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某深基坑坍塌事故分析及处理

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20l4 10 J 城市勘测 Oe!.20l4 NO.5 笫5 文章编号:1672—8262(2014)o5一I62-05 Urban Geotechnical Investigation&Surveying 中图分类号: FU434 文献标识码:B 某深基坑坍塌事故分析及处理 李困银 ,彭柏兴 (1.长沙水业集川有限公 d,湖南长沙410015;2.长沙市规划勘测设计研究院,湖南长沙410007) 摘要:系统分析了某深基坑坍塌事故的原因,得出了如下认识:①岩质基坑侧壁受光滑结构面影响,设计应按平面滑 动模式验算整体稳定性;②根据不同断面地质条件与受力特点划分不同支护单元,合理设计构造措施;③采取动态设 计法,结合开挖情况,分析地层参数、边界条件与设计前提是否吻合并及时调整设计;④重视施工监测结果.并采取应 对措施等 关键词:深基坑;坍塌;结构面;动态设计:构造措施 随竹城JI 化进 』J』l快,城『f 建设f}I商 、趟高层建 筑迅猛发 ,l 建筑 础 较深,Ⅲ现大1i‘11 .的 深 坑衙 支护'1'!t ;ll1址6-:城I II. ,…F场地狭窄,市 政僻网密集,对深J 坑的变形控制的要求 高。日前很 多 家 、 对深^ 坑符种支护肜 的j=『c降变形分析、设 汁力‘法x,.tt-l ̄选择、锚 机 、史},I结构的受力分析及支 护结构‘ 的卡lI 作川等进行_r较深入的研究’ , 刈‘ 坑坍塌 ‘j#敝发 的原『大J分析及女Il何汲取经验避免 lj 敝的发,I 义献较少 .奉义以 深 坑为例,埘坍塌事 故的 『人1进f r} 的分析,以供大家借鉴。 l 《 / 繁 、 / 嘻 。: 、 姆 l 工程概况 J 化rK沙I 银 南路尔侧原四水厂内,南邻沁 图1基坑平面圈 ,& …^ 1 一i ~ 1 l;e.IY ̄d,IX.,分A、B lxl, 4栎(CD#~④#栎),其巾A区 拟建建筑物为①#、②#栎,①#栋 数为10层,高度约 40 m,{1 架~ J端结构, 础 髓深度2.3 m,单位倚 15( kPa;②#栋 数为27层~32层,高度约 100 m, 史 j『 J端结构, 础 深度5.7 m, 位荷重 20 000 kl a B ③#杨;为32 ,高度约100 m,框支剪 墙结构;④}≠栋为26 , 支 力墙结构。地下负4层。 Il 负零标 为52.2 111,琏坑底标高为33.5 m,最大高差 达l8.7 m. .1.4 m的『J米水厂源水管位于本 I 地下审顶板f ,比邻塔楼。【大l订丁政原 ,水管暂时 小能拆移,fI【为r赶I j9j,牟孕时 修建地下窜,先进行塔楼 施1 ,为使源水僻I 运骨, 对源水管采取保护措施,因 此对源水僻卜力‘的} lf小进行史护加旧处理, 部 坑平 lffi耍¨ 】所,J: 原 汁采Jl J 9 m~12 m KI1.Ij距1.2 m 的锚朴进行史护, J 坑边坡的lI1问 _r・个1 m宽的 、 , }f‘ 0Inf![11【冬i 2所/Jj。 收稿}l j9】:2()l4一o4一l8 图2设计剖面图 作 简介:乍 镦(1978一), ,I 师,=蔓 从 坑设计、施工管理 -z4: ̄ . 第5期 李国银等.某深基坑坍塌事故分析及处理 163 2工程地质、水文地质条件 场地原始地貌属湘江河流冲积阶地,从上往下依 次为: 勘察期间,A区地势低,部分钻孔遇见地下水,为 上层滞水,赋存于杂填土中,水量较小,随季节性变化 较大,主要为大气降水和生活污水下渗补给,稳定水位 为36.58 1TI~41.01 m。B区地势较高,其东、南、西侧 杂填土①:褐红、褐黄、杂色,稍湿~湿,松散~稍 密,由粘性土、风化板岩碎块、建筑垃圾构成,层厚 0.40 m~11.50 1TI。 为高边坡,地下水、地表水排泄通畅,未见地下水。 粉质粘土②:褐黄、褐红、褐灰色,软(顶部)~可 塑状态,局部含砾石,层厚0.70 m~3.40 rn。 3工程事故情况 基坑按常规边支护边开挖,施工至坑底设计标高 粉质粘土③:褐黄、褐红色,硬塑~坚硬状,局部含 砾石,夹粉土,层厚1.00 I1'1~4.60 m。 圆砾④:褐红、褐黄、灰黄色,干~稍湿,中密~密 实状,粒径一般0.2 em~4 em,大者约5 cm,含量约 55%~65%,夹少量卵石及中粗砂薄层,层厚0.90 Ilq ~8.50 m。 卵石⑤:褐黄、灰白色,干~稍湿,中密~密实状, 粒径一般2 cm~5 cm,大者15 em,卵石含量60%一 7O%,层厚0.70 m~5.60 m。 全风化板岩⑥:褐黄、紫红、褐灰色,原岩结构可 辨,多风化呈土状,具残余结构强度,岩芯多呈土状一 碎块状,易软化崩解。厚1.00 m~6.70 m。 强风化板岩⑦:褐黄、紫红、褐灰色,板状构造,节 理、裂隙发育,岩体破碎,层厚0.60 m一24.60 m。 碎裂岩⑧:青灰,碎裂构造,胶结差,易破碎,仅B 区ZK1~19、ZK25~26、ZK89~96、ZK118—120等钻 孔遇见该层,层厚4.20 m~35.90 m。 中风化板岩⑨:青灰、深灰色,裂隙发育,细石英脉 充填,岩质较硬,上部岩石较破碎,下部较完整,钻孔揭 露层厚2.50 m一28.20 m。 微风化板岩⑩:深灰,裂隙稍发育,岩芯多呈短柱 状,少量多呈块状,较硬岩,岩体基本质量等级为Ⅲ级, RQD约47~55。仅部分钻孔揭露该层,揭露最大厚度 11.89 m。 各岩土层主要物理力学性质指标如表1所示。 岩土层主要物理力学性质指标 表1 时,锚杆注浆已完毕,准备施工槽钢,所有观测均属正 常。10月31日9:00左右,CDE段坡顶地面发现裂 缝,宽1 mm~5 mm,14:00左右,CDE段坡体突然坍 塌,坡体坍落到坑底,地面裂缝宽度50 mm~100 mm 不等,坡面钢筋混凝土网面被撕裂,部分槽钢焊缝被撕 开(如图3所示)。幸亏坑底无人作业,未造成人员伤 亡。事故发生后,采取坡脚堆土反压,11月2日坡底 堆土高7.5 m,经监测确证变形稳定后,对坡体进行全 面覆盖,再商议下一步处治方案。 图3坍塌现场 4事故原因分析 土钉挡墙的破坏形式分为内部破坏和外部破坏。 外部破坏主要形式有:土钉墙沿基底平移,土钉墙绕墙 趾倾覆,墙基土体失稳,沿深远土层整体滑移 J。本基 坑破坏属于沿深远土层整体滑移破坏形式。每个深基 坑事故可能都是有许多不利因素组合在一起而共同引 发的,它与深坑工程地质条件、设计方案、施工措施、监 测及管理等因素有着密切关系,是个复杂的综合性问 题 。本基坑事故发生的主要原因如下: 4.1地质原因 区域性NE断裂从场地中北部通过,倾向NW。受断 裂影响带范围的工程岩体裂隙发育,岩体破碎,胶结差,岩 体强度较低。岩体结构决定了岩体的工程地质特性及其 在外力作用下的变形破坏机理。岩石开挖面表明,岩体 结构面与最大主应力61(重力)夹角JB非常小,接*行。 城市勘测 2014年10月 结构面发育密集,岩体完整性极差,坍塌体滑移面可以发 现,结构面形态平直,粗糙度小,表现为光滑结构面特征 (如图4所示)。由于边坡岩体具有以上结构特征,坡体 在重力作用下的破坏机理表现为近乎破裂张拉破坏。在 (3)设计管理缺失 源水管支护设计是在原基坑设计完成后进行的设 计变更,属重大变更设计。从管理程序上讲,应重新进 行严格专家论证。但建设单位与设计单位都没有足够 重视,未对变更进行充分完整论证的情况下就予以施 进行支护设计时,对岩体抗剪指标c、 值应进行折减,并 按平面滑动模式验算其整体稳定。 工,是造成本次基坑坍塌的原因之一。 4.3施工原因 图4岩体结构面 4.2设计原因 (1)不重视动态设计 基坑底部开挖后,靠近基坑内的岩石变成临空悬 挂,岩体之间摩擦力变小,原设计计算模型锚杆的锚固 段缩短,部分锚固段变成自由段,锚固力大大变小,导 致边坡塌方事故发生。 KE段前期已经开挖,只进行简单的表面网喷,未 作锚固处理,KE段岩土体已经发生松弛变形。锚杆从 CE面锚入KE面,所施工的锚杆在KE面的锚固力大 大折减,靠近坡体表面的部分锚杆甚至基本没有锚固 力,设计未充分认识松弛变形因素。 (2)未合理划分支护单元 施工过程中BC支护段一直稳定,但在CE段事故 发生后,BC段变形突然增大,坡顶地表出现8 mill ~15 film裂缝,钢筋网撕裂。其原因在于BC段与CE 段的槽钢在C点进行了焊接连接,CE坍塌后导致BC 段槽钢变形,地表拉裂。 设计时,如根据不同断面地质条件与受力条件、划 分不同支护单元,合理设计构造措施,即使不同单元变 形或出现事故,其变形与事故仅限于在本设计单元内, 不致影响相邻单元,扩大事故范围,减少工程损失。 此外,设计时坑内土体留置方式欠妥,从平面图上 可以看出,CEK组成一个三角形土体,坡体构成一个 三棱台,E点为三棱台阳角。从受力角度来看,应力在 E点处集中,最容易变形引起事故的发生。为了受力 合力,E点处应进行钝化处理,开挖成圆弧状最好。 (1)坡顶堆载超设计限值 坡顶另一主体施工单位堆放了部分机械设备和材 料,导致坡顶荷载严重超标。 (2)未按设计工序施工 坡脚部位的稳定问题也需高度重视,边坡塌方都 与坡脚土体被严重扰动有关 。由于工期紧,建设方 忽视了规范和设计规定,要求最后一层施工一次开挖 了5 m,开挖速度快,支护跟不上,坡底岩体暴露较 长,坡脚岩体垮塌形成空}同,施工方未对空洞严格充 填,坡体受到严重扰动,变形未能得到很好控制,基坑 变形量/m弓 O 七 oP 在槽钢未安装前,完全垮塌。 (3)对变形监测结果重视不足 施工过程中对监测结果重视度不够。事故发生前 的一个月坍塌体上的9号、10号监测点变形情况如图 5、图6所示。从基坑监测数据情况看前期变形非常缓 慢,在事故发生的前一天变化突然增大,虽然累计变形 量未超过警戒值,但变形率突然增大,是事故前发的征 兆,此时应该重视变形,采取相应的措施。 莹窭~一 一睾詈一 善~ 毛一季: 一量  ~ ~’苦 .—●.9#点变形(utrn}Ax lO +鲫点变形(arm J△Y 12 10 10 一 一j 一菇 lO 10 l0 lO 1O 1O 10 lO 10 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 月 2 5 8 11 13 1S 18 2O 22 24 2S 27 28 30 日 日 日 日 日 日 日 日 日 日 日 日 日 日 9#点变形{mm}△x 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 9#点变形(mm)△Y 0 O 0 0 O O 0 O ・5 -4 O 0 ・2 -10 图5 9#点变形 。 ‘2 变‘4 蓉答{舞黧一 …一~’詈一~一 暮一一d—d~—d一 … ,一 毛—d—~ j T=L一 £ i 一一一d 氡j ~ 誓.s -s -●一iO#点变彤(utrnl△× .10 +i0#点变形{mm}△Y 月2l0 10 月5 月8 lO 1 月 月 月 月 月 月}月 月 月 月 月 O i0 iO 10 丽 10i10 1O 1O i0 1 一 日 日 日 日 日 日 日 躁 臼j日 旦 臼 日 ’ … n 13 15 lB 20 221 24 25 27 28 3O 县~ 10#点变形(arm}△x 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l 0 0 0 0 ・1 lO#点变形(armJ△Y 0 0 0 0 O 0 0 O 一 一5 .3 ’~ 2 0 0 :菇 图6 10#点变形 第5苴jj 李旧银等.某深基坑坍塌事故分析及处 5 处理措施 书敝发生 ,业主邀 300 mm,IhJ 内专家、勘察、没计、施 500 mm,观 滑动面钢符桩长 11 000 mm,潜 滑动面钢管桩K l3 000 mlTI,¨时JJ11 没锚索及槽钢腰梁,加长锚同端,JJII大锚同 (如阁7、 图8所示)。该方案实施后基坑变形得到J,仃效控制, 取得_r良好的效果 。I:、J ill咖t ̄等进行r专题分析,}殳计单位结合实际情况, 综合专家意见}II具r加固处治方案。主要方法是:把 塌方体J 方的土体卸掉9 000 mm高,形成一个平台。 沿既打滑动 不1l潜 滑动面设计 三排钢管桩,排距 图7加固处理方案平面图 图8加固处理方案剖面图 6结论 切实掌握场地L程地质条件,不肘限于根据勘察报告 (1)基坑 程需要采用信息法施I ,没汁人员要 建议参数进行理论汁算。要结合Jr挖情况,分析地层、 166 城市勘测 2014年l0月 参数、边界条件与设计条件是否吻合,如有出入,应及 时调整,指导施工。 对地表沉降影响力学行为分析[J].土木工程学报, 2012,45(s2):226—230. (2)重大变更设计,应重新进行严格的专家论证。 (3)基坑不同断面应根据相应环境条件、地质水文 [3] 高文华,杨林德,沈蒲生.软土深基坑支护结构内力与变 形时空效应的影响因素分析[J].土木.y-程学报,2001, 34(5):90~96. 条件、支护类型,合理划分设计单元,并设计合理的构造 措施,当不同单元变形或发生事故,变形与事故也可控 制于该单元内,不会牵连其他单元,导致事态扩大。 (4)严格按设计工序进行施工,坡顶严禁超限堆 载,在施工过程中重视对监测变形进行分析,稍有异 常,应及时采取有效措施。 参考文献 [4] 王元湘.深基坑挡土结构的受力分析[J].土木工程学 报,1998,31(2):12~20. [5] 朱彦鹏,魏升华.深基坑支护桩与土相互作用的研究 [J].岩土力学,2010,3l(9):2840~2844. [6] 管洪生,王虹.深基坑土钉锚固技术工程应用研究[J]. 岩土力学,2002,23(s):195—197. [7] 杨子胜,梁仁旺,白晓红.深基坑工程事故分析及防范措 施[J].河南科技大学学报・自然科学版,2004,25(4): 71~74. [1] 钟肖青,卢建平.描杆在坡残积土中锚固机理的探讨 [J].岩土力学,1996,17(2):53~56. [2] 王绍君,刘耀凯,凌贤长,王继武.软土深基坑施工过程 [8] 朱继永,倪晓荣.深基坑边坡失稳实例分析[J].岩石力 学与工程学报,2005,25(s2):5410~5412. Treatment and Accident Analysis for the Slope Collapse in Deep Building Foundation Excavation Li Guoyin ,Peng Baixing (1.Changsha Water Industry Group Co.,Ltd.,Changsha 410015,China; 2.Changsha Investigation&Design Institute,Changsha 4 1 0007,China) Abstract:In this paper,a comprehensive analysis of the causes of a deep building foundation excavation collapse were carried out,draws the following he following conclusions,it could provide a reference for similar projects.:(1)the stability of rock pits was controlled by structural plane,the stability design should be calculated based on sliding mode plane.(2)The different retaining and protection structure should be designed focus on the geological conditions and stress condition.(3)Information based design should be attached pay more attention on the situation of excavation.the design parameters are consistent with the analysis of the stratum condition and boundaT condition.designs must be ad— justed in time on it.(4)More attention should be paid on the results of constuctrion monitoring,the corresponding contin— gency measures must be taken while abnormal deformation happens. Key words:deep building foundation excavation;collapse;structural plane;information based design;structural m aSlJr S 重庆数字城市科技有限公司荣获 “中国地理信息产业百强企业"荣誉称号 2014年9月26日,由中国地理信息产业协会举办的“中国地理信息产业百强企业”评选结果揭晓,重庆数字城市科 技有限公司从全国上千家参选企业中脱颖而出,荣获“中国地理信息产业百强企业”荣誉称号。 本次评选以企业申报、形式审查、专家评选的形式进行,评选结果受到国内地理信息领域权威网站的关注,国家测绘 地理信息局网站等媒体都进行了采访报道。此次获奖将推动重庆数字城市科技有限公司在地理信息领域积极探索新模 式,努力实现健康、快速发展。 (http://www.cqkcy.COn1) 

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