深基坑工程中常见的问题和处理对策

2003年第8期WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERINGAug.2003

总第87期

文章编号:1004—5716(2003)08—58—02中图分类号:TU47312　文献标识码:B

深基坑工程中常见的问题和处理对策

杨丽君,周卫东

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(1、绍兴文理学院土木系,浙江绍兴312000;2、浙江华汇建筑设计咨询有限公司,浙江绍兴312000)

摘　要:对深基坑工程中常见的一些事故隐患作了分析,从安全的角度考虑提出了一些应注意的问题。关键词:深基坑;围护结构;基坑开挖;稳定性;安全性　　近20年来,随着城市建设的发展,城市地皮的增值,向地下空间发展已成为必然趋势,与之相应的深基坑开挖工程也日益增多,而且基坑开挖深度也愈来愈深。深基坑工程是一项风险性工程,它涉及土力学、基础工程、结构力学、原位测试等多门学科,是一个相当复杂的系统工程。除支护结构设计之外,还包括止水降水措施、施工组织、工程监测等内容。其中一部分出问题,就会影响整个工程的安全。由于实际情况中土体变化的复杂性,各种特定土体的本构关系及相应的诸土工参数难以确定,设计计算多取决于经验,随意性大,基坑失稳事故时有发生,使国家财产受到了很大的损失,对人民生命造成极大威胁。1　深基坑支护中存在的主要问题1.1　打桩的挤土效应意基坑支护的位移量。

1.4　流砂和管涌现象

在动水压力作用下,当渗流水自上而下运动时,动力水方向与土体重力方向,将减小土粒间的压力。当动力水等于或大于土的

有效重度γ′时,土粒处于悬浮状态而失去稳定,出现流砂现象。土的颗粒悬浮流动入坑内,流入坑内的渠道有的从基底土流出,有的由于止水失效或桩间距过大而由坑壁流入的,如某工程基坑深度为10m,钻孔灌注桩󰂡800,长22～25m,墙后宽1.7m,长17m的水泥搅拌桩。由于地质条件差,地下4～10m多为砂质粉土。而地下有老的防空洞,以致有的钻孔灌注桩达不到设计标高,因而造成隐患。在施工过程中发生严重的流砂现象,影响附近民房,产生很大裂缝。管涌可以发生于局部范围,但也可能逐步扩大,它会使土层变松,孔隙增大,强度降低,从而导致坑壁失稳。防止管涌通常是采用降低水力坡度和在管涌出口处增设反滤层。

1.5　基坑周围严重堆载造成塌方

由于打桩引起超孔水压力,造成严重的挤土作用,引起围护结构位移及坑底隆起,甚至围护墙体破坏。如上海2个工程,一工程基坑开挖,另一工程打桩,相距仅14.5m,由于打桩速度快,每天打13～18根,导致相邻工程的水泥搅拌桩墙体位移1.638m,围护墙体破坏,另外,打桩的挤土和动力波作用,会使砂土液化,使土的抗剪强度明显下降,容易引起先打的桩产生上浮、倾斜、位移等,所以打桩后应有一段间歇时间,才能开挖基坑。

1.2　基坑周围地表的沉降

在基坑支护结构设计中,基坑周围地面的堆载一般取10～

20kNΠm。由于不可避免的要在坑边堆置土方、材料、设备,搭设临

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时工棚等,或在坑边缘移动施工机械与运输设备。当堆载太重时,会增加挡墙背后的主动土压力,从而加强基坑失稳的危险性。应根据土方、设备的重量及基坑围护结构和土质情况经过计算确定。

1.6　支撑的失稳与破坏

由于基坑开挖后的基坑外降水过大过快或坑内流砂,管涌,围护结构倾斜变形等引起周围地表沉降,使临近建筑、地下管道、电缆受到破坏。即环境效应问题日益增多,也越来引起人们的高度关注。因而合理设计围护结构,对地下水位高的地区,要根据土质情况设置止水帷幕,对围护结构周围进行止水处理,坑外要设置若干回灌井、观察井,或在周围建筑物和结构之间设隔水墙,防止因降水而影响原有建筑物的稳定。对于深基坑平面尺寸较大,开挖深度较深,而离坑边较近有地下管线或建筑物需要保护时,可采用钢筋混凝土地下连续墙结构,墙体整体性好,墙体位移小;支撑体系采用钢筋混凝土支撑结构形式,刚度大,又能做成利用混凝土抗压强度的特点,能提供很大的支撑承载能力和较大的施工空间,是安全可靠和经济合理的深基坑围护方案。

1.3　悬臂围护结构过大的内倾位移

整个支撑体系是土体、围护墙体及支撑体系相互作用的整体,它们的相互影响和相互制约的每一个组成部分都应满足一定的强度、刚度及稳定性的要求,否则,如果某一个局部的失稳或破坏,就有可能导致整体的破坏。当支撑支点数量少,支撑受力过大,连接不牢固,特别当采用焊接对接钢管支撑。在焊接质量不能保证时,受力过大的钢管支撑常因焊缝先行破坏而导致支撑失效。挡土构件采用钢板桩时,本身刚度较小,当支撑间距过大时,钢板桩柔性大易变形的缺点更加暴露,支撑梁太大,其本身压缩量大,受力后易弯曲。在基坑围护工程中的支撑和连接必须慎重综和考虑,以保证基坑围护工程的安全。

2　深基坑工程的监测和动态设计

由于深基坑工程一般位于市区建筑人口密集地带,一出事就是大事故。而基坑工程十分复杂,影响因素多。目前基坑工程的设计计算理论还不成熟,大部分取决于经验。对深基坑工程实

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由于悬臂桩是以基坑底下土的被动土压力来平衡主动土压力和水压力的作用,而要产生被动土压力需较大的位移,当边坡位移很大时,将会导致基坑周围地面、建筑物、道路和管线的开裂和破坏。特别当基坑距周围建筑、道路和管线较近时,应特别注

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西　部　探　矿　工　程　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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的一项工程,通过对皮带廊ABC段的改造,降低ABC段的输送坡度,提高通过能力,在降低输送成本的同时,将输送能力由原来的

500tΠ天,提高到650tΠ天,提高产量30%以上。皮带廊改造工程起

当成功。解决了十多年来一直以瓶颈的ABC段制约整条皮带运输线的生产,改造生产后与改造前破碎面年产量、台时产量见表

2,现在破碎矿石量能轻松将过去的512tΠh提高到700tΠh,改变了

点位于A站5号柱,终点位于C站15号柱,其中A段长130m,隧道全长223m,C段改造长40m,全长393m,其中隧道位于广州市花都区炭步镇珠江水泥厂石料输送皮带廊B站,地貌为丘陵地形,两侧为陡坡地形。

皮带廊改造工程隧道部分是重点工程,隧道断面积为9.3m2,总宽为3.4m,高度为3.02m,隧道洞身由于埋深较浅,地质条件较差,开挖时容易形成局部小的塌方。

3　施工方案

过去需要4天打满一堆料,为现在2天半就能打满一堆,增加了对整条皮带运输线的巡检,维修和保养时间。A、B、C段皮带至今未曾发生过任何大的事故。改造前厂机电部皮带班的人员每个月至少要到矿山A、B、C段修补皮带一次,有时甚至几次,直接影响到矿山石灰石的输送,现在该段几乎没发生修补皮带事故。另外,在耗电量方面每吨可节约0.3kW电量,投资不到2年成本已经全部收回去。实践证明这次皮带廊改造工程取得了圆满成功。

表2　破碎机产量、台时产量综合表

年份

199619971998199920002001、4～122002、1～8

隧道除明洞段采用明挖法施工外,其余均推荐采用新奥法施工。明洞段采用大开挖施工,其施工期应尽量避开雨季,减少边坡开挖暴露时间,保持边坡稳定。采用新奥法施工地段应根据隧道围岩情况确保适宜的开挖方法,Ⅱ、Ⅲ类围岩段辅以小管棚注浆超前支护,或超前砂浆锚杆等措施,以稳固围岩,对于Ⅳ类围岩段,为加快施工进度,施工中要积极采用光面爆破、预裂爆破技术,严格控制超、欠超,初期支护及时可靠,二次衬砌采用砼运输车和衬砌模板拱架的配合套施工方案,确保质量达到内实外光。施工过程加强监测,及时处理分析数据,调整支护参数。

4　实践结果

产量

1708288157129417097291503946150238315815371538711

运转时间

3144.552710.422986.472555.002446.472383.002245.10

运转率

53.8546.4251.1543.7541.7854.1657.75

平均小时产量

543.25579.72572.43588.63614.02663.67685.35

经过将近两年的生产实践表明,本次皮带廊改造工程是相(上接第58页)

[1]　赵锡宏,陈志明,胡中雄等.高层建筑深基坑围护工程实践与分析

[M].上海同济大学出版社,1996.

[2]　杨敏,熊巨华,冯又全.基坑工程中的技术与应用[J].工业建设,

1998,9.

[3]　潭志勇,王余庆,周根寿.支护结构内力和变形的影响因素分析[J].

行综合监测,特别对基坑变形,支护结构内力,开挖过程中的地下水及基坑开挖对临近建筑物的影响等。对于实际工程的施工严密的跟踪监测,并依据监测数据进行信息反馈,通过对监测数据的分析研究,可了解并掌握基坑支护结构的力学形态及变化动态,随时调整参数,调整施工顺序,控制支撑时间,监测数据是评估基坑安全可靠性和作出某些施工决策的重要依据。

3　小结

(1)深基坑施工占用资金多、工期长、难度大,基坑支护方案

工业建设,1999,5.

CommonProblemsandControlMeasuresofaDeepFoundationPit

YANGLi2jun1,ZHOUWei2dong2

(1.Dept.ofCivilEngineering,ShaoxinCollegeofCulture

andScience,ShaoxiZhejiang312000,China;2.Huahui

ArchitecturalDesign&ConsultingCompanyLimitedZhejiang,ShaoxinZhejiang312000,China)

的选择应综合考虑造价、工期、安全及对周围环境的影响。当基坑周围有建筑物、道路和管线时,特别要注意边坡的变形控制。

(2)支护结构的设计要满足土坡的整体稳定,又要限制过大

位移,同时要满足支护结构的强度要求,只有这样才能保证基坑开挖的顺利进行。

(3)在深基坑围护结构设计的同时,应将监测方案一起考虑,

Abstract:Someprobableaccidentsaroundadeepfoundationpitarediscussed.Someimportantproblemsareputforwardinordertomaintainsafety.

Keywords:deepfoundationpit;supportingstructure;foundationpitexcavation;stability;safety

选择有经验的监测单位实施。积累完整准确的基坑开挖与支护监测结果对于总结工程经验,完善设计分析理论是十分重要的。

参考文献