3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算錯誤
(1)錨桿計(jì)算錯誤。如石家莊某高層建筑,建筑面積10萬多平方米,地上28層,地下4層,基坑深達(dá)20.5m,東西長120m,南北寬100m.基坑用φ600灌注樁,@1000,樁長20m,入土5m,混凝土強(qiáng)度為C25,配12根φ22的Ⅱ級鋼筋,樁頂設(shè)帽梁,帽梁頂砌5.5m高370磚墻作護(hù)墻,墻內(nèi)有構(gòu)造柱及壓頂圈梁.護(hù)壁樁設(shè)三道130錨桿:第一道錨桿長15.5m,@2000;第二道錨桿長20m,@1500;第三道錨桿長18m,@1000.用槽鋼與護(hù)壁樁相結(jié)合.1993年9月12日,施工完西部坑底墊層,施工管理人員發(fā)現(xiàn)基坑西部護(hù)壁樁間成片掉土,并有滲水現(xiàn)象,頂部磚墻外傾,頂部地面出現(xiàn)裂縫.9月15日西側(cè)北部有部分腰梁槽鋼脫落,部分錨桿螺母松動.施工人員將槽鋼補(bǔ)焊接上,擰緊螺母.在坑頂局部挖土卸載.9月16日下午5時(shí)左右,基坑西部南北約50m的護(hù)壁結(jié)構(gòu)迅速倒塌,折斷鋼筋混凝土樁48根,倒塌邊緣距坑邊約13m,護(hù)壁樁折成三段,折點(diǎn)分別在第二、三層錨桿處,第一層錨桿從土中完全拔出,第二、三層錨桿錨頭拉脫,腰梁扭斷開.經(jīng)分析計(jì)算,第一道錨桿的錨固長度需25.6~30m,第二道錨桿的錨固長度需22~25m。可見倒塌的主要原因是設(shè)計(jì)中完全拔出,第二、三層錨桿錨頭拉脫,腰梁扭斷開.經(jīng)分析計(jì)算,第一道錨桿的錨固長度需25.6~30m,第二道錨桿的錨固長度需22~25m??梢姷顾闹饕蚴窃O(shè)計(jì)計(jì)算錯誤所導(dǎo)致。
(2)支護(hù)樁嵌入深度不夠.上海某工程基坑采用深層水泥攪拌樁做支護(hù),基坑開挖深度5~7m,樁長12m,嵌入深度5m.開挖到5m時(shí)未發(fā)生事故,但開挖到7m時(shí),發(fā)生管涌,涌砂涌水.由于大量砂土冒出,最終導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)全部倒塌.僅加固費(fèi)就增加投資30萬元(原支護(hù)結(jié)構(gòu)費(fèi)80萬元),工期延長2個月.經(jīng)對管涌計(jì)算知,支護(hù)樁嵌入深度需7m。 (3)安全系數(shù)偏小。許多基坑設(shè)計(jì)時(shí),為單純追求造價(jià),而忽略許多因素,使工程的安全系數(shù)偏小。如遇雨水或少量偶然的坑邊堆載,就導(dǎo)致基坑的失穩(wěn)。
3.3 未進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算
由很多工程事故可見,僅進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)或選擇一個方案是不行的,還必須進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算,以確?;拥恼w及局部穩(wěn)定,特別是軟土地區(qū)。
3.4 施工管理方面的問題
(1)嚴(yán)重超挖,不遵守分層分段開挖原則;(2)坑邊過量堆載;(3)管理混亂。
4、建議及對策
4.1 堅(jiān)持分層分段開挖與支護(hù)的原則
一般情況下,邊坡破壞有一個從局部開始,逐漸擴(kuò)大的過程.首先產(chǎn)生局部破壞的部位為突破點(diǎn).當(dāng)某部位土體應(yīng)力達(dá)到或超過其強(qiáng)度時(shí),突破點(diǎn)開始破壞,并引起周圍土體力學(xué)性質(zhì)的變化和臨近部位應(yīng)力的升值,使破壞面擴(kuò)大.城市高層建筑的發(fā)展,使基坑深度日益增大,邊坡也越來越陡立(一般在80~90°).目前各種邊坡穩(wěn)定的理論計(jì)算模式都是在60°左右建立的,與陡立邊坡的初始受力狀態(tài)有較大差異.邊坡開挖后,破壞了原自然土體的三向受力狀態(tài),在開挖面附近產(chǎn)生一個高能區(qū).其中一部分能量傳給周圍土體,一部就成為使土體變形的動力.對近于直立的邊坡,若一次開挖深度太大,積聚的能量就很大,有可能成為破壞的突破點(diǎn)而產(chǎn)生塌方.所以施工中必須控制開挖面的長度與深度,并進(jìn)行快速支護(hù),使支護(hù)盡早發(fā)揮效能,達(dá)到控制和消滅破壞突破點(diǎn)的目的.分層分段開挖并支護(hù)有利于邊坡能量的釋放.前期開挖掘?qū)佣蔚哪芰坑幸徊糠滞ㄟ^錨體傳到土層較深部位,有一部分受已施工面板影響留在坡面淺層部位.當(dāng)下一層段開挖后,就被后期開挖段吸收并釋放.因此,分層分段開挖并支護(hù)的施工方法也是一個能量釋放的過程,最后總的開挖能量留在坡面的較少,這對整個破面的穩(wěn)定是有利的。
邊坡層段開挖的大小應(yīng)作為設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,在分析土體力學(xué)性能、地下水和邊坡附加荷載分布的基礎(chǔ)上預(yù)測突破點(diǎn)可能產(chǎn)生的部位,這是劃分層段的重要依據(jù).據(jù)此繪出每一坡面的層段開挖圖,作為施工依據(jù),并在施工中根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。
4.2 信息反饋是基坑施工的重要組成部分
所謂施工過程中的信息反饋基本上指兩方面:一是指坡面開挖過程中對暴露出來的地質(zhì)構(gòu)造、地下水分布的變化及未知地下建筑物的信息反饋;二是指施工過程中對邊坡位移及應(yīng)力監(jiān)測的信息反饋.其中,施工中發(fā)生側(cè)移有以下原因:(1)土力學(xué)的模糊性:土的層面結(jié)構(gòu)多變,影響因素多,物理力學(xué)性能分散性大。其結(jié)構(gòu)計(jì)算原理及各種參數(shù)取值有較大的模糊性,不可能一次計(jì)算到位。(2)外力作用下的變形。(3)施工階段的不穩(wěn)定性。
4.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的革新
(1)從結(jié)構(gòu)受力改變結(jié)構(gòu)形式。閉合拱圈擋土、連拱式基坑支護(hù),都是將平面結(jié)構(gòu)改變?yōu)榭臻g支護(hù)結(jié)構(gòu),利用拱的作用,一方面減小土對樁的側(cè)向壓力,另一方面將結(jié)構(gòu)受彎變?yōu)楣叭κ軌?,充分發(fā)揮混凝土的受壓特性,降低了工程費(fèi)用。
(2)從施工方法上改變。樁墻合一地下室逆作法,是將基坑支護(hù)樁和地下室墻合在一起,將地下室的梁板作為支護(hù),從地下室頂往下施工,地下室外墻也施工.它的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約投資,在地下水豐富、不易降低水位地區(qū),尚須作防水帷幕。
(3)發(fā)展新的支護(hù)方法。近年來,噴錨網(wǎng)支護(hù)法、錨釘墻法在工程中得到應(yīng)用,并顯示了顯著的經(jīng)濟(jì)效益.它不要一根樁、一塊板、一根管、一根撐,完全拋棄了傳統(tǒng)法及其被動支護(hù)概念,以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學(xué)強(qiáng)度,變土體荷載為支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的一部分.它主動支護(hù)土體,并與土體共同工作,具有施工簡便、快速、及時(shí)、機(jī)動、靈活、適用性強(qiáng)、隨挖隨支、挖完支完、安全經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。其工期一般比傳統(tǒng)法短30~60天以上,工程造價(jià)低10%~30%.支護(hù)最大垂直坑深18m,建筑淤泥基坑深達(dá)10m。
4.4 進(jìn)一步研究基坑支護(hù)理論
可以看到,隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市現(xiàn)代化的進(jìn)程,基坑工程的可靠性成為高層建筑亟待解決的問題.因此進(jìn)一步探討基坑支護(hù)的方法和計(jì)算理論,尤其是新型支護(hù)方法的計(jì)算理論,乃為工程實(shí)際所急需。如噴錨網(wǎng)支護(hù)法、錨釘墻法。
4.5 探討基坑護(hù)壁搶險(xiǎn)技術(shù)
如前所述,基坑工程的破壞率較高。因此,配合施工過程的監(jiān)測與信息反饋技術(shù),進(jìn)行基坑護(hù)壁搶險(xiǎn)技術(shù)的探討非常必要.目前,發(fā)現(xiàn)基坑護(hù)壁失效,采用的方法是停止開挖或回填土方等,收效甚微。因此在支護(hù)設(shè)計(jì)或確定施工方案時(shí),就必須考慮基坑護(hù)壁的搶險(xiǎn)措施。如基坑護(hù)壁帷幕漏水化學(xué)灌漿搶險(xiǎn)技術(shù),具有簡單、經(jīng)濟(jì)。快速和有效的特點(diǎn),是目前基坑漏水涌砂最好的搶險(xiǎn)補(bǔ)救方法。