警惕10種基坑坍塌誘因
一、基坑坡頂嚴重超載
基坑坡頂嚴重超載是引起基坑坍塌的主要原因之一。最近發(fā)生的鮮活案例就是基坑坡頂嚴重超載誘發(fā)基坑整體坍塌。
基坑支護設(shè)計圖紙(1)
二、 整體失穩(wěn)
整體失穩(wěn)是指在土體中形成了滑動面,圍護結(jié)構(gòu)連同基坑外側(cè)及坑底的土體一起喪失穩(wěn)定性,一般的失穩(wěn)形態(tài)是圍護結(jié)構(gòu)的上部向坑外傾倒,圍護結(jié)構(gòu)的底部向坑內(nèi)移動,坑底土體隆起,坑外地面下陷。
例:龍?zhí)犊罩谢▓@基坑事故
2005年8月3日,凌晨約30m寬位置坡頂出現(xiàn)開裂并出現(xiàn)沉降,坡腳水泥土攪拌樁出現(xiàn)斷裂。早晨7時,下起大雨,半小時后該段出現(xiàn)塌滑。原因主要是基坑北側(cè)東端滑塌地段出現(xiàn)超挖,開挖后放置了較長時間;坑內(nèi)大量積水未及時抽排;坡腳土層受水浸泡,降低了土層強度,勢必導致邊坡蠕動變形;緊鄰坑邊下水管長期漏水,邊坡蠕動變形積累到一定程度后,坡頂?shù)缆废碌南滤莱霈F(xiàn)開裂,大量水浸入邊坡土體內(nèi),導致邊坡失穩(wěn) 。
2005年9月3日12時,武昌區(qū)彭劉楊路金榜名苑已開挖至設(shè)計深度5.2m的深基坑東側(cè)(cd)段約40余米長的邊坡發(fā)生滑塌險情。
三、坑底隆起 ?。?)坑底隆起是一種向上的位移,產(chǎn)生的原因一是深層土的卸荷回彈,二是由開挖形成的壓力差導致的土體塑流。 ?。?)由于土體是連續(xù)體,坑底的隆起和圍護結(jié)構(gòu)的水平位移必然導致坑外土體產(chǎn)生沉降和水平位移,帶動相鄰建筑物或市政設(shè)施發(fā)生傾斜或撓曲,這些附加的變形使結(jié)構(gòu)構(gòu)件或管道可能產(chǎn)生開裂,影響使用,危及安全。 ?。?)一般解決的方法是被動區(qū)加固,提高土的抗力,減少變形,同時解決整體穩(wěn)定和坑底隆起問題。 例:三金.鑫城國際C地塊事故
四、圍護結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn) 圍護結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)或懸臂式圍護結(jié)構(gòu),重力式結(jié)構(gòu)在坑外主動土壓力的作用下,圍護結(jié)構(gòu)繞其下部的某點轉(zhuǎn)動,圍護結(jié)構(gòu)的頂部向坑內(nèi)傾倒。抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護結(jié)構(gòu)自身的重力形成,坑底的被動抗力也是構(gòu)成抵抗力矩的因素。 例:武漢火炬大廈事故
五、圍護結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn) 圍護結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)是指重力式圍護結(jié)構(gòu)的底面壓力過大,地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護結(jié)構(gòu)的外側(cè)還作用著土壓力,因此其合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下,地基土發(fā)生向坑內(nèi)的擠出,圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻的沉降,可能導致部分圍護結(jié)構(gòu)的開裂損壞。 例:天恒大廈事故 當時施工工期緊張,十數(shù)臺粉噴樁機晝夜施工水泥土擋墻及暗撐,樁的咬合情況及成樁質(zhì)量不佳,在齡期不足的情況下,匆忙開挖,加上坑邊堆載不當、局部開挖接樁、暴雨襲擊等不利因素,導致大面積邊坡失穩(wěn)和坑底隆起,坑內(nèi)工程樁大多偏斜,塔吊基礎(chǔ)脫空、基礎(chǔ)下樁開裂。 經(jīng)過全面檢測,確認傾斜樁的樁身完整性,采用了獨立承臺改為筏板,另增補56根鉆孔灌注樁.同時對坑底淤泥采用注漿加固。經(jīng)過近半年的努力,才成功處理完事故隱患。
六、圍護結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn) 圍護結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)中,在坑外主動土壓力的作用下,圍護結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護體底面的摩阻力以及內(nèi)側(cè)的被動土壓力構(gòu)成。當坑底土軟弱或圍護結(jié)構(gòu)底部的地基土軟化時,墻體發(fā)生滑移失穩(wěn)。 例:華瑞大廈事故 2004年6月4日中午,漢口新華下路新華豪庭的基坑護坡突然出現(xiàn)塌方,一墻之隔的中鑫汽車修理公司的維修車間坍塌 。
七、“踢腳”失穩(wěn) “踢腳”失穩(wěn)在單支撐的基坑中,可能發(fā)生撓支撐點轉(zhuǎn)動,圍護結(jié)構(gòu)上部向坑外傾倒,圍護結(jié)構(gòu)的下部向上翻的失穩(wěn)模式,故形象地稱為“踢腳”失穩(wěn)。在多支撐的圍護結(jié)構(gòu)中一般不會產(chǎn)生踢腳失穩(wěn),除非其它支撐都已失效,只有一道支撐起作用的情況。 例:海珠城廣場B區(qū)事故 產(chǎn)生原因: (1)施工與設(shè)計不符,基坑施工時間過長,基坑支護受損失效,構(gòu)成重大事故隱患。 (2)南側(cè)巖層向基坑內(nèi)傾斜,軟弱強風化夾層中有滲水流泥現(xiàn)象,施工時未及時調(diào)整設(shè)計和施工方案,錯過排除險情時機。 ?。?)基坑坡頂嚴重超載,致使基坑南邊支護平衡打破,坡頂出現(xiàn)開裂。 ?。?)基坑變形量明顯增大及裂縫增長時未能及時作加固處理。
八、圍護結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞 圍護結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞是指圍護體本身發(fā)生開裂、折斷、剪斷或壓屈,致使結(jié)構(gòu)失去了承載能力的破壞模式。如支撐體系不當或圍護結(jié)構(gòu)不閉合;也可能是設(shè)計計算時荷載估計不足或結(jié)構(gòu)材料強度估計過高,支撐或圍檁截面不足導致破壞;此外,結(jié)構(gòu)節(jié)點處理不當,也會因局部失穩(wěn)而引起整體破壞,特別在鋼支撐體系中,節(jié)點多,加工與安裝質(zhì)量不易控制。節(jié)點處理包括支撐和墻體的連接處,如不設(shè)置圍檁或連接強度不夠。 例:杭州蕭山湘湖段地鐵施工事故 初步判定基坑破壞形式,基坑產(chǎn)生整體失穩(wěn),坑底隆起,從而使得圍護墻傾斜,而鋼支撐與圍護墻連接剛度很弱,基本可以看作鉸接,當對撐的兩側(cè)軸力不在一條線上時,鋼支撐非常容易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞,從而產(chǎn)生類似多米諾骨牌效應,導致最后基坑失穩(wěn)破壞,坑邊土體塌陷,支撐破壞。
九、支、錨體系失穩(wěn)破壞性 支、錨體系失穩(wěn)破壞包括兩種不同的破壞模式。錨桿的破壞主要表現(xiàn)為錨桿的拔出、斷裂或預應力松弛,土錨的破壞大多是局部的;支撐的失穩(wěn)很可能是整體性的,其形態(tài)因體系不同而不同,支撐體系大多是超靜定的,局部的破壞會造成整體的失穩(wěn),尤其是鋼支撐體系,局部節(jié)點的失效概率比較大。
十、止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞 止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞是指止水帷幕喪失擋水功能,產(chǎn)生滲漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷,導致鄰近建筑物的開裂和損壞。 引起圍護結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素,其次是設(shè)計因素和材料的因素。由于施工質(zhì)量低劣,止水帷幕有空洞或裂縫,成為漏水的通道是最普遍的現(xiàn)象;止水帷幕設(shè)計過短,沒有全部切斷透水層也是漏水的可能原因。由于止水帷幕失效產(chǎn)生過大的水力坡降引起坑底滲透變形破壞。如不及時制止,由滲透變形引起的坑外土體的位移和陷落是嚴重的。 結(jié)語 基坑的十種失效模式 1.坡頂嚴重超載 2.整體失穩(wěn) 3.坑底隆起 4.圍護結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn) 5.圍護結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn) 6. 圍護結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn) 7.“踢腳”失穩(wěn) 8.圍護結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞 9.支、錨體系失穩(wěn)破壞 10.止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞