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某基坑懸臂樁坍塌過(guò)程及原因分析!

2022-05-26 2364 0

近日,廣西南寧一個(gè)挖深14.3m,懸臂樁支護(hù)的基坑發(fā)生坍塌。江湖中關(guān)于坍塌原因討論紛紛,其中不少專家認(rèn)為支護(hù)樁嵌固5.5m,不滿足規(guī)范0.8H(挖深)的要求,是基坑發(fā)生整體傾覆的主要原因。

小編分享一個(gè)南京地區(qū)的類似的項(xiàng)目,以供參考?;油临|(zhì)條件詳見下表:


坍塌過(guò)程

沿柳州路基坑邊長(zhǎng)約115.0m,支護(hù)結(jié)構(gòu)按照基坑深4.6m設(shè)計(jì),后期主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整,使得基坑加深1.0m。開挖時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)已按原設(shè)計(jì)施工完畢,因此,設(shè)計(jì)和監(jiān)理要求土方開挖采取分段施工,每30.0m一段?;娱_挖到底后,立即澆筑混凝土墊層,待墊層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可進(jìn)行下一段開挖。每施工完兩段,必須及時(shí)澆筑基礎(chǔ)底板,待基礎(chǔ)底板澆筑后,并具有一定強(qiáng)度后,方可進(jìn)行第三段開挖施工。


土方單位按照設(shè)計(jì)和監(jiān)理的要求,分段開挖了約35m兩段,基坑安全,變形正常,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最大變形值在報(bào)警值范圍內(nèi)。此時(shí),僅僅施工了第一個(gè)分段的基礎(chǔ)墊層,且基礎(chǔ)底板尚未施工,但是土方單位上報(bào)業(yè)主,請(qǐng)求加快開挖進(jìn)度,一次性把柳州路側(cè)土方全部開挖,不進(jìn)行分段開挖。

經(jīng)業(yè)主同意,土方施工單位進(jìn)行了第三次開挖。就在開挖的當(dāng)晚凌晨1:00鐘,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員反映基坑北側(cè)柳州路產(chǎn)生了較大變形,并以20mm/h速度迅速發(fā)展,坡頂?shù)孛娉霈F(xiàn)裂縫,地面排水溝開裂,裂縫內(nèi)充滿積水。大約在凌晨4:00鐘,基坑發(fā)生支護(hù)樁前傾位移,柳州路人行道下沉,這意味著基坑支護(hù)體系將出現(xiàn)傾覆破壞??油獾缆废掠晁艿澜涌谄茐?,大量雨水流入基坑。

原因分析

按照兩種開挖深度,采用彈性地基梁法進(jìn)行基坑支護(hù)樁的內(nèi)力及位移計(jì)算對(duì)比,同時(shí)進(jìn)行了基坑整體穩(wěn)定性、傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)比。計(jì)算方法采用瑞典條分法,計(jì)算土條寬度0.5m,應(yīng)力狀態(tài)為總應(yīng)力法,超載取25kPa。土壓力計(jì)算采用土壓力極限平衡理論的朗肯土壓力理論??油庥撩嫒≈鲃?dòng)土壓力,開挖面深度以下土壓力按矩形分布考慮;坑內(nèi)開挖面以下背土面取被動(dòng)土壓力。計(jì)算時(shí)不考慮支護(hù)體與土體的摩擦作用,不對(duì)主、被動(dòng)土壓力系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。土壓力、支護(hù)樁樁身內(nèi)力、基坑變形及地面沉降變化。


圖(a)反映了計(jì)算的土壓力,其中向開挖側(cè)土壓力為負(fù)值,反向?yàn)檎怠M谏?.6m時(shí)土壓力為–75.80~130.08kN/m;挖深5.6m時(shí)土壓力為–126.22~243.50kN/m。最大正土壓力值增大了 86.16%,最大負(fù)土壓力值增大了66.52%。


圖(b)反映了兩種挖深條件下支護(hù)樁位移變化情況,挖深4.6m時(shí)最大位移22.77mm;挖深5.6m最大位移43.03mm,位移增大了88.98%,且最大位移超過(guò)了報(bào)警值43.43%。


圖(c)反映了兩種挖深條件下支護(hù)樁彎矩的變化情況,挖深4.6m時(shí)最大彎矩為440.79kN·m;挖深5.6m時(shí)支護(hù)樁彎矩明顯增大到627.99kN·m,增大了42.46 %。

圖(d)反映了兩種挖深條件下支護(hù)樁剪力的變化情況,其中向基坑開挖側(cè)的剪力為負(fù)值,反向?yàn)檎?。由于超?.0m,導(dǎo)致支護(hù)樁剪力明顯增大,挖深5.6m時(shí)剪力為–180.64~213.13kN,挖深4.6m時(shí)剪力為–128.81~132.36kN,最大負(fù)剪力增大40.24%,最大正剪力增大 61.02 %。



圖(e)反映了兩種挖深情況下,基坑周邊地面沉降情況,其中挖深4.6m時(shí)最大值為13.0mm;挖深5.6m時(shí)最大沉降為26.0mm,沉降量增加一倍。


從表2中可以看出,原設(shè)計(jì)各項(xiàng)安全系數(shù)均滿足規(guī)范的要求,但是基坑超挖1.0m后支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.162,小于規(guī)范值1.2,不滿足要求,而且開挖前沒有采取補(bǔ)救措施,控制基坑變形?;赢a(chǎn)生了超挖,但支護(hù)樁樁長(zhǎng)無(wú)法增加,嵌固深度減小21.69%,且基坑底部土層為淤泥質(zhì)軟土,引起坑底土體的抗力不足。

結(jié)論建議

(1)基坑工程是一項(xiàng)頗為復(fù)雜的巖土工程,造成基坑事故與險(xiǎn)情的原因是多方面的。基坑開挖工程應(yīng)加強(qiáng)管理,按照科學(xué)的方法進(jìn)行施工。

(2)業(yè)主不應(yīng)一味地追求經(jīng)濟(jì),不顧及安全,違反設(shè)計(jì)圖紙對(duì)工程的工序要求,更不該進(jìn)行超挖;施工單位不應(yīng)存在僥幸心理,偷工減料,不按設(shè)計(jì)要求施工。

(3)懸臂支護(hù)的基坑工程,若發(fā)生超挖,則將導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形急劇增大,基坑穩(wěn)定性不滿足要求,如不及時(shí)采取措施控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形,將引起嚴(yán)重后果。

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