由于高層建築、地下空間的發展,深基坑工程的規模之大,深度之深,成為(wèi)岩土工程中事故最為(wèi)頻繁的領域。
基坑周邊環境破壞
在深基坑工程施工過程中,會對周圍土體(tǐ)有不同程度的擾動,一個重要影響表現為(wèi)引起周圍地表不均勻下沉,從而影響周圍建築、構築物(wù)及地下管線(xiàn)的正常使用(yòng),嚴重的造成工程事故。引起周圍地表沉降的因素大體(tǐ)有:基坑牆體(tǐ)變位;基坑回彈、隆起;井點降水引起的地層固結;抽水造成砂土損失、管湧流砂等。
因此如何預測和減小(xiǎo)施工引起的地面沉降已成為(wèi)深基坑工程界亟需解決的難點問題。
支護體(tǐ)系破壞
(1)基坑圍護體(tǐ)系折斷事故。主要是由于施工搶進度,超量挖土,支撐架設跟不上,是圍護體(tǐ)系缺少大量設計上必須的支撐,或者由于施工單位不按圖施工,抱僥幸心理(lǐ),少加支撐,緻使圍護體(tǐ)系應力過大而折斷或支撐軸力過大而破壞或産生大變形。
(2)基坑圍護體(tǐ)整體(tǐ)失穩事故深基坑開挖後,土體(tǐ)沿圍護牆體(tǐ)下形成的圓弧滑面或軟弱夾層發生整體(tǐ)滑動失穩的破壞。下圖為(wèi)某深基坑圍護整體(tǐ)失穩破壞事故。
(3)基坑圍護踢腳破壞由于深基坑圍護牆體(tǐ)插入基坑底部深度較小(xiǎo),同時由于底部土體(tǐ)強度較低,從而發生圍護牆底向基坑内發生較大的“踢腳”變形,同時引起坑内土體(tǐ)隆起。
(4)坑内滑坡導緻基坑内撐失穩在火車(chē)站、地鐵車(chē)站等長(cháng)條形深基坑内區(qū)放坡挖土時,由于放坡較陡、降雨或其他(tā)原因引起的滑坡可(kě)能(néng)沖毀基坑内先期施工的支撐及立柱,導緻基坑破壞。
排樁支護
常見問題及防護措施如下:
懸壁式排樁嵌固深度不足
現象:挖土至坑底時發現樁傾斜,樁身出現裂縫,坑邊地面産生裂縫,附近道路下沉,鄰近房屋出現豎向裂縫等;嚴重時排樁倒塌,連接圈梁折斷,樁後土方陷入基坑内,基坑支護破壞。
原因分(fēn)析:懸臂樁的埋深嵌固深度沒有通過計算确定或計算不準确,未按要求施工;其次是未做好排水和止水措施。
防治措施:懸臂樁的嵌固深度須通過計算确定,計算時應考慮土的物(wù)理(lǐ)參數。不按土的物(wù)理(lǐ)參數計算确定或按經驗确定嵌固深度的将發生重大事故。
鋼闆樁滲漏
現象:基坑挖土過半時,發現鋼闆樁滲漏,主要在接縫處和轉角處。
原因分(fēn)析:
(1)鋼闆樁舊樁較多(duō),使用(yòng)前未進行矯正修理(lǐ)或檢修不徹底,鎖口處咬合不好,以緻接縫處易漏水,轉角處為(wèi)實現封閉合攏,應有特殊型式的轉角樁,這種轉角樁要經過切斷焊接工序,可(kě)能(néng)會産生變形;
(2)打設鋼闆樁時,兩塊闆樁的鎖口可(kě)能(néng)插接不嚴密,不符合要求;
(3)樁的垂直度不符合要求,導緻鎖口漏水。
防治措施:
(1)舊鋼闆樁在打設前需進行整修矯正。矯正要在平台上進行,對彎曲變形的鋼闆樁可(kě)用(yòng)油壓千斤頂頂壓或火烘等方法矯正;
(2)作(zuò)好圍檩支架,以保證鋼闆樁垂直打入和打入後的鋼闆樁牆面平直;
(3)防止鋼闆樁鎖口中心線(xiàn)位移,可(kě)在打樁進行方向的鋼闆樁鎖口處設卡闆,阻止鋼闆樁位移;
(4)為(wèi)保證鋼闆樁垂直,應用(yòng)2台經緯儀從兩個方向控制錘擊人土;
(5)由于鋼闆樁打入時傾斜,且鎖口接合部有空隙,封閉合攏比較困難,解決的辦法一是用(yòng)異形闆樁(此法較困難),二是采用(yòng)軸線(xiàn)封閉法,此法較為(wèi)方便;
(6)如發現有滲水現象時,采用(yòng)水玻璃水泥漿以閥管雙液灌漿施工堵漏。
鋼闆樁傾側,基坑底土隆起,地面裂縫
現象:開挖土方的挖土機及運土車(chē)設在地面鋼闆樁側,開挖不久即發現鋼闆樁頂側傾,坑底土隆起,地面裂縫并下沉。
原因分(fēn)析:
(1)設計嵌固深度不夠,坑底土隆起是管湧現象;
(2)挖土機及運土車(chē)在鋼闆樁側,增加土的地面荷載,導緻樁頂側移。
防治措施:
(1)鋼闆樁的嵌固深度必須經計算确定;
(2)挖土機、運土車(chē)不得在基坑邊作(zuò)業,如必須施工,則應将該項荷載計入設計荷載取值内,以增加樁的嵌固深度;
(3)鋼闆樁設計時尚須考慮地基整體(tǐ)穩定。
土釘牆支護
(1)開挖工作(zuò)面:土釘支護應自上而下分(fēn)段分(fēn)層進行,分(fēn)層深度視土層情況而定,工作(zuò)面寬度不宜小(xiǎo)于6m,縱向長(cháng)度不宜小(xiǎo)于10m。
(2)噴射第一層混凝土:為(wèi)防止土體(tǐ)松弛和崩解,須盡快做第一層噴射混凝土,厚度不宜小(xiǎo)于40~50mm。噴射混凝土水泥用(yòng)量不小(xiǎo)于400kg/m³。
(3)土釘成孔:土釘成孔直徑70~120mm,向下傾角15~200,成孔方法和工藝由承包商根據土層條件、設備和經驗而定。
(4)安(ān)設土釘、注漿:土釘有單杆和多(duō)杆之分(fēn),單杆多(duō)為(wèi)直徑22~32mm的粗螺紋鋼筋,多(duō)杆一般為(wèi)2~4根直徑16mm鋼筋。采用(yòng)灰漿泵注漿,土釘注漿可(kě)不加壓。
(5)挂鋼筋網、噴射混凝土面層:鋼筋網通常直徑6~10mm、間距200~300mm,與土釘連接牢固。鋼筋與第一層噴射混凝土的間隙不小(xiǎo)于20mm。設置雙層鋼筋網時,第二層鋼筋網應在第一層鋼筋網被覆蓋後鋪設。混凝土面闆厚度50~100mm。
錨杆支護
是在未開挖的土層立壁上鑽孔至設計深度,孔内放入拉杆,灌入水泥砂漿與土層結合成抗拉力強的錨杆,錨杆一端固定在坑壁結構上,另一端錨固在土層中,将立壁土體(tǐ)側壓力傳至深部的穩定土層。
适于較硬土層或破碎岩石中開挖較大較深基坑,鄰近有建築物(wù)須保證邊坡穩定時采用(yòng)。
(1)造孔:包括鑽機就位、施鑽成孔、清孔三個作(zuò)業步驟。造孔用(yòng)沖擊式鑽機、旋轉式鑽機或旋轉式沖擊鑽機,偏心鑽機跟進護壁套管方式鑽進,造孔須幹鑽,嚴禁水鑽;考慮沉渣厚度,孔底應超鑽30~50mm;成孔後高壓風清洗孔壁,以保證砂漿與孔壁的粘結力。
(2)錨杆的制作(zuò)與安(ān)裝(zhuāng)。拉杆常用(yòng)鋼管、粗鋼筋或鋼絲束、鋼絞線(xiàn)制成的錨索。錨索預留長(cháng)度為(wèi)1~1.5m,錨固段間隔1~2m設置隔離架和緊箍環,中心布置灌漿管;自由段外套塑料管,前端切實作(zuò)好隔漿措施。
(3)灌漿。基坑錨杆常采用(yòng)埋管式灌漿的一次灌漿法,即由孔底向上有壓一次性灌漿,壓力不小(xiǎo)于0.6~0.8MPa,砂漿至孔口溢滿為(wèi)止,注漿管不拔出;當土體(tǐ)松散或岩石破碎易發生漏漿時采用(yòng)二次灌漿法。
(4)預應力張拉及封錨:與結構施工預應力張拉及封錨工藝相同
擋土灌注樁與土層錨杆結合支護
樁頂不設錨樁、拉杆,而是挖至一定深度,每隔一定距離向樁背面斜向打入錨杆,達到強度後,安(ān)上橫撐,拉緊固定,在樁中間挖土,直至設計深度。
适于大型較深基坑,施工期較長(cháng),鄰近有建築物(wù),不允許支護、鄰近地基不允許有下沉位移時使用(yòng)。
鋼闆樁支護
當基坑較深、地下水位較高且未施工降水時,采用(yòng)闆樁作(zuò)為(wèi)支護結構,既可(kě)擋土、防水,還可(kě)防止流砂的發生。闆樁支撐可(kě)分(fēn)為(wèi)無錨闆樁(懸臂式闆樁)和有錨闆樁。常用(yòng)的鋼闆樁為(wèi)U型鋼闆樁,又稱拉森鋼闆樁。
(1)無錨闆樁。從一角開始逐塊插打,每塊鋼闆樁自起打到結束中途不停頓。打法簡便、快速,但單塊打入易向一邊傾斜,累計誤差不易糾正,壁面平直度也較難控制。僅在樁長(cháng)小(xiǎo)于10m、工程要求不高時采用(yòng)。又稱單獨打入法。
(2)有錨闆樁的雙層圍檩插樁法。是先沿闆樁邊線(xiàn)搭設雙層圍檩支架,然後将闆樁依次在雙層圍檩中全部插好,形成一個高大的闆樁牆。待四角封閉合攏後,再按階梯形逐漸将闆樁一塊塊打至設計标高。該打法可(kě)保證平面尺寸準确和闆樁垂直度,但施工速度慢。
地下連續牆支護
先建造鋼筋混凝土地下連續牆,達到強度後在牆間用(yòng)機械挖土。該支護法剛度大、強度高,可(kě)擋土、承重、截水、抗滲,可(kě)在狹窄場地施工,适于大面積、有地下水的深基坑施工。
擋牆+内撐支護
當基坑深度較大,懸臂式擋牆的強度和變形無法滿足要求、坑外錨拉可(kě)靠性低時,則可(kě)在坑内采用(yòng)内撐支護。它适用(yòng)于各種地基土層,缺點是内支撐會占用(yòng)一定的施工空間。常用(yòng)有鋼管内撐支護和鋼筋混凝土構架内撐支護。
(1) 鋼管内支撐。鋼管支撐一般采用(yòng)直徑609mm鋼管,用(yòng)不同壁厚适應不同的荷載。鋼管支撐的形式為(wèi)對撐或角撐,對撐的間距較大時,可(kě)設置腹杆形成桁架式支撐。
(2)鋼筋混凝土内支撐。鋼筋混凝土内支撐剛度大、變形小(xiǎo),能(néng)有效控制擋牆和周圍地面的變形。它可(kě)随挖土逐層就地現澆,形式可(kě)随基坑形狀而變化,适用(yòng)于周圍環境要求較高的深基坑。平面尺寸大的内支撐應在交點處設置立柱,立柱宜為(wèi)格構式柱,以免影響底闆穿筋,立柱下端插入工程樁内不小(xiǎo)于2m,否則應設置專用(yòng)的樁基礎。