深基坑工程技术讲座(7).pdf
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1、深基坑工程技术讲座(7) 沈保汉 (北京市建筑工程研究院) 第七讲 深基坑工程常见事故(中) 711与锚杆支护有关的事故 土层锚杆是指由锚头、 锚筋和锚固体组 成,其外端通过台座(腰梁及围檩等)和锚头与 挡土结构联结,另一端锚固在稳定土体中,形 成以维护基坑边坡稳定的受拉构件。 土层锚杆的传力过程如下 : (1) 挡土结构 将作用其上的、 由土压力等侧压力所形成的推 力传递给台座(腰梁等) ; (2)经台座将此推力 传递给锚头 ; (3) 再经锚头的锚夹具将此推力 传递给锚杆自由段中的锚筋,使锚筋受拉 ; (4) 锚筋拉力借助于锚筋与锚固体(水泥结石体) 之间的握裹力传递给锚固体 ; (5)
2、最后经锚固 体的摩阻力及支压力(当锚固体有扩大头时) 将锚杆拉力传递给锚固土层。其中某一过程, 在设计上失误或在施工上失控,便会酿成事 故。 71111勘察设计上失误或不当造成事故 (1)勘察报告中提供的地下水位状况和地 层土质资料、 数据等,与实际情况相差较大,致 使锚杆抗拔力不够。 (2)对周围环境(邻近建筑物及地下管线 等)调查不足,造成挡土支护结构变形过大。 (3)未进行台座的附属部件(腰梁、 围檩、 牛腿等)的强度和刚度核算,基坑开挖后上述 部件变形过大而破坏、 影响基坑边坡稳定。 (4)挡土桩(墙)入土深度不足,锚杆不起 作用,造成整个挡土支护结构过大变位而倒 塌。北京市某大厦深基
3、坑倒塌原因正是如此。 (5)仅按1m水平间距范围内的土压力来 计算锚杆拉力,未考虑上述土压力值应乘以锚 杆水平间距,结果锚杆抗拔力大大不够。南京 市进香河农贸市场大楼深基坑支护结构失效 事故的原因之一,就是锚杆水平间距为115m , 但仅按1m范围内的土压力计算锚杆受力,锚 杆所受拉力少算50 %。 (6)盲目减少安全系数,锚固体长度不足。 北京某基坑,锚杆安全系数过小,去年七月末 一场暴雨,致使原废弃的排水沟水满为患,侧 压力增大,结果锚固体拔出,基坑失稳倒塌。 (7)锚固体未设在良好土层中,使锚杆抗 拔力大大低于设计拉力值,基坑开挖后锚固体 被拔出而倒塌 (8)挡土桩与锚杆设计未匹配。挡土
4、桩 (墙)与锚杆支护结构是一个整体,两者设计时 必须匹配。例如土压力不大,挡土桩的抗弯钢 筋也不多,此时若锚杆的张拉锁定力大于土压 力作用所需的拉力值,则尚需有一定的被动反 力来平衡超过所需的锁定力,因而产生超载的 弯矩值,致使桩安全度减少或破坏。各地塌方 事故中,有此类不匹配的实例。 (9)锚杆竖向间距过大,造成挡土桩抗弯 能力不足。 (10)锚筋及其它孔内插入材过多,致使水 泥浆填充孔内及加压不充分,结果降低锚杆抗 拔力。 (11)水泥浆配合比及水灰比不合适,影响 水泥浆体的强度。 (12)设计上未考虑对锚杆张拉锁定。北 京某艺术世界大厦的锚杆挡土支护排桩结构, 由于对锚杆未采用预应力;锚
5、杆群受力很不均 匀,大雨后,个别锚杆因受力过大而首先拔出, 其余锚杆随即产生 “多米诺骨牌效应”,“个个 击破”,基坑失稳倒塌。 (13)锚杆向下倾角过大(大于45 ) , 这样 94 第24卷 4 建筑技术开发 1997年8月 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 一方面锚杆水平分力过小,增大挡土结构的变 形;另一方面锚杆竖向分力过大,增加挡土结 构的下沉量。两者综合作用,增加基坑倒塌的 可能性。 71112施工不良造成事故 (1)干作业成孔后,附于孔壁上的土屑、 松 散泥土未清除干净;
6、水作业成孔后,未用清水 将孔壁泥土冲洗干净,均致使锚杆抗拔力降 低。 (2)成孔时,孔壁土受到钻具过分的搅动, 致使锚杆抗拔力降低。 (3)水作业成孔时,由于未采取二重管成 孔方式或未使用止水装置或未采取降水措施 等而洗孔过分,造成地下水从孔口喷出的同时 挟带挡土墙(桩)背后的粉粒状土(粉土、 砂土、 砂砾等)从孔口流失,致使墙(桩)背面地基沉 降、 邻近建筑物倾斜。 (4)成孔后孔壁塌落致使锚筋插入困难。 (5)水灰比未按要求调制,或调制时未称 量。一般说来,纯水泥浆的水灰比为0140 01 45( 日本为01450147) ,水泥砂浆(灰砂比 为111 2) 的水灰比为01380145。水
7、灰比 太小,可注性差,易堵管,影响注浆作业的正常 进行;水灰比太大,浆液易离析,注浆体密实度 不易保证,硬化过程中易收缩,将影响锚固效 果,也会推迟张拉锁定时间,延误工期。 (6)注浆时,对浆液加压不充分,使锚杆抗 拔力降低。 (7)注浆时浆液异常地逸出,降低锚杆抗 拔力。 (8)锚固体中水泥结石体质量差,既影响 握裹力又影响摩阻力。当基坑开挖后,前者可 能造成锚筋脱离水泥结石体而拔出,后者则造 成整体锚固体松动而拔出。 (9)焊接火花溅落在锚筋上,造成焊接缺 陷,使其在受力后被拉断。 (10)锚具中的锚片硬度不够。北京某大 厦深基坑工程,坑深2315m ,采用三层锚杆,锚 筋均采用钢绞索。南
8、侧第一层锚杆,由于锚片 硬度不够发生滑脱,加上腰梁与支座联接不良 以及南坡地面上就地排放大量洗涮混凝土搅 拌机的水使地基土大量浸水带来土压力增大 等因素,一度出现失稳趋势。后经采取增加一 道地面锚拉杆,并将腰梁加固,逐根地更换滑 脱锚片等措施,转危为安,否则将造成基坑失 稳破坏。 (11)钢腰梁断面过小,造成基坑塌坏。北 京某基坑采用单层锚杆加挡土桩的形式。安 装H型钢腰梁时,最后一段基坑,因原准备的 H型钢已用完,施工人员未经弯矩和剪力验算 擅自将两个小工字钢取代原定的H型钢,两者 的断而惯性矩相差数倍。开挖后,该段小钢腰 梁,由于强度不够而破坏,致使锚头破坏及锚 杆失效,结果该段基坑倒塌。
9、 (12)位于三北(东北、 西北、 华北)地区的 基坑越冬施工时,应考虑边坡冻胀的可能性。 长春市新世界广场工程,基坑深16m ,边坡土 层为含水量较大的粘性土,滞水层疏干不彻 底,防冻措拖未起到防冻作用,严冬季节,边坡 土严重冻胀,冻胀力促进挡土支护结构提前破 坏。 712与支撑支护有关的事故 内撑系统系指支持挡土墙(桩)所承受的 土压力等侧压力而设置的围檩(又称横挡或圈 梁)、 支撑、 角撑、 支柱及其它附属部件之总称。 围檩是系将挡土墙(桩)所承受的侧压力传递 到支撑及角撑的受弯构件;支撑及角撑均属受 压构件;支柱系支持支撑材料的重量,同时具 有防止支撑弯曲的作用。支撑系统中某一构 件或
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