从破坏形式到应急预案谈基坑与边坡工程的安全管理

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01

基坑边坡破坏形式


先来看几种常见的基坑破坏形式

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地面沉降

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管道破裂积水

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剪力墙倾斜

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钢支撑失效

从破坏的原因上来看土的作用、地下水作用、局部构件破坏。

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A、土的作用

1.坑底隆起

2.围护结构倾覆失稳

3.围护结构滑移失稳

4.围护结构底部地基承载力失稳

5.“踢脚”失稳

桩锚踢脚失稳破坏: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,
称为“踢脚”失稳。

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坑底出现隆起

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角撑整体滑移

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支护桩整体倾覆破坏

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支撑破坏,支护墙踢脚,坑底隆起

B、地下水影响:

1.止水帷幕功能失效

2.坑底渗透变形破坏

降水引起的沉降:由于基坑的降水,导致基坑周边路面下沉,塌陷。

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坑顶放坡区域出现塌陷

突涌:当基坑下有承压水存在时,开挖基坑减小了含水层上覆不透水层的厚度,在厚度减小到一定程度时,承压水的的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板,造成基坑突涌现象。基坑突涌将会破坏地基强度,并给施工带来很大困难

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突涌示意

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基坑内突涌

管涌:在渗透水流作用下,土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动,以至流失;随着土的孔隙不断扩大,渗透速度不断增加,较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走,最终导致土体内形成贯通的渗流管道,造成土体塌陷,这种现象称为管涌。可见,管涌破坏一般有个时间发展过程,是一种渐进性质的破坏。土是否发生管涌,首先取决于土的性质,管涌多发生在砂性土中,其特征是颗粒大小差别较大,往往缺少某种粒径,孔隙直径大且相互连通。

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管涌示意

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基坑内管涌导致基坑内大面积涌水

基坑侧壁涌水:饱和含水地层(特别是有砂层、粉砂层或者其他的夹层等透水性较好的地层),由于围护墙的止水效果不好或止水结构失效,致使大量的水夹带砂粒涌入基坑,严重的水土流失会造成地面塌陷

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基坑侧壁渗水

C、局部结构破坏:

1.围护结构的结构性破坏

2.支、锚体系失稳破坏

桩锚锚索失效:桩顶倾覆破坏

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支护桩倾斜,工程桩破坏

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锚索失效

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土钉墙失稳破坏:土钉抗拉强度不满足设计要求,基坑顶部超载致使土钉墙坍塌

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土体滑动破坏:淤泥场地,淤泥较厚,打桩过程中局部堆载导致淤泥流动,导致已打工程桩出现严重倾斜。

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土方堆载

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支护桩倾斜

土体滑动破坏:由于水的作用导致基坑顶及边坡顶出现土体滑动,导致基坑顶出现裂缝及土体滑动。

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土体滑动伴随裂缝的出现

支护结构破坏:灌注桩施工中钢筋笼垂直度出现严重倾斜,钢筋裸露,支护桩受力存在问题。

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灌注桩钢筋裸露

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崩塌

整体失稳:崩塌、滑坡、坍塌

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坍塌

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滑坡


02

基坑破坏的间接原因


1. 施工方的责任:删改了原设计的坑底加固方案;没有坚持分段分区开挖施工;严重超挖以及对事故征兆未加以认真对待与处理是事故的重要原因。

2. 甲方拍脑袋、图便宜、赶工期是问题所在。

3. 设计方, 采用固结不排水强度指标与饱和重度计算地下水下土的强度,进行稳定分析和坑底隆起验算;对于强灵敏度软土没有给予足够重视和采取有效的措施, 没有封闭风情大道;对于坑边超载按固结不排水强度度验算。

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03

基坑及边坡抢险措施


基坑及边坡抢险预案

 基坑及边坡按风险管控思维管理,一般是可以避免的;

 事故有预兆,可以反映在监测中;

 事故萌芽到险情发生一般会有2-3天的时间。

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基坑抢险措施

 1.基坑变形超过报警值时应调整分层、分段土方开挖施工方案,加大预留土墩,坑内堆砂袋、回填土、增设锚杆、支撑等。

 2. 围护结构刚度不足,变形过大时,增加临时支撑(斜撑、角撑);支撑加设预应力;调整支撑的竖向间距;基坑周边卸载或坑内压载。

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 3.围护结构、支撑、周围地表、坑底土体隆起变形速率急剧加大,基坑有失稳趋势时,进行局部或全部回填,待结构稳定后进行地基或支撑加固处理。

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 4.开挖土方不均衡、支撑延时导致围护墙和支撑变形速率过大,基坑回弹和周围土体变位过大,采取调整开挖及支护部位的施工工序及参数。

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5.坑底隆起变形过大时,应在基坑外加设沉降监测点,并应采取以下方法处置:

(1) 采取坑内加载反压或坑内沿周边插入板桩防止坑外土向坑内挤压,坑底被动区采取注浆加固;

(2) 采取分区、分步开挖,并及时浇注快硬混凝土垫层;

(3)采取中心岛法开挖施工。

6.围护结构严重渗水、漏泥或开挖面以下冒水时的处置应符合下列规定

(1)当渗漏点位于基坑开挖面以上时,可采用坑内引流、封堵或坑外快速注浆的方式进行漏;

(2)当渗漏点位于基坑开挖面以下时,应分析坑内观察井的水位情况,采用加大坑内降水、坑内、坑外快速封堵的方法进行处理。

 7.出现管涌时可采取以下方式进行处理

(1)坑周降水法降低水头差;

(2)设置反滤层封堵流土点。

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坑底涌水注浆止水

 8.边壁出现流砂时,应立即停止基坑开挖并回填土方反压流砂,再将板桩紧贴围护结构打入坑底,并在流砂层采取注浆加固处理。

 9.坑底出现流砂时,应采取坑内降水补救措施,降低地下水位,或将板桩紧贴围护结构打入坑底,增大围护结构入土深度,减小动水压力。

 10.暴雨来临前,降水施工用的配电盘、箱应置于高处,并做防雨处理。防止暴雨淹没引发安全事故。

 11.坑外地下水位下降速率过快引起周边建筑与地下管线沉降速率超过警戒值,应调整抽水速度减缓地下水位下降速度。有回灌条件时,应启动回灌井工作或施工回灌井进行回灌

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坑底反压

 12 出现突涌时,可采取以下方式进行处理:

(1)反压;(2)回填;(3)洗井;(4)补井

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坑底井突涌

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13.基坑工程施工引起邻近建筑物开裂及倾斜事故,应采取下列措施

(1)立即停止基坑开挖,回填反压、基坑侧壁卸载;

(2)增设锚杆或支撑;

(3)采取回灌、降水等措施调整降深;

(4)在建筑物基础周围采用注浆进行加固土体;

(5)邀请专家和设计单位制订建筑物的纠偏方案并组织实施;

(6)必要时应及时疏散人员

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04

基坑与边坡从设计到施工的注意事项

应有完整的设计与施工流程

1.前期踏勘及策划

2.专家论证

3.施工图审查

4.施工图

5.招标策划

6.招标

7.施工组织方案设计及评审

8.施工试点

9.大面积施工

10.分部验收

11.监测

12.应急预案

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前期踏勘及策划:

 场地条件:是否需要清表,地形测量控制点的获取。

 勘察:需要对基坑及边坡区域的勘察进行彻底的摸查,并需提供专项勘察报告及地灾评估报告,需提供各种状态的强度设计值。

 地形测量:为土方测算及前期场地组织策划提供依据。

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地形测量数据

基坑与边坡方案比选

 项目经理应参与方案比选论证。

 确定各种方案的设计及施工的可行性,包括造价、工期、施工的便利性。

 每个方案需应有明确合理的施工工序。

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基坑支护选型方案

业内专家论证

 在招标之前聘请业内专家评审,以免造成方案的颠覆修改。

 对一些关键位置的做法及施工的可行性给出意见。

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业内专家论证

施工图

 施工图下发应在边坡选型-业内专家论证-政府审图等程序完成后给成本部招标。

 图纸中应包含关于检测及各阶段验收的具体要求,需在图纸中注明

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施工图

招标策划及招标

 明确土方方案及转运方案。

 明确场地的土方及石方价格。

 按照年度标价格确定支护的单价及数量。

 应明确标书中的用户需求,提出具体的技术要求,包括土方开挖等具体要求。

施工方案评审

 通过分色图,明确现场的施工组织顺序。

 对于一些复杂部位的处理(不同层数地下室),通过平面及剖面的绘制,明确合理的做法及支护措施。

 对于一些重要区域,明确荷载限制。

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施工方案组织

技术交底

 交底技术的重难点事项、技术要求;

 交底施工重难点工作;

 交底各阶段的重点检测及验收要求。

现场施工与检测

分部验收必须要有合格资质的检测单位进行,并出具合格报告做为验收合格的依据

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监测与预警

 确保基坑支护及边坡结构和相邻建筑物的安全

 及时反馈,指导基坑开挖和支护结构的施工;

 检验设计计算理论、模型和参数的正确性;

 提高基坑工程设计和施工水平,积累工程经验。

应急工作小组

为了确保项目正常施工及交付使用阶段出现重大安全隐患、突然自然灾害时能快速解决,成立项目应急工作小组,明确工作小组构成、应急级别、组织方式、应急小组名单及联系方式

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