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基坑坍塌防治手册!这四点需要做好!

393 2020-09-09 13:03:27

宝钛集团熔铸厂一车间基坑施工发生坍塌

12月13日15时30分许,位于陕西省宝鸡市的宝钛集团老厂区熔铸厂一车间内进行重型设备基坑施工时发生土方坍塌,现场3名施工人员被埋。3名施工人员先后被救出送往医院,经抢救无效死亡。


  • 9种基坑坍塌类型

一、整体失稳

整体失稳是指在土体中形成了滑动面,围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一起丧失稳定性,一般的失稳形态是围护结构的上部向坑外倾倒,围护结构的底部向坑内移动,坑底土体隆起,坑外地面下陷。


二、坑底隆起

(1)坑底隆起是一种向上的位移,产生的原因一是深层土的卸荷回弹,二是由开挖形成的压力差导致的土体塑流。

(2)由于土体是连续体,坑底的隆起和围护结构的水平位移必然导致坑外土体产生沉降和水平位移,带动相邻建筑物或市政设施发生倾斜或挠曲,这些附加的变形使结构构件或管道可能产生开裂,影响使用,危及安全。

(3)一般解决的方法是被动区加固,提高土的抗力,减少变形,同时解决整体稳定和坑底隆起问题。


三、围护结构倾覆失稳

围护结构倾覆失稳主要发生在重力式结构或悬臂式围护结构,重力式结构在坑外主动土压力的作用下,围护结构绕其下部的某点转动,围护结构的顶部向坑内倾倒。抵抗倾覆失稳的力矩主要由围护结构自身的重力形成,坑底的被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。


四、围护结构滑移失稳

围护结构底部地基承载力失稳是指重力式围护结构的底面压力过大,地基承载力不足引起的失稳。由于在围护结构的外侧还作用着土压力,因此其合力是倾斜的。在倾斜荷载作用下,地基土发生向坑内的挤出,围护结构产生不均匀的沉降,可能导致部分围护结构的开裂损坏。


五、围护结构滑移失稳

围护结构滑移失稳亦主要发生在重力式结构中,在坑外主动土压力的作用下,围护结构向坑内平移。抵抗滑移的阻力主要由围护体底面的摩阻力以及内侧的被动土压力构成。当坑底土软弱或围护结构底部的地基土软化时,墙体发生滑移失稳。


六、“踢脚”失稳

“踢脚”失稳在单支撑的基坑中,可能发生绕支撑点转动,围护结构上部向坑外倾倒,围护结构的下部向上翻的失稳模式,故形象地称为“踢脚”失稳。在多支撑的围护结构中一般不会产生踢脚失稳,除非其他支撑都已失效,只有一道支撑起作用的情况。


七、围护结构的结构性破坏

围护结构的结构性破坏是指围护体本身发生开裂、折断、剪断或压屈,致使结构失去了承载能力的破坏模式。如支撑体系不当或围护结构不闭合;也可能是设计计算时荷载估计不足或结构材料强度估计过高,支撑或围檩截面不足导致破坏;此外,结构节点处理不当,也会因局部失稳而引起整体破坏,特别在钢支撑体系中,节点多,加工与安装质量不易控制,节点处理包括支撑和墙体的连接处,不设置围檩或连接强度不够。


八、支、锚体系失稳破坏

支、锚体系失稳破坏包括两种不同的破坏模式。锚杆的破坏主要表现为锚杆的拔出、断裂或预应力松弛,土锚的破坏大多是局部的;支撑的失稳很可能是整体性的,其形态因体系不同而不同,支撑体系大多是超静定的,局部的破坏会造成整体的失稳,尤其是钢支撑体系,局部节点的失效概率比较大。


九、止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏

止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏是指止水帷幕丧失挡水功能,产生渗漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷,导致邻近建筑物的开裂和损坏。

引起围护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素,其次是设计因素和材料的因素。由于施工质量低劣,止水帷幕有空洞或裂缝,成为漏水的通道是最普遍的现象;止水帷幕设计过短,没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。由于止水帷幕失效产生过大的水力坡降引起坑底渗透变形破坏。如不及时制止,由渗透变形引起的坑外土体的位移和陷落是严重的。


  • 防坍塌施工要点

基坑(槽)土方开挖与回填安全技术措施

1、基坑(槽)开挖时,两人操作间距应大于2.5m。多台机械开挖,挖土机间距应大于10m。在挖土机工作范围内,不允许进行其他作业。挖土应由上而下,逐层进行,严禁先挖坡脚或逆坡挖土。

2、土方开挖不得在危岩、孤石的下边或贴近未加固的危险建筑物的下面进行。施工中在基坑周边应设排水沟,防止地面水流入或渗入坑内,以免发生边坡塌方。

3、基坑周边严禁超堆荷载。在坑边堆放弃土、材料和移动施工机械时,应与坑边保持一定的距离,当土质良好时,要距坑边1m以外,堆放髙度不能超过1.5m。

4、基坑(槽)开挖应严格按要求进行放坡。施工时应随时注意土壁的变化情况,如发现有裂纹或部分坍塌现象,应及时进行加固支撑或放坡,并密切注意支撑的稳固和土壁的变化,同时对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。当采取不放坡开挖时,应设置临时支护,各种支护应根据土质及基坑深度经计算确定。

5、采用机械多台阶同时开挖时,应验算边坡的稳定,挖土机离边坡应保持一定的安全距离,以防塌方,造成翻机事故。

6、在有支撑的基坑(槽)中使用机械挖土时,应采取必要措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原土。在坑槽边使用机械挖土时,应计算支护结构的整体稳定性,必要时应采取措施加强支护结构。

7、开挖至坑底标高后坑底应及时满封闭并进行基础工程施工。

8、地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。在进行基坑(槽)和管沟回填土时,其下方不得有人,所使用的打夯机等要检查电器线路,防止漏电、触电,停机时要切断电源。

9、在拆除护壁支撑时,应按照回填顺序,从下而上逐步拆除。更换护壁支撑时,必须先安装新的,再拆除旧的。


基坑开挖的监控

1、基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案,监控方案应包括监控目的、监测项目、监控报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。

2、基坑工程的监测包括支护结构的监测和周围环境的监测。重点是做好支护结构水平位移、周围建筑物、地下管线变形、地下水位等的监测。


地下水控制

1、为保证基坑开挖安全,在支护结构设计时,应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合确定地下水控制的设施和施工。

2、地下水控制方法常分为集水明排、降水、截水和回灌等形式单独或组合使用。

3、当因降水而危及基坑及周边环境安全时,宜采用截水或回灌方法。如果截水后,基坑中的水量或水压较大时,宜采用基坑内降水。

4、当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时,应进行坑底突涌验算,必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施保证坑底土层稳定。


基坑施工的安全应急措施

1、在基坑开挖过程中,一旦出现了渗水或漏水,应根据水量大小,采用坑底设沟排水、引流修补、密实混凝土封堵、压密注浆、高压喷射注浆等方法及时进行处理。

2、如果水泥土墙等重力式支护结构位移超过设计估计值时,应予以高度重视,同时做好位移监测,掌握发展趋势。如果位移持续发展,超过设计值较多时,则应采用水泥土墙背后卸载、加快垫层施工及加大垫层厚度和加设支撑等方法及时进行处理。

3、如果悬臂式支护结构位移超过设计值时,应采取加设支撑或锚杆、支护墙背卸土等方法及时进行处理。如果悬臂式支护结构发生深层滑动时,应及时浇筑垫层,必要时也可以加厚垫层,以形成下部水平支撑。

4、如果支撑式支护结构发生墙背土体沉陷,应采取增设坑外回灌井、进行坑底加固、垫层随挖随浇、加厚垫层或采用配筋垫层、设置坑底支撑等方法及时进行处理。

5、对于轻微的流砂现象,在基坑开挖后可采用加快垫层浇筑或加厚垫层的方法“压住”流砂。对于较严重的流砂,应增加坑内降水措施进行处理。

6、如果发生管涌,可以在支护墙前再打设一排钢板桩,在钢板桩与支护墙间进行注浆。

7、对邻近建筑物沉降的控制一般可以采用回灌井、跟踪注浆等方法。对于沉降很大,而压密注浆又不能控制的建筑,如果基础是钢筋混凝土的,则可以考虑采用静力锚杆压桩的方法进行处理

8、对于基坑周围管线保护的应急措施一般包括增设回灌井、打设封闭桩或管线架空等方法。