沈阳新世界二期深基坑支护工程事故的分析与处理

/网络高等教化本科生毕业论文（设计）题目：沈阳新世界二期深基坑支护工程事故的分析和处理学习中心：层次：专业：年级：学号：学生：指导老师：完成日期：2015年8月22日内容摘要深基坑设置支护结构（由围护结构和支、锚体系两部分组成）的目的是阻挡基坑外侧土体的坍塌，为基础施工供应平安的工作空间，而在水土压力作用下，支护结构有可能发生破坏，如墙体折断、整体失稳、锚撑失稳等。本文针对新世界深基坑支护工程周边居民楼开裂事故，分析缘由并就事故处理方案进行分析比较，通过对比分析几种目前基坑支护常用的结构形式，完善了项目支护结构形式，加快了事故的处理速度，给其他深基坑支护工程的勘察、设计、施工、加固供应了参照。关键词：深基坑；支护；事故；缘由；分析

目录内容摘要 I引言 11工程概况 21.1工程基本状况 21.1.1概况 21.1.2场地及水文地质条件 21.1.3设计概况 31.2事故状况概述 42事故缘由分析 52.1勘测未到位缘由 52.2设计缘由 52.3施工不规范缘由 52.4其他缘由 63事故处理 73.1对基坑支护进行加固处理 73.2现场补充勘察 73.3支护方案完善 73.4加强基坑监测 113.5紧急预案制定 113.5．1边坡滑坡 113.5．2局部坍塌 113.5．3地表裂缝 123.6实施效果 124同类事故的预防措施 134.1现场勘查 134.2设计方案 134.3施工过程限制 134.4紧急预案制定 144.5施工留意事项 145结语 15参考文献 16引言随着时代的发展，高层建筑等慢慢成为现代化都市的标记，而随着城市土地资源日趋惊惶，本着对提高容积率的需求以及建筑结构和功能的需求，地下工程已由以前的一层发展到两层及更多层，基础埋深越来越深。城市建筑物的密集以及基础埋置深度的加深增大了基坑支护的难度，基坑支护技术是一个具有困难性和综合性特点的岩土工程问题，它和场地条件、监测、施工水同等因素密切相关，同时涉及到经典土力学、结构力学、材料力学、水文地质等学科；它包含了强度、变形、稳定性，还包括土体和支护结构的共同作用、基坑支护结构的空间效应、以及渗流对土压力的影响等问题。由于当前基坑计算理论还不完善，而且基坑支护工程不受到人们的重视，因而基坑事故频频发生。在深基坑工程中，基坑支护对工程的影响是巨大的，不符合要求的基坑支护会严峻影响施工和正常运用，甚至会造成事故，因此基坑的开挖和支护工程应当引起人们足够的重视。本文结合沈阳地区的砂土特点及新世界二期工程出现的支护桩基事故，探究适应本地的支护结构形式及支护结构设计留意事项。1工程概况1.1工程基本状况1.1.1概况沈阳新世界二期工程北侧接近沈阳地铁1号线沈～太区间左右线限制范围内，该区间左右线间距约13米，本基坑范围内地铁区间以直线为主。基坑支护桩内边线距离地铁中心线16.5米；东北侧道路下为朗勤商道，距离支护桩边线约10.0米，埋深约6.5米；基坑东北角为地下通道，通道距离支护桩边线约3米，埋深约8米，基础形式为筏板基础；基坑东侧为南京南街，为规划地铁4号线；基坑南侧为一期工程，一期建筑基础深度为-15.50米，需进行支护。图1基坑周边环境平面图1.1.2场地及水文地质条件（1）场地的地质岩性构成自上而下依次为：①杂填土：主要由粘性土组成，含砖块及沥青路面，该层分布连续。②中砂：黄褐色，石英~长石质，均粒结构，充填少量粘性土，稍湿,稍密。，该层分布连续。③砾砂：黄褐色，石英~长石质，混粒结构，级配较好，含30%左右的砾石，充填少量粘性土，稍湿，稍密，该层分布连续。④圆砾：由结晶岩组成，亚圆形，坚硬，一般粒径2-20毫米，最大粒径40毫米，含30%左右的混粒砂，充填大量粘性土，局部有砾砂薄夹层，中密，该层分布连续。⑤砾砂：黄褐色，石英~长石质，混粒结构，级配较好，含30%左右的砾石，充填大量粘性土，饱和，稍密，该层分布连续。⑥圆砾：由结晶岩组成，亚圆形，坚硬，一般粒径2-20毫米，最大粒径50毫米，含30%左右的混粒砂，充填大量粘性土，局部岩芯呈柱状，局部有砾砂薄夹层，中密～密实，该层分布连续。⑦砾砂：黄褐色，石英~长石质，混粒结构，级配较好，含30%左右的砾石，充填大量粘性土，局部岩芯呈柱状，饱和，密实，该层分布连续。⑧花岗片麻岩（全风化）：褐色，主要矿物成分为长石、石英，中细粒结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩芯风化成土状或团块状，岩体完整程度为极裂开，岩石坚硬程度为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，全风化。该层分布连续。⑨花岗片麻岩（中风化）：青灰色，主要矿物成分为长石、石英，中细粒结构，块状构造，节理裂隙不发育，岩芯呈柱状，锤击不易碎，岩体完整程度为较裂开，岩石坚硬程度为较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。（2）水文条件在前期勘察期间，场地内全部钻孔均遇见地下水，地下水类型为潜水，主要赋存在⑤圆砾层中，其主要补给来源为大气降水及浑河侧渗，其排泄方式主要靠大气蒸发、人工开采及地下径流，水位埋深17.90～19.80米左右。相对标高为22.50～24.70，由于受周边施工降水影响，勘察期间地下水位比正常年水位下低近10米，依据收集的地质资料，水位埋深6.30-6.50米，相当于标高35.56-35.85米。1.1.3设计概况依据工程的特点，基坑支护结构接受钢筋混凝土桩+内支撑结构体系，东西两侧及南侧均为单排桩，北侧为双排桩，支护周长约342米。钻孔灌注桩直径0.8m，有效桩长26.15m，钢支撑接受直径700mm×10mm钢管，东西向单层水平垂直撑，南侧三道二层角支撑，东西向单层水平垂直支撑，接受密排深层搅拌桩作为阻水帷幕，桩径为800mm，搭接长度200mm．有效桩长26.15m，桩接头施工缝处压密注浆处理，以增加阻水效果。基坑开挖边线按距离地下室外墙1.2米进行设计，局部距离有所调整。本工程±0.000相当于确定高程42.95，基坑开挖深度为-19.65米，主楼范围开挖深度-22.15米。基坑降水沿基坑周边20米间距布置降水井，接受管井进行降水。依据施工组织依次，基坑的开挖依次由西后东，东西两侧及南侧均为单排桩，北侧为双排桩。（1）施工场地西侧，支护形式接受桩锚支护。（2）施工场地北侧，支护形式接受双排桩+锚索支护。（3）施工现场东北角，支护形式接受桩锚支护+钢管内支撑支护。（4）施工场地东侧，支护形式接受桩锚支护。（5）施工现场南侧，接受桩锚支护，支护桩接受钢筋混凝土灌注桩。本工程地下结构比较困难，支护桩期间施工和地下拆迁施工同时作业，并局部存在交叉作业。1.2事故状况概述虽然拟建场地处于特殊位置,但是基坑支护设计方案完成后,建设单位未将设计方案提交有关平安和质量管理部门进行审查论证,干脆按设计方案开展施工。在进行基坑开挖过程中初始未发觉不正常现象。在基坑开挖至15.10m左右时,接到邻近的反映,拟建场地西侧的居民楼出现开裂现象,由于当时开挖深度已经到15.10m左右,离坑底不到4.55m,沉降观测也在许可范围内,因此施工方对此并未引起足够重视,也未实行任何加固防范措施,并接着往下开挖。在随后的地下室底板钢筋绑扎过程中再次接到报告,居民楼的裂缝进一步扩大,在应力集中处已出现严峻开裂现象,在围墙和居民楼相接处出现V字型裂缝,最大达30mm。此次事故的发生，使得周边住户的日常生活受到影响，基坑施工暂停，在进行混凝土回填等处理后，直至事故处理完毕后才复原施工。事故的发生，严峻延误了工程进度，造成的干脆经济损失约120万元，

2事故缘由分析本章将就沈阳新世界商业二期基坑支护工程进行基坑支护过程中平安事故的分析和处理进行说明。对于此次事故发生的缘由，通过对设计方案、施工方案、施工经过、开裂建筑物设计方案、深基坑勘测结果等进行综合分析，发觉造成基坑支护结构变形和周边居民楼开裂的主要缘由有以下几个方面。2.1勘测未到位缘由在二次勘察中发觉，在基坑和居民楼之间没有建筑物(最近处距离20m)，居民楼的地下生活水箱埋在基坑边，其距离基坑17m的接头已开裂并漏水。前期的勘察虽然对周边设施进行了勘察，但仍有遗漏的地方未考虑接头漏水对基坑支护造成的影响。在进行现场平安监测时，监测数据显示，在基坑向下挖至13m处．居民楼旁边土体的水平位移速度率飙升，由0.255mm突变至2.78mm，累计水平位移最大值达57mm，施工单位对监测结果未予重视，直至挖到19m深处时土层相对位移最大值5.46mm，在距基坑边约27m处发觉和基坑边平行的水平裂缝．裂缝30mm左右。2.2设计缘由支护设计方案在设计完成后，未进行审查论证。同时设计方案存在不周全和须要完善的地方：在支护设计方案设计之初，仅从静态强度等方面进行了考虑，对于基坑开挖速度、基坑回弹等因素的影响未进行深化分析，认为西侧建筑物距离拟建基坑较远，不会受到施工影响，故而在西侧仅设立单排桩，未考虑施工过程中支护有可能变形从而导致担忧全发生的可能；在深层搅拌桩和支护桩施工时，实行了局部开挖的形式用以躲避地下众多的障碍物，而设计者在深层搅拌桩和支护桩施工过程中及施工完毕后，设计方对于周边土层及支护变形等的反馈参数没有敏锐的洞察力，没有刚好发觉问题，在施工过程中，没有刚好完善施工方案，错过了订正错误的机会；其对于土层的回填处理的影响考虑不足，在局部将支护桩进行了缩短，同样影响支护桩的作用发挥。2.3施工不规范缘由施工单位忽视了基坑四周地周地面实际能承受的附加荷载，在基坑周边3米内搭建了临时设施,用于原材料存放，但其管理比较混乱，钢材等乱堆乱放。在施工中未严格依据先撑后挖的原则。最关键的是，在施工过程中，未按设计要求对角撑和斜撑进行施工，干脆导致支护的支撑实力下降，导致开挖至15m以下出现土层滑动层时，支护产生变形，随着开挖深度的加深，支护变形加大，在居民楼出出现的裂缝呈大幅度开裂，快速超过报警指标。居民楼地基不稳，受施工影响沉降。由于居民楼的地基接受了砂石垫层进行换土处理,而且砂石垫层厚度为5.10m左右,因此该居民楼对地基的变形较为敏感，在基坑开挖导致产生滑动层后，地基变形变得明显。由于居民楼和基坑之间的间距较小（最近处20m）,基坑施工过程对原建筑物的砂石垫层局部有确定扰动影响。特殊是在利用螺旋钻机钻进成孔过程中，在不稳定的砂土层中很简洁造成塌孔，并引起砂土流失，形成局部空洞。在钻孔出现坍塌的状况下，长时间的成孔作业，会加大砂土的流失量。通过对施工记录进行反查，发觉在已施工的锚杆中，成孔持续时间最长的为9h。同时，锚杆成孔、注浆未连续作业，间隔最长时间间隔为32h，也加剧了锚杆孔的坍塌程度和粉砂的流失，进而加剧了居民楼地基变形程度。使得原建筑物产生不匀整沉降而产生裂缝。2.4其他缘由在基坑正西部开挖至地表下15.10m时，平安监测显示，西侧居民楼的沉降量为18mm，尚未超过报警指标(20mm)，而且基坑东侧土体15.Om深度处的累计水平位移达到32m，未达到40mm的警报线。在基坑西侧土体16.0m深度土层相对位移最大值达到2.9mm，形成滑动层。此时监测结果未得到有效重视，而数日后，居民楼的最大沉降量达到了为56mm，远超警报指标，地面裂缝在居民楼快速扩展，地面裂缝距离距基坑27m左右，缝宽达到30～40mm，墙体局部出现裂缝。

3事故处理相关部门托付监测单位进行了沉降观测,对支护的钻孔灌注桩和开裂的路面进行严密监测,同时要求施工单位准备加固所需材料,以便随时进行加固除险。在此次支护过程事故处理过程中，组织相关单位对支护的设计方案重新进行了审查论证，并对事故的处理提出了以下改进方案和处理措施:3.1对基坑支护进行加固处理针对施工单位在施工过程中未将设计时所接受的斜撑和角撑安装到位问题，立刻要求其将设计时的斜撑和角撑进行补充施工,防止变形接着加大，并将原有被缩短的支柱回复并加强处理。局部变形超限部位，将原有的单排桩改为双排桩。特殊是针对基坑西侧居民楼附属生活水箱接头开裂漏水导致土体水平位移速率飙升，鉴于该水箱距离基坑较近，施工方和居民楼相关所属单位进行沟通，将原有水箱接头进行更换并加固处理。在原住宅楼和基坑之间进行压密注浆,以达到止水的目的;并对原建筑物接近基坑的一个单元砂石垫层进行加固,可接受定向压密注浆的方式,以增加地基的承载力,限制变形[4]。在基坑工程完成后对原损坏的建筑物进行修复加固。接着进行变形观测,发觉问题刚好汇报处理。加快拟建建筑物基坑工程及基础分部工程的施工进度,刚好回填夯实基础和基坑支护之间的空隙。3.2现场补充勘察设计方案之前，必需进行全面系统的现场勘察。此次事故后，对拟建项目周边地质水文环境进行了补充勘察，充分分析勘察过程中对基坑施工可能造成影响的因素，并按补充勘察结果对原有支护设计方案进行细化完善。3.3支护方案完善对原有支护设计方案进行了细化完善。对支护桩的进行重新布置，支护桩施工阶段现场平面分区和支护桩位置关系如图2所示。图2支护桩现场平面分区和支护桩位置施工场地西侧沿南宁南街一侧桩号1~75号，支护形式接受桩锚支护，支护桩接受单排钢筋混凝土灌注桩。其中1~42号桩桩径0.8米，桩长26.15米，水平间距1.3米，设置五层预应力锚索，长度为15-19米，张拉力为400KN-500KN，钢梁规格为工250×118×10，坡面接受挂网喷射C20混凝土爱惜，厚度60mm，内置钢板网。施工场地北侧沿中华路一侧桩号76~171，支护形式接受双排桩+锚索支护，该区域施工用地红线紧邻中华路人行道，方案设计将该处支护桩内侧距离地下室外墙0.5m，以200mm厚混凝土实心砌体爱惜墙充当模板进行施工。支护桩接受双排钢筋混凝土灌注桩，桩径1.0米，桩长34.65米，水平间距1.3米，设置五层预应力锚索，长度为14-26米，张拉力为200KN-300KN，钢梁规格为工250×118×10，坡面接受挂网喷射C20混凝土爱惜，厚度60mm，内置钢板网。施工现场东北角桩号172~193，支护形式接受桩锚支护+钢管内支撑支护，支护桩接受单排钢筋混凝土灌注桩，桩径1.0米，桩长34.65米，水平间距1.3米，设置1层钢管内支撑，设置4层预应力锚索，长度为15-18米，张拉力为400KN-525KN，钢梁规格为工250×118×10，坡面接受挂网喷射C20混凝土爱惜，厚度60mm，内置钢板网。图3支护东北角结构图1施工现场东北角桩号194~205，支护形式接受桩锚支护+钢管内支撑支护，支护桩接受单排钢筋混凝土灌注桩，桩径0.8米，桩长26.15米，水平间距1.3米，设置1层钢管内支撑，设置4层可拆卸锚索，长度为19米，张拉力为350KN-540KN，钢梁规格为工250×118×10，坡面接受挂网喷射C20混凝土爱惜，厚度60mm，内置钢板网。图4支护东北角结构图2施工场地东侧沿南京南街一侧桩号206~264，支护形式接受桩锚支护，支护桩接受单排钢筋混凝土灌注桩，桩径0.8米，桩长26.15米，水平间距1.3米，设置5层可拆卸锚索，长度为19米，张拉力为325KN-500KN，钢梁规格为工250×118×10，坡面接受挂网喷射C20混凝土爱惜，厚度60mm，内置钢板。图5支护东侧结构图施工现场南侧和一期交接处桩号265~329,支护形式接受桩锚支护，支护桩接受钢筋混凝土灌注桩，桩径0.8米，桩长11.00米，水平间距1.2米，设置一层预应力锚索，长度为15米，张拉力为395KN，钢梁规格为工250×118×10，坡面接受挂网喷射C20混凝土爱惜，厚度60mm，内置钢板网。图6支护南侧结构图3.4加强基坑监测由于岩土工程的困难性，深基坑支护系统受到许多难以确定因素的影响，因此，在施工过程中加强监测，刚好驾驭支护系统及四周环境动态变更，应用监测所得的信息指导施工，是施工过程科学化、信息化，确保支护系统和四周环境平安的重要措施。深基坑的平安和稳定干脆关系到本身及邻近建筑物，基坑周边道路和邻近地下管线的平安。在基坑后续施工过程中，为了应对基坑支护结构受力和变形，对周边建筑物、重要道路和地下管线等加强了监测力度。通过监测，刚好驾驭基坑开挖及施工过程中支护结构的实际状态和周边环境的变更状况，特殊对导致此次事故发生的干脆缘由之一地下生活水箱漏水影响支护效果之类进行关注，做到刚好预报，为基坑和周边环境的平安和稳定供应监控数据，防患于未然；通过监测数据和经过完善的支护设计参数的对比，验证设计的正确性和合理性，监测内容包括地下水位监测、周边建筑物沉降监测、挡土墙构造顶部位移监测等。3.5紧急预案制定针对后续施工过程中有可能出现的边坡滑坡、局部坍塌、地表裂缝和恶性天气基坑排水等制定了紧急预案，成立了“项目平安事故应急救援领导小组”。3.5．1边坡滑坡在施工过程中，如出现滑坡迹象（如裂缝、滑动等），立刻实行以下措施：（1）暂停施工，必要时，全部人员和设备撤离至平安地点；（2）立刻通知现场管理人员，快速实行处理措施，如用挖掘机在坡脚快速回填（支配一台挖掘机随时待命）；（3）依据滑动迹象设置观测点，视察滑坡体平面位移和沉降变更，加强位移监测，数据刚好汇总上报；（4）全体工人和管理人员24小时待命，随叫随到，直至处理完毕。3.5．2局部坍塌基坑坍塌主要由于地质、管理过程中失误、工程质量等缘由引起。基坑坍塌事故主要以预防为主，在施工中实行以下措施：提高管理者平安意识、实时动态分析监测数据、确保工程质量。在施工过程中刚好歼灭隐患。基坑坍塌干脆缘由是支撑系统失稳导致，引起支撑失稳缘由许多。但都可以通过监测数据分析出基坑坍塌前的紧急预兆，因此在施工过程中应依据监测数据分析查找危害基坑平安的因素，将平安隐患歼灭在萌芽中。施工过程中，如砂层袒露时间过长，极易失去水分，受到扰动会使得砂层剥落，因此将开挖分段长度缩减，变更施工工序，清坡后，立刻编网并喷射混凝土。3.5．3地表裂缝在整个施工过程中，连续视察接近地表、地物的开裂、变形态况，一般状况下，地表发生细小裂缝和紧靠基坑的一般建筑物的略微开裂视作正常，但必需密切视察发展趋势，如裂缝不断发展，必需停止施工，进一步修正参数，并加固，当基坑顶部的侧向位移和开挖深度之比超过3‰，加强视察并对支护实行加固措施，必要时更换支护方式。3.6实施效果按以上的处理措施进行加固、整改，在对受损居民楼的变形及开裂进行监测1个月后,对通过对居民楼的变形监测数据进行分析,其倾斜度、位移差、沉降差均符合规范要求,由此认定居民楼的变形已基本稳定；对原建筑物裂缝接受浇石膏条和贴纸的方法进行视察监测,裂缝未扩展，证明处理措施达到了预期的效果。随后对原建筑物进行修复加固,修复结果良好，满足了居民楼的居民生活须要。后续施工过程中，施工单位对周边建筑物及主要道路加强监测，监测结果表明，在依照完善后的支护方案施工过程中未发生影响周边建筑物和重要道路的变形、开裂，支护方案具备可行性和合理性。

4同类事故的预防措施基坑工程是一项特殊重要的岩土工程,一旦发生事故,不论是基坑自身事故还是对周边建筑等发生事故，造成的后果均特殊严峻，项目的设计和施工不能为了迎合项目主管单位而冒风险。通过对此次新世界二期深基坑支护工程事故缘由的分析及订正措施的制定，并和类似的深基坑事故进行了对比分析，总结了基坑支护发生事故的预防措施。4.1现场勘查在此次新世界二期基坑事故过程中，其在施工前的勘测过程不完善，忽视了对基坑开挖具有重要影响的生活水箱的位置距离基坑边缘过近，是此次事故的一个缘由，由此可见，勘测结果对基坑的开挖具有至关重要的影响。因此，设计单位在设计之初首先要对基坑周边的土体状况进行细致勘察，并不仅仅局限于基坑自身及周边土体的勘察，更有必要对周边建筑物的建设状况进行甄别和必要的勘察，特殊是基坑设计时应查明基坑周边是否有上水管线及其他管线的渗漏现象,渗漏处岩土设计参数应进行折减，并相应进行局部补强。在设计方案论证时必需详尽考虑勘察结果对设计方案的影响，尽可能全面的完善支护的设计方案。对缺少设计及施工阅历的地区,应进行详细的调研工作,支护设计方案的确定须要经过当地主管部门组织的相关专家的评审论证。4.2设计方案基坑支护由于其特殊性，在设计方案过程中必需考虑周全，并经过专家评审确认符合工艺规范和平安保证后才可付诸实施。在施工过程中，时刻留意监测数据的变更，刚好发觉问题，并按监测结果修正设计参数。工程一起先就应做好相接近建筑物(构筑物)的变形观测工作,发觉异样状况立刻报告,进行加固处理。4.3施工过程限制由于造成此次事故的一个干脆因素为施工单位未依据设计方案严格执行，同时现场管理混乱，在基坑周边存储钢材，严峻影响支护质量，因此对施工过程必需严格限制。施工单位必需严格依据施工方案进行施工，杜绝不符合施工方案的施工产生，从源头杜绝事故发生可能性。必需严格按设计施工,不宜轻易变更锚杆的位置、标高,当施工达不到设计技术要求时应刚好和设计沟通,实行相应的措施。刚好发觉问题并实行应对措施。在此次事故过程中，假如在开挖到15.10m时就对周边居民楼的变形态况有足够的重视，虽然其并没有达到报警线，但足够多的监测值靠近报警线同样也应引起重视并查找缘由，在提前找到故障发生的可能因素后刚好解除就能避开后续事故发生后才去处理，从而避开造成更大的损失。建设单位不能为了节约投资,明示或示意有关责任主体不完全按相关设计图纸来施工或降低质量标准,抱着侥幸的心理,认为不会发生事故。到头来不但没省钱,反而花费更多的资金进行加固和善后。本工程若按基坑支护设计图纸进行施工,加上角撑和斜撑,查清楚邻近建筑物的状况,提前实行措施,也不会出现本事故。4.4紧急预案制定在此次事故发生过程中，充分暴露了紧急预案制定的必要性，充分相识存在的平安隐患,工程一起先就应做好相接近建筑物(构筑物)的变形观测工作,发觉异样状况立刻报告,依据紧急预案进行处理。不能等到出现事故后,才忙于分析缘由、制定加固处理措施,这将造成更大的损失。4.5施工留意事项土方施工前，必需对施工机械和运输车辆进行彻底的检修和保养，确保施工期间机械正常运转。施工过程中如遇到地下障碍物（如古墓、各种管道、管沟、电缆