近日,广西南宁一个挖深14.3m,悬臂桩支护的基坑发生坍塌。江湖中关于坍塌原因讨论纷纷,其中不少专家认为支护桩嵌固5.5m,不满足规范0.8H(挖深)的要求,是基坑发生整体倾覆的主要原因。
小编分享一个南京地区的类似的项目,以供参考。基坑土质条件详见下表:

坍塌过程
沿柳州路基坑边长约115.0m,支护结构按照基坑深4.6m设计,后期主体结构进行了调整,使得基坑加深1.0m。开挖时支护结构已按原设计施工完毕,因此,设计和监理要求土方开挖采取分段施工,每30.0m一段。基坑开挖到底后,立即浇筑混凝土垫层,待垫层强度达到设计强度后,方可进行下一段开挖。每施工完两段,必须及时浇筑基础底板,待基础底板浇筑后,并具有一定强度后,方可进行第三段开挖施工。

土方单位按照设计和监理的要求,分段开挖了约35m两段,基坑安全,变形正常,监测数据最大变形值在报警值范围内。此时,仅仅施工了第一个分段的基础垫层,且基础底板尚未施工,但是土方单位上报业主,请求加快开挖进度,一次性把柳州路侧土方全部开挖,不进行分段开挖。


经业主同意,土方施工单位进行了第三次开挖。就在开挖的当晚凌晨1:00钟,现场技术人员反映基坑北侧柳州路产生了较大变形,并以20mm/h速度迅速发展,坡顶地面出现裂缝,地面排水沟开裂,裂缝内充满积水。大约在凌晨4:00钟,基坑发生支护桩前倾位移,柳州路人行道下沉,这意味着基坑支护体系将出现倾覆破坏。坑外道路下雨水管道接口破坏,大量雨水流入基坑。
原因分析
按照两种开挖深度,采用弹性地基梁法进行基坑支护桩的内力及位移计算对比,同时进行了基坑整体稳定性、倾覆稳定性验算对比。计算方法采用瑞典条分法,计算土条宽度0.5m,应力状态为总应力法,超载取25kPa。土压力计算采用土压力极限平衡理论的朗肯土压力理论。坑外迎土面取主动土压力,开挖面深度以下土压力按矩形分布考虑;坑内开挖面以下背土面取被动土压力。计算时不考虑支护体与土体的摩擦作用,不对主、被动土压力系数进行调整。土压力、支护桩桩身内力、基坑变形及地面沉降变化。

图(a)反映了计算的土压力,其中向开挖侧土压力为负值,反向为正值。挖深4.6m时土压力为–75.80~130.08kN/m;挖深5.6m时土压力为–126.22~243.50kN/m。最大正土压力值增大了 86.16%,最大负土压力值增大了66.52%。

图(b)反映了两种挖深条件下支护桩位移变化情况,挖深4.6m时最大位移22.77mm;挖深5.6m最大位移43.03mm,位移增大了88.98%,且最大位移超过了报警值43.43%。

图(c)反映了两种挖深条件下支护桩弯矩的变化情况,挖深4.6m时最大弯矩为440.79kN·m;挖深5.6m时支护桩弯矩明显增大到627.99kN·m,增大了42.46 %。
图(d)反映了两种挖深条件下支护桩剪力的变化情况,其中向基坑开挖侧的剪力为负值,反向为正值。由于超挖1.0m,导致支护桩剪力明显增大,挖深5.6m时剪力为–180.64~213.13kN,挖深4.6m时剪力为–128.81~132.36kN,最大负剪力增大40.24%,最大正剪力增大 61.02 %。

图(e)反映了两种挖深情况下,基坑周边地面沉降情况,其中挖深4.6m时最大值为13.0mm;挖深5.6m时最大沉降为26.0mm,沉降量增加一倍。

从表2中可以看出,原设计各项安全系数均满足规范的要求,但是基坑超挖1.0m后支护结构的抗倾覆稳定性安全系数为1.162,小于规范值1.2,不满足要求,而且开挖前没有采取补救措施,控制基坑变形。基坑产生了超挖,但支护桩桩长无法增加,嵌固深度减小21.69%,且基坑底部土层为淤泥质软土,引起坑底土体的抗力不足。
结论建议
(1)基坑工程是一项颇为复杂的岩土工程,造成基坑事故与险情的原因是多方面的。基坑开挖工程应加强管理,按照科学的方法进行施工。
(2)业主不应一味地追求经济,不顾及安全,违反设计图纸对工程的工序要求,更不该进行超挖;施工单位不应存在侥幸心理,偷工减料,不按设计要求施工。
(3)悬臂支护的基坑工程,若发生超挖,则将导致支护结构内力和变形急剧增大,基坑稳定性不满足要求,如不及时采取措施控制支护结构变形,将引起严重后果。
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