结构失稳77 0 7忽视基坑稳定性65 8 8施工方法错误54 9 9工程监测失误10 97 10工程管理失误87 76 11相邻施工影响54 9 12肓目降低造价21 9 首先 从上表可以看出 由于设计不当造成深基坑事故的达35项 占34 如果再包括荷载取值 忽视基坑稳定性等与设计有关内容综合在一起 共46项 占被调查总数的45 因此抓好基坑工程方案审议 由有经验 有资质单位承担设计是取得工程成功的关键 其次 由于施工管理 监测 相邻基坑的影响 支护结构安装不当等诸多因素合在一起 引发事故32项 占被调查事故的30 为了确保质量 由有资质单位承担基坑工程施工也是不容忽视的重要问题 由于水处理不当 如止水 降水 排水等 引起工程事故22项 占被调查总数的22 尤其是在软土地基 这更是十分敏感的重要因素 最后 属于工程勘察方面的有3项 占3 也要引起工程勘察部门注意 2 深基坑工程事故的处理及预防措施 1 悬臂式支护结构过大内倾变位 可采取坡顶卸载 桩后适当挖土卸载或人工降水 坑内桩前堆筑砂石袋或增设撑 锚结构等方法处理 这是支护结构设计不当 随便取消桩顶连梁 锚杆 施工地面荷载过大等因素引起的 为了降低桩后地面荷载 基坑周边应严禁搭建施工临时建筑或库房 不得堆放建筑材料及弃土 不要停放大型施工机具和车辆 施工时机具不得反向挖土 不得向基坑周边泼倒生活及生产用水 坑周地面须进行防水渗入的处理 有内撑或锚杆支护桩墙发生较大的内凸变位 首先要在坡顶或桩墙后卸载 坑内停止挖土作业 适当增加内撑或锚杆 桩前堆筑砂石袋等方法处理 这是撑锚结构数量过少 布置不当所致 2020 3 20 71 4 未设止水幕墙或止水墙漏水 流土 坑内降水开挖 造成坑周地面或路面下陷和周边建筑物倾斜 地下管线断裂等 事故发生后 首先应立即停止坑内降水和施工开挖 迅速用堵漏材料处理止水墙的渗漏 坑外新设置若干口回灌井 高水位回灌 抢救断裂或渗漏管线 重新设置止水墙 对已倾斜建筑物进行纠倾扶正和加固 防止其继续恶化 同时要加强对坑周地面和建筑的观测 以便继续采取有针对性的处理措施 在水位高地区基坑开挖时 应进行防水处理 方可开挖 坑外也可设回灌井 观察井 保护相邻建筑物 基坑发生整体或局部土体滑塌失稳 首先应在可能条件下降低土中水位和进行坡顶卸载 加强未滑塌区段的监测和保护 严防事故继续扩大 这是忽视基坑整体稳定和信息施工的结果 对欠固结淤泥土 软粘土或容易失稳的砂土 应根据整体稳定验算 采用预先加固措施 防止土体失稳 7 设计安全储备不足 桩入土深度不够 发生桩墙内倾或踢脚失稳 首先要停止基坑开挖 在已开挖尚未发生踢脚失稳段 在坑底桩墙前堆砂土袋或土料反压 同时对桩顶适当卸载 再根据失稳原因进行被动区土质加固 采用注浆 旋喷桩等 也可在原挡土桩内恻补打短桩等 6 桩间距过大 发生流砂 流土 坑周地面开裂塌陷 应立即停止挖土 采取补桩 桩间加挡土木板 利用桩后土已形成的拱状断面 用水泥砂浆抹面 或挂铁丝网 有条件时可配合桩顶卸载 降水等措施 采取混凝桩支护结构时 桩间距一般不宜大于2d 桩径 灌注桩径不宜小于500mm 挖孔桩径不宜小于800mm 5 施工单位偷工减料 弄虚作假 支护结构质量低劣 引发基坑事故 首先要停止挖土 降水 再根据基坑深度 土质和水位等条件采取补桩 注浆或其他加固手段 预防措施是 严格执行施工监测制度 由有资质单位承担施工任务 10 对已侵入相邻场地或建筑物下影响施工或基础安全的锚针 应在确保安全条件下 分别情况 采取人工切断 机械抓斗铲除等方法处理或采用可拆卸锚杆 9 对于较大面积的基坑 由于水浮力和地基回弹反力作用使基础底板上凸 开裂 甚至使整个箱基础上浮 工程桩随底板上拔而断裂以及柱子标高发生错位 处理方法 在基坑内或周边进行深层降水 由于土体失水固结 桩周发生负摩擦下拉力 迫使桩下沉 同时降低底板下的水浮力 并将抽出的地下水回灌箱基内 对箱基底反压使用使其回落 首层地面以上主体结构要继续施工加载 待建筑物全部稳定后再从箱基内抽水 处理开裂的底板后方可停止基坑降水 8 基坑内外水位差较大 桩墙未进入不透水层或嵌深度不足 坑内降水引起土体失稳 处理方法 首先停止坑内开挖 降水 必要时灌水反压或堆料反压 管涌 流砂停止后应通过桩后压浆 补桩 堵漏 被动区土质加固等措施加固处理 预防措措是 基坑开挖前应补做地质勘察 查明不透水层分布情况 应确保挡水桩墙进入不透水层1m以上 13 在有较高地下水位场地 错误地采用喷锚 土钉墙等护坡加固措施 由于基坑开挖使加固土体边坡大量滑塌破坏 首先应停止开挖 有条件时 应进行坑外降水 无条件坑外降水时 应重新设计 施工支挡结构 包括止水墙 然后方可进行基坑开挖施工 12 因基坑土方超挖引起支护结构损坏 内暂时停止施工 回填上方或在桩前堆载 保持支护结构稳定 再根据实际情况 采取有效措施处理 11 为防止两相邻基坑施工互相影响 应加强现场施工监测和双方协凋工作 对因施工振动引起支护结构或工程桩倾斜 断裂等破损时 首先应停止施工或限制施工振动影响 对破坏的支护桩采取有效处理措施 五 深基坑工程事故案例分析 1 1事故调查结果公布2008年11月15日下午3时15分 正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故 造成21人死亡 24人受伤 截止2009年9月已先后出院 直接经济损失4961万元 其直接原因是施工单位违规施工 冒险作业 基坑严重超挖 支撑体系存在严重缺陷且钢管支撑架设不及时 垫层未及时浇筑 监测单位施工监测失效 施工单位没有采取有效补救措施 1 杭州地铁深基坑事故概况 杭州地铁事故基坑 长107 8m 宽21m 开挖深度15 7 16 3m 设计采用800mm厚地下连续墙结合四道 端头井范围局部五道 609钢管支撑的围护方案 地下连续墙深度分别为31 5m 34 5m 基坑西侧紧临大道 交通繁忙 重载车辆多 道路下有较多市政管线 包括上下水 污水 雨水 煤气 电力 电信等 穿过 东侧有一河道 基坑平面图如下图所示 1 2工程概况 基坑平面图 根据勘察 北2基坑西侧坍塌区为深厚的淤泥质土层 平均厚度32m 最大厚度35m 天然含水率近50 呈流塑 软塑状 土体力学性质差 地下潜水位为0 5m 无承压水 各土层的物理指标 各土层的力学指标 基坑土方开挖共分为6个施工段 总体由北向南组织施工至事故发生前 第1施工段完成底板混凝土施工 第2施工段完成底板垫层混凝土施工 第3施工段完成土方开挖及全部钢支撑施工 第4施工段完成土方开挖及3道钢支撑施工 开始安装第4道钢支撑 第5 6施工段已完成3道钢支撑施工 正开挖至基底的第5层土方同时 第1施工段木工 钢筋工正在作业 第3施工段杂工进行基坑基底清理 技术人员安装接地铜条 第4施工段正在安装支撑 施加预应力 第5 6施工段坑内2台挖机正在进行第5层土方开挖 1 3事故概况 首先西侧中部地下连续墙横向断裂并倒塌 倒塌长度约75m 墙体横向断裂处最大位移约7 5m 东侧地下连续墙也产生严重位移 最大位移约3 5m 由于大量淤泥涌入坑内 风情大道随后出现塌陷 最大深度约6 5m 地面塌陷导致地下污水等管道破裂 河水倒灌造成基坑和地面塌陷处进水 基坑内最大水深约9m 下图所示为一组事故现场照片 根据勘查结果对基坑土体破坏滑动面及地下连续墙破坏模式进行了分析 并绘制相应的基坑破坏时调查平面图与施工工况图以及基坑土体滑动面与地下连续墙破坏形态断面图 2 1破坏模式分析 2 杭州地铁深基坑事故的原因分析 据靠近西侧地下连续墙静力触探试验表明 在绝对标高 8m 10m处 近基坑底部 qc值为0 20MPa qc仅为原状土的30 左右 土体受到严重扰动 接近于重塑土强度 证明土体产生侧向流变 存在明显的滑动面 西侧地下连续墙墙底 相应标高 27 0左右 C1孔静探qc值约为0 6MPa qc为原状土的70 左右 土体有较大的扰动 但没有产生明显的侧向流变 主要是地下连续墙底部产生过大位移而所致 杭州地铁破坏模式示意图 2 2勘察问题由于勘察工作量不足 加上勘察人员对土性的认识的不足 造成基坑工程勘察资料不详细或土的物理力学指标取值偏高 使设计计算失误引起的事故 如杭州地铁工程在勘察方面主要有以下一些问题 不符合规范要求1 基坑采取原状土样及相应主要力学试验指标较少 不能完全反映基坑土性的真实情况 2 勘察单位未考虑薄壁取土器对基坑设计参数的影响 以及未根据当地软土特点综合判断选用推荐土体力学参数 3 勘察报告推荐的直剪固结快剪指标c 值采用 平均值 未按规范要求采用标准值 指标偏高 4 勘察报告提供的 2层的比例系数m值 m 2500kN m4 与类似工程经验值差异显著 提供的土体力学参数互相矛盾 不符合土力学基本理论 1 推荐用于设计的主要地层土的三轴CU UU试验指标 无侧限抗压强度指标与验证值 类似工程经验值差异显著 试验原始记录已遗失 无法判断其数据的真实性 2 3设计问题由于基坑设计涉及到多种学科 如土力学 基础工程 结构力学和原位测试技术等 需要对场地周围环境 施工条件 工程地质条件 水文地质条件详细了解和掌握 是一门系统科学 具有复杂性 所以目前基坑支护的设计方案与措施大多数是偏于保守的 即便如此 如果设计的人员经验不足 考虑不周 也易引起相应的事故 对522例基坑事故统计也说明基坑设计的不足 是引发事故的重要原因 杭州地铁工程在设计方面主要有以下一些问题 计算参数的选择1 设计单位未能根据当地软土特点综合判断 合理选用基坑围护设计参数 力学参数选用偏高降低了基坑围护结构体系的安全储备 2 设计中考虑地面超载20kPa较小 基坑西侧为一大道 对汽车动荷载考虑不足 根据实际情况 重载土方车及混凝土泵车对地面超载宜取30kPa 与设计方案20kPa相比 挖土至坑底时第三道支撑的轴力 地下连续墙的最大弯矩及剪力均增加约4 5 也降低了一定的安全储备 考虑不周 经验欠缺1 设计图纸中未提供钢管支撑与地下连续墙的连接节点详图及钢管节点连接大样 也没有提出相应的施工安装技术要求 没有提出对钢管支撑与地连墙预埋件焊接要求 2 同意取消施工图中的基坑坑底以下3m深土体抽条加固措施 降低了基坑围护结构体系的安全储备 经计算 采取坑底抽条加固措施后 地下墙的最大弯矩降低20 左右 第三道支撑轴力降低14 左右 地下墙的最大剪力降低13 左右 由于在坑底形成了一道暗撑 抗倾覆安全系数大大提高 3 从地质剖面和地下连续墙分布图中可以看出 对于本工程事故诱发段的地下连续墙插入深度略显不足 对于本工程 应考虑墙底的落底问题 4 设计提出的监测内容相对于规范少了3项必测内容 2 4施工问题基坑土方超挖以及支撑施加不及时 支撑体系存在薄弱环节 基坑边超载过大等均容易引起基坑失稳 由于在以上因素的作用下 会引起基坑围护结构变形较大 容易导致支撑破坏或地下水管破裂 进而引发事故的发生 如杭州地铁工程在施工方面主要有以下一些问题 1 土方超挖土方开挖未按照设计工况进行 存在严重超挖现象 特别是最后两层土方 第四层 第五层 同时开挖 垂直方向超挖约3m 开挖到基底后水平方向多达26m范围未架设第四道钢支撑 第三和第四施工段开挖土方到基底后约有43m未浇筑混凝土垫层 土方超挖导致地下连续墙侧向变形 墙身弯矩和支撑轴力增大 与设计工况相比 如第三道支撑施加完成后 在没有设置第四道支撑的情况下 直接挖土至坑底 第三道支撑的轴力增长约43 作用在围护体上的最大弯矩增加约48 最大剪力增加约38 超过截面抗弯承载力设计值1463kN m m 支撑体系问题1 现场钢支撑活络头节点承载力明显低于钢管承载力钢支撑体系均采用钢管结合双拼槽钢可伸缩节点 施加预应力后钢楔塞紧传递荷载但该节点的设计 制作加工 检测 验收 安装施工等均无标准可依 处于无序状态现场取样试验结果表明 正常施工状态下该节点的承载力为3000kN 明显低于上述钢管的承载力计算值5479kN 如果在未设置第4道支撑的情况下直接挖土至坑底 第3道钢管支撑的最大轴力均超过钢管支撑轴心受压承载力设计值3000kN如果进一步考虑活络头偏心 钢楔没塞满活络头间隙等节点薄弱因素 实际作用于第3道支撑的轴力与钢管节点的承载能力之间的差距将更大 现场钢支撑体系的破坏状态表明 大部分破坏均为该节点破坏 充分说明该伸缩节点不满足与钢管等强度 等刚度的连接要求 2 钢管支撑与工字钢系梁的连接不满足设计要求设计要求钢管支撑在系梁搁置处 需采用槽钢有效固定 实际情况部分采用钢筋 有的已脱开 固定 部分没任何固定措施 这使得钢管计算长度大大增加 钢管弯曲现象不同程度存在 最大弯曲值达11 76cm 由于偏心受压降低了钢管支撑的承载力 两端铰支 中间无支点钢管抗压强度设计值 两端铰支 中间有一支点钢管抗压强度设计值 从以上计算可以看出 在本工程中 21 05m无支点的钢管相对中间有一支点的钢管的抗压强度设计值减小了约1 3 相差较大 设计要求系梁垂直方向每隔三跨设一道剪刀撑 边跨应设置 实际情况未设 降低了支撑体系的总体稳定性 3 钢立柱之间也未按设计要求设置剪刀撑 钢支撑安装位置相对设计位置偏差较大 最大达83 6cm 平均为20 6cm 相邻钢管间距与设计间距偏差最大达65 0cm 安装偏差导致支撑钢管受力不均匀和产生了附加弯矩 4 部分钢支撑的安装位置与设计要求差异较大 5 钢支撑与地下连续墙预埋件未进行有效连接钢管支撑与地连墙预埋件没有焊接 直接搁置在钢牛腿上 没有效连接易使支撑钢管在偶发冲击荷载或地下连续墙异常变形情况下丧失支撑功能 2 5监测问题基坑工程不确定性因素多 应实施信息化施工 监测是基坑信息化施工中必不可少的手段 对基坑工程 监测单位应科学 认真测试 及时 如实报告土体位移 地面沉降 支撑轴力等测试成果 对于杭州地铁工程在施工方面主要有以下一些问题 电脑中的原始数据被人为删除 通过对监测人员使用的电脑进行的数据恢复 发现以下3个问题 1 2008年10月9日开始有路面沉降监测点11个 至11月15日发生事故前最大沉降316mm 监测报表没有相应的记录 2 11月1日49号 北端头井东侧地连墙 测斜管18m深处最大位移达43 7mm 与监测报表不符 3 2008年11月13日CX45号测斜管最大变形数据达65mm 超过报警值 40mm 与监测报表不符 通过以上可以发现 电脑中的数据与报表中的数据不一致 实际变形已超设计报警值而未报警 可以认为监测方有伪造数据或对内对外两套数据的可能性 1 提供的监测报表中数据存在伪造现象 隐瞒报警数值 丧失了最佳抢险时机 2 监测方案中的监测内容和监测点数量均不满足规范要求 3 测点破坏严重且未修复 造成多处监控盲区 部分监测内容的测试方法存在严重缺陷 通过钢支撑应力计现场测试表明 钢支撑受拉时应力计读数变大 受压时应力计读数变小 根据此原理 监测报表中的所有钢支撑均出现拉应力 明显不符合钢支撑的受力状态 说明监测数据不可靠 2 6其它问题 1 专项方案审批管理混乱 未严格按设计及规范要求监理 2 监理未按规定程序验收 违反监理规范 3 发现存在严重质量安全隐患 而未采取进一步措施予以控制 综上所述 由于基坑土方开挖过程中 基坑超挖 钢管支撑架设不及时 垫层未及时浇筑 钢支撑体系存在薄弱环节等因素 引起局部范围地下连续墙产生过大侧向位移 造成支撑轴力过大及严重偏心 同时基坑监测失效 隐瞒报警数值 未采取有效补救措施 以上直接因素致使部分钢管支撑失稳 钢管支撑体系整体破坏 基坑两侧地下连续墙向坑内产生严重位移 其中西侧中部墙体横向断裂并倒塌 风情大道塌陷 3 广州海珠城广场基坑坍塌 海珠城广场基坑周长约340米 原设计地下室4层 基坑开挖深度为17米 该基坑东侧为江南大道 江南大道下为广州地铁二号线 二号线隧道结构边缘与本基坑东侧支护结构距离为5 7米 基坑西侧 北侧邻近河涌 北面河涌范围为22米宽的渠箱 基坑南侧东部距离海员宾馆20米 海员宾馆楼高7层 采用 340锤击灌注桩基础 基坑南侧两部距离隔山一号楼20米 楼高7层 基础也采用 340锤击灌注桩 3 1工程概况 该工程地质情况从上至下为填土层 厚0 7 3 6米 淤泥质土层 层厚0 5 2 9米 细砂层 个别孔揭露 层厚0 5 1 3米 强风化泥岩 顶面埋深为2 8 5 7米 层厚0 3米 中 风化泥岩 埋深3 6 7 2米 层厚1 5 16 7米 微风化岩 埋深6 0 20 2米 层厚1 8 12 84米 由于本工程岩层埋深较浅 因此 原设计支护方案如下 基坑东侧 基坑南侧东部34米 北侧东部30米范围 上部5 2米采用喷锚支护方案 下部采用挖孔桩结合钢管内支撑的方案