深基坑支护工程质量安全控制技术讲解(事故分析、内容详细、附图丰富).ppt
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1、深基坑支护工程质量安全控制技术(建 造),近20多年我国建筑基坑工程得到很大发展。基坑工程由上一世纪80年代前的中小型基坑向大型、超深、复杂方向发展。上世纪90年代末我国颁布了一批行业和地方的基坑技术规范,标志了经过十余年的研究与实践,基坑工程技术已趋向成熟。2010年前后我国颁布了一部国家规范:建筑基坑监测技术规范(GB50497-2009),并对以往编制的基坑技术规范进行了较为全面的修订,这标志了我国的基坑工程进入了一个新的阶段。,基坑工程是一系统工程,由于基坑工程的差异性、复杂性及不确定性,其风险较大。在基坑施工中发生事故的概率远远大于主体工程,事故率达到10%20%。基坑工程事故的影响
2、大、处理难。在基坑工程中做到精心设计、精心施工、加强监测、提高信息化水平对防止基坑事故具有很大意义。,福州某深基坑倒塌事故,排 桩,上海某工程事故,排 桩,原因:坑边超载(土方机械),上海某工程事故,排 桩,原因:围檩扭转(连接和加劲肋不当),吴江某工程事故,排 桩,原因:牛腿预埋件抗剪失效(施工焊接),上海某工程事故,排 桩,原因:灌注桩长度不足(施工偷工减料),上海某工程事故,排 桩,原因:灌注桩长度不足(施工偷工减料),上海某工程事故,排 桩,原因:支撑围檩屈服,广州某工程事故,深层原因违规建设施工方曾向业主发出过55份安全隐患警告无证施工,发出停工通知书2次,要求整改超过5次无监理单位
3、,排 桩,直接原因设计方案存在5大安全隐患;原设计的16.2m增加到20.3m;基坑喷锚支护桩成为“悬空”桩,丧失支撑能力,福州某基坑工程倒塌事故1、工程概况:某工程位于闽江北岸,设置有一层地下室,局部二层地下室,基坑开挖深度分别为5.7m和10.3m。工程场地开阔,东侧、北侧、西侧均为道路,路边埋有电缆和水管等地下管线。,排 桩,场地上部土层:杂填土0.61.8m厚;粘土0.32.4m厚;淤泥4.916.7m厚;中砂类薄层淤泥3.116.9m厚;中砂8.820m厚。地层相互交错,不均匀;场地地下水贮存于中砂夹薄层淤泥及中砂层中,为承压水,水位埋深6.556.90m,水脉与闽江连通。基坑开挖面
4、在、层中。,2、支护及降水监测:二层地下室部分的基坑采用钢筋砼结构的圆拱形内撑式排桩支护。场地中布设了40口降水井,抽水量约1.3万m3/d,降水井主要根据地质条件和施工要求布置,设计要求水位降至承台底以下0.5m。对支护结构和周边环境进行监测:桩身变形、位移、支护桩身应力、支撑梁应力、立柱沉降、支护结构顶部位移、道路位移、地下水位等。,支护结构剖面示意图,基坑开挖到接近原设计深度时,监测结果:围护桩最大变形15.734.2mm;桩身钢筋应力为最大拉应力76225MPa(开挖侧),最大压应力3177MPa;圈梁及环梁最大压应力为172MPa,均小于级钢筋应力设计值360MPa;水位降至承台底0
5、.50.6m间;基坑中各项指标处于正常状况。,突击开挖电梯井坑后,坑底在承压水的作用下发生突涌,泥砂涌入电梯井坑,无法成坑,于是放置污水泵强抽,接连开挖数天后,电梯坑也未挖到位,抽出了大量的污泥和砂子;围护桩发生大量的踢脚式位移,围护梁被扭断,设置在基坑外侧的塔吊承台桩摇晃、折断,最后塔吊倒塌,打断了部分支撑梁,基坑支护局部垮塌。,基坑垮塌事故分析,超挖:原设计基坑深度10.3m,变更后局部坑深13.9m,虽然增设了一道锚杆,但没有降水的配合,使承压水冲破剩余的薄层淤泥,发生基坑突涌。,排水不科学:承压水带着泥砂冲入已挖坑中,用污水泵强抽反而加大、加快了流砂、流泥的速度,使被动土区域被掏空,产
6、生了踢脚的条件;被动土区砂土的流失又使围护桩后的砂土流失,使布设在围护桩后的塔吊桩失去了土体的包裹和支撑。,现场管理混乱:建设单位直接指挥施工,把工程肢解分包,缺乏统一协调、部署。,野蛮施工:建设单位为省三口降水井的工程造价,采用“抢挖”的方式进行土方开挖,没有制定科学、合理的方案。,慈溪某工程事故,土钉墙,原因:软土下卧层,超深开挖,慈溪两工程事故,原因:土钉长度不足(遇有地下障碍),土钉墙,慈溪某工程事故,土钉墙,原因:土钉长度不足注浆量不足,余姚某工程事故,坑边超载,土钉墙,原因:地面超载,水泥土墙,上海某工程事故,原因:局部地质异常施工控制,慈溪某工程事故,原因:局部地质异常施工控制,
7、水泥土墙,上海某工程事故,原因:设计(干法搅拌桩)搅拌桩搭接,水泥土墙,芜湖某工程事故,原因:水泥掺量(施工偷工减料),水泥土墙,芜湖某工程事故,水泥土墙,杭州某工程事故,地下连续墙,杭州某工程事故,地下连续墙,原因:地质条件(管涌);坑边荷载(反复动力荷载),上海某工程事故,地下连续墙,原因:支撑设计;开挖方式 管涌,西宁某工程事故,喷锚网,合肥某工程事故,土层锚杆,合肥某工程事故,土层锚杆,原因:支护墙变形(锚杆蠕变);邻近建筑下土体扰动,承压水突涌,上海某工程事故,原因:管桩封口质量差,承压水突涌,苏州某工程事故,承压水突涌,原因:降水不足,上海两工程事故,挖土影响,原因:软弱土层挖土方
8、式,舟山某工程事故,挖土影响,原因:软弱土层(PHC桩)挖土方式,业主方面,1)业主任意发包工程,或者由于种种原因层层分包。2)业主盲目压价或压缩施工工期,造成设计和施工过的时间仓促,致使工程设计中一些因素考虑不周,各专业之间协调不够,压价导致偷工减料现象。3)在施工过程中,业主为节省工程造价强行取消部分支撑或锚杆,造成位移过大,甚至失效。,业主方面,4)业主为节省支护结构费用,任意变更,增大支护桩间距,桩径变小,致使安全度降低。5)业主无力支付工程款,怡误支护时机。6)业主不按照程序办事,使得施工过程中缺乏有效质量监管造成失控。,勘查方面,1)没有进行实地勘查,盲目套用附近建筑物场地以往的勘
9、查资料。2)勘查报告未能准确查明场地的水文地质条件。3)没有对周围环境进行认真调查,未能掌握周围建筑物地基情况及地下管线分布情况,施工中出现意想不到的问题。,勘查方面,4)基坑勘查没有查明土层膨胀性,从而没有引起基坑工程的设计与施工的特别注意。5)基坑勘查范围过小,基坑勘查不点少,不能查明场地中某个位置的软弱土层,或者钻孔不到位且没有采取措施。,设计方面,1)土工参数的选用不正确,尤其是土体强度指标,土的内摩擦角和内聚力C选用不正确。软土地域淤泥土层的、C值不可能与试验室取得的指标值完全一致,其值与工况有一定的关系。主动土压力、被动土压力用郎肯公式表示:,Pa=Htg2(45-/2)-2ctg
10、(45-/2)Pp=Htg2(45+/2)+2ctg(45+/2),设计方面,2)对周围环境调查不够,使得设计对相邻建筑物、构筑物、地下管线等的不利影响考虑不周。3)不遵守相关规范规定。4)支护方案的选择缺乏技术论证。,5)设计荷载取值不当:未充分考虑由于雨季、涨潮以及地下管道的渗漏而导致基坑周围土体含水量增加、黏聚力和内摩擦角的降低,致使支护结构承受的主动土压力突然增大;过低估计或漏算地面荷载。6)治理地下水的措施不力(防水、止水、降水方案)。,设计方面,7)支护结构设计失误。8)锚固设计失误(桩入土深度不足、拉锚强度不足、锚定位置不合理等)。9)安全系数不足。10)设计人员缺乏足够的工程设
11、计经验。11)随意更改方案,设计方面,基坑周围的地下水以多种不同的方式影响着基坑的稳定性,在水文地质条件复杂时需考虑渗流压力或潜蚀破坏的可能性。水的问题没有处理清楚导致基坑事故的例子不少。,对支护结构的受力不甚明了。很多基坑支护设计只考虑了开始和最终工况,没有考虑施工过程的工况影响。实际上,支护结构所承受的土体压力是过程中产生的,很多应力和变形是不可逆的。,计算模型选择不当,计算简化与实际工况情况相差过大,在软土地域的支护设计中采用传统的极限平衡法,其结果误差太大,尤其对于多层内支撑的支护结构。,施工的影响因素考虑不周,比如工程桩的型式、施工方式、施工速度均会引起土体物理性质的变化;附加荷载的
12、影响;施工周期的变化出现的土体的粘性性质(变形与时间的相关性),这些情况不可能由室内试验检测得到或由理论分析得出明确结论。,1)检测手段的滞后。现场实体检测最能反映支护结构和土体状态的实际情况。土压力、水压力、位移、应力测试是最为直观的结果,其数值的准确性、完整性不仅为我们在同类地层、同类支护的设计提供可靠的依据,而且是制定应急预案、措施的必备条件。,监测方面,2)岩土工程理论滞后于工程实践,虽然岩土工程专家提供了许多计算模型,但其中的一些物理参数、边界条件难以确定,计算过于复杂,不便于使用。3)监测工作不认真、不及时。4)监测点布置不具代表性、监测项目不完整。5)监测方法不科学。,监测方面,
13、施工方面,施工质量问题,水泥搅拌桩的注浆量不足,注浆工艺不正确;,锚杆锚固长度不足,锚固材料使用不当;,喷锚支护的面层厚度不足,钢筋布置不正确,砼强度不够,土钉设置不当(长度、间距、材料、节点);,挡土桩(墙)施工质量不满足要求,支撑系统与设计不符;,钢管支撑联结不牢固,焊接质量不好,螺栓连接不到位。,超挖问题:没有做到先撑(先支护)后挖,而是一挖到底,先挖后撑;挖土深度与支护设计不符。,施工管理问题:肢解外包、层层分包、多层转包,未能做到统一管理,统一协调;施工过程结构、支护变更未能及时调整施工方法、工序。,排水、防水措施不力,止水帷幕失效,引起涌水、涌砂。拆除支撑前未进行有效的换撑。施工管
14、理不到位、不够主动,施工人员业务不精,对施工中存在的问题未能及时发现;或对发现问题未能及时处理;或对违规施工未能及时制止;对基坑施工危险性认识不足、思想麻痹、甚至有的抱着侥幸心里、质量安全意识不强。抢险措施不力。,监理方面,监理监管不到位,监理人员业务素质不精,监管不够主动,对施工中存在的问题未能及时发现;或对发现问题未能及时处理;或对施工单位违规施工未能及时制止;对基坑施工危险性认识不足、思想麻痹、甚至有的抱着侥幸心里、质量安全意识不强。,最关键是安全可靠,因此基坑支护必须在结构极限状态范围内使用。,承载能力极限状态:对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环
15、境破坏;正常使用极限状态:对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。,建设工程安全生产管理条例第二十四条规定:“建设工程实行施工总承包的,由总承包单位对施工现场的安全生产负总责。总承包单位依法将建设工程分包给其他单位的,分包合同中应当明确各自的安全生产方面的权利、义务。总承包单位和分包单位对分包工程的安全生产承担连带责任。分包单位应当服从总承包单位的安全生产管理,分包单位不服从管理导致生产安全事故的,由分包单位承担主要责任。”,1、加强法律法规和业务学习,1、加强法律法规和业务学习,这就对项目经理和施工管理人员业务能力提出了要求,因此施工单位应当组织施工管理人员学
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