陕西某商业综合体深基坑设计与事故分析处理讲义讲稿(附图丰富).ppt

西安深基坑设计 与事故分析处理,2,内 容,西安地区基坑工程现状与发展概念设计在基坑工程中的应用深基坑事故与分析处理,一、西安地区基坑工程现状与发展,深度逐步增加，体量不断加大，周边环境条件趋于复杂。深基坑支护方案多样化。新的施工工法不断引入。,基坑工程典型,万众国际项目：支护结构包含了临时性支护、永久性支护，以及临时永久相接合。基坑开挖后边坡高度各不相同，南侧基坑深度可达28m；西侧由南向北逐渐降低，基坑边坡高度由24.0m逐步降低到10m左右；北侧基坑边坡高度约10m；东侧为玫瑰园项目，基底标高暂定453.20m，高出国际项目约10m。玫瑰园项目东侧为在建的金水湾项目。,永久性挡墙,永久性挡墙,基坑工程典型,爱家朝阳门广场：爱家朝阳门广场项目位于西安市长乐西路166号（长乐西路与环城东路十字东南角），建筑设计地上商业，地下三层，基坑开挖深度约18.8m。该项目东邻原搪瓷厂家属院住宅区，南邻在建商住楼，西邻环城东路及护城河，北临长乐西路及在建地铁项目。,相邻建筑物,长乐路,基坑工程典型：西三爻小区高边坡,西三爻某小区高边坡，采用特殊的支撑体系。高差约18m。,小区地面,规划建筑用地,基坑工程典型：地铁某基坑,最近几年，西安地区民建基坑深度由6m急剧增加到接近30米。究其原因，无非是建设工程用地紧张，对地下空间开发利用力度加大。这是岩土工程师的福音！,基坑支护方案与工法,目前西安市常见的方案有土钉墙，复合土钉墙，排桩锚杆（锚索），以及衍生出来的土钉墙排桩锚索等等。新近出现的拉森钢板桩内支撑，以及SMW工法的支护方案排桩内支撑的方案以及其他少量应用的新工法,二、概念设计在基坑设计的应用,概念设计的定义基坑工程概念设计应用实例,10,概念设计的含义,概念设计是由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清晰、由抽象到具体的不断进化的过程。概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法。概念设计是完整而全面的设计过程，它通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。,基坑工程概念设计,设计案例：万众国际项目基坑,2013年初的场地,南侧标高468m左右,标高451.0m,2013年11月状况,工程概况,原始地貌图27_t3.dwg拟建场地位于西安市南郊南湖东南侧，西邻南湖东路，芙蓉南路北侧，交通便利。勘察期间拟建场地东高西低，地面标高介于446.02461.38m之间。地貌单元属少陵塬前缘（北坡）与湖积台地交接部位。据钻探揭露，场地地层由人工填土；第四纪晚更新世风积黄土、残积古土壤；中更新世风积黄土、残积古土壤、冲积粉质粘土及砂土组成。场地地下水属潜水类型。稳定水位埋深为2.8019.30m，稳定水位标高442.85444.92。主要由大气降水、地下与地表径流补给，并通过自然蒸发、地下径流与人工开采等方式排泄。水位年变化幅度为12m。,典型地质剖面图,设计思路,首先收集足够的资料，了解客户要求。了解周边环境条件，确定基坑开挖对周边环境的影响确定基坑支护的大体方案。设计安全标准的确定：根据不同的基坑深度和周边环境条件确定基坑安全等级根据不同的基坑周边环境条件确定设计原则：承载力能力极限状态或者正常使用极限状态变形控制的标准,特殊情况的分析,自然地形南北高差约为20m，形成永久性高差，对建筑物的影响。是否按照永久性边坡设计东侧方向本项目国际与玫瑰园之间设计存在高差，怎么考虑施工阶段的支护以及建成以后的永久性问题东侧玫瑰园与金水湾之间建筑物基底高差的永久性支护问题基坑面积大，使用周期长，如何缩短基坑使用周期基坑降水的影响,其他各种控制性设计要素的了解,施工坡道的位置与设置洗车台的位置塔吊、临建、材料堆放水源、卫生间、饭堂的位置与排水条件可能的地基基础方案是否会影响到基坑支护。如管桩施工是否会影响基坑安全，挤密桩预处理是否会影响等等相邻场地的施工进展情况,解决方案,关于南北高差形成永久边坡，与结构设计沟通，能否采取结构措施解决国际与玫瑰园之间按照现场条件以及地基处理措施，施工进度计划，永久性支挡措施无法一次性到位，怎样兼顾玫瑰园与金水湾之间的支挡措施总体施工计划确定：对工况的把握,一些概念性的设计及参数确定,排桩锚索以及叠合墙的做法双排桩-箱型（扶壁式）挡土墙考虑长期变形的柔性框架式支挡结构在狭小空间内解决支挡问题（国际与玫瑰园之间）如何考虑桩基础建筑物对基坑产生的附加荷载如何让考虑地震作用施工预案分析,场地原始地貌,南侧基坑方案,完工后,西侧方案,支护结构与建筑物之间的关系,无肥槽开挖方案,使用周期最小缩短,降水持续减少,安全性提高,支护结构与建筑物之间的关系,国际与玫瑰园之间挡土墙施工,国际与玫瑰园之间,在建设方确定永久性支护之前，万众国际与玫瑰园之间已施工完成原设计的护坡桩及桩顶以上的桩板式挡墙，玫瑰园南侧已施工完成部分护坡桩及桩顶以上的桩板式挡墙，本次设计方案在考虑利用已施工的支护结构的基础上，增加护坡桩、对拉锚索、挡墙结构等保证边坡安全。,处理方案,施工后,挡土墙,工程桩,支护桩,对拉锚索,对拉锚索,玫瑰园与金水湾之间,玫瑰园场地,金水湾项目,永久性支挡结构,永久性支挡结构,上部挡墙,下部双排桩,厢式挡土墙,挡土墙设计必须考虑的工况条件,设计使用年限变形总量变形速率水的作用可变荷载塔楼的侧限保证和抗震问题，以及嵌固深度,永久性工况,玫瑰园南侧临时性支挡变更为永久性支挡,本工程基坑及边坡支挡概念设计,设计条件的确定十分重要施工工序设计的可行性建设方对设计方案的变更调整带来的问题,三：基坑事故分析与处理,黄土基坑坍塌原因分析统计基坑坍塌典型案例,-获取更多信息列出竞争分析（或其他相关文档）的位置或联系人,黄土基坑坍塌原因分析统计,黄土基坑事故可能原因分析,工程勘察不满足基坑工程要求工程设计安全性较差，不完整，可行性差工程施工管理混乱，未能坚持信息法施工，动态管理水患、环境、不良地质条件等工程建设方对于基坑工程重视程度不足,以上统计的结果分析,累计接近80%的坍塌原因有三项：施工质量，降雨，管道泄露。而与水有关的两项占到基坑坍塌原因的近五成勘察、设计不周带来隐患也是重要原因建设方的原因也占有一席之地,一组基坑坍塌图片,管道漏水,基坑东北角医院制剂楼渗井长期渗水及有害液体，使该段基坑边侧土体处于饱和状态，土体强度降低，而支护桩设计时按岩土工程勘察报告提交的天然状态土的物理力学指标计算，使得设计结果与实际情况有较大出入，造成桩配筋不足，主动土压力增加，使桩处于不平衡状态，在开挖至一定深度时桩被剪断，这是导致基坑事故的最主要原因。,原因：勘察不详设计不完善，随意变更，漏水，管理混乱,护坡桩折断，锚拉体系失效，杂填土深厚,止水帷幕在沙石地层内未能完全搭接，水位上升后管涌,整体倒坍,墙面漏水,水源以及杂填土,桩折断,锚拉体系施工质量较差,一墙之隔的水源,明显的渗漏,渗漏,原因复杂,基坑坍塌典型案例,工程概况：距基坑南侧约1824m三层的门诊部和五层的医技楼，基坑西侧相邻为四层的原有建筑（办公和商业），距基坑西北侧约19m四层厂房，距基坑东北侧约20m为24层的办公楼，基坑东侧道路。,基坑设计：基坑开挖深度15.6m，采用土钉墙+桩锚支护，于2011年1月10日进行专家论证，并通过了方案。2011年2月22日，建设方提出开挖深度为18m，对原方案进行了设计变更,地质条件：场区地下水属潜水类型，地下水稳定水位埋深为14.815.0,坍塌情况,2011年9月，基坑南侧地下管道漏水至基坑侧壁。9月中旬，遇上雨季，降雨量较大，南侧未做好防水、隔水措施，基坑侧壁雨水入渗，基坑变形加剧，基坑坍塌。土钉墙上部整体滑塌，部分土钉被全部拔出，护坡桩折断，第一排锚杆有部分被拔出，基坑坍塌长度约70m.,基坑坍塌的原因：设计缺陷及基坑周边浸水是事故的直接原因,工程管理混乱，设计变更严重违反工程原则。基坑整体稳定性安全系数为1.3881.3，满足要求。对基坑抗倾覆稳定性验算，抗倾覆安全系数仅为0.9301.2,不满足要求。校核配筋发现，桩需要配筋9055mm2，而实际配筋6912mm2（22B20）,桩的配筋不足。严重违反设计原则的概念。基坑坍塌区（南侧）原为砖厂，局部有大约10m多厚的杂填土，但设计人员未考虑，所取的岩土物理力学参数大相径庭。对岩土状况掌握不清！,南侧医院的地下管道漏水及雨水入渗，坑边黄土浸水饱和软化，凝聚力c、内摩擦角急剧降低(一般黄土浸水饱和后c值降低约为原值0.43倍，值降低约为原值0.83倍61)，诱发了基坑坍塌。未作饱和验算！水！,锚杆锚头与腰梁连接部位未将钢垫板与槽钢焊接，在锚杆张拉过程中，腰梁与桩不能贴紧，导致钢垫板产生剪切突变破坏，锚杆与腰梁脱离，不能限制桩侧变形。设计人员对可行性原则把握不准！施工未做好防排水措施，同时现场管理混乱，基坑南侧地下管道长时间漏水而未引起注意。2011年雨季降雨量较大，雨水入渗坑壁，导致基坑坡面持续变形，引起地面塌陷，明显观察到有裂缝。但未引起重视。在2011年8月22日发现变形较大后，采用加长锚杆的措施，但于事无补。水！水！水！未进行变形监测。,基坑坍塌加固恢复处理方案,水源处理:查找渗漏点，切断管道漏水，对基坑南侧的排水管道、上水管道开挖重新铺设基坑坍塌区加固:塌方区域-8.00m以上采用锚杆土钉墙加固;护坡桩统一恢复至-8.00m（采用接桩或破桩方式）施工冠梁基坑未坍塌区加固:基坑南侧、东侧、北侧及施工道路进行加固基坑局部加固:桩间土加固预应力锚杆锚头腰梁加固,加固过程的监测：信息法施工，动态设计,变形观测结果分析：基坑东侧顶边线水平位移曲线,变形监测结果分析：基坑南侧顶边线水平位移曲线,变形监测结果分析：基坑南侧顶边线水平位移曲线,水平变形结果分析：,上图可以看出，在2011.10.152011.11.14期间，基坑的变形突增，这是由于施工旋喷桩所致，从2011.12.14之后，基坑的变形趋于稳定状态，说明采用旋喷桩有效控制基坑侧向变形,周边建筑物沉降观测：西侧原有建筑物,周边建筑物沉降观测：体检楼,周边建筑物沉降观测：医技楼,结果分析：,西侧原有建筑沉降最大，最大值为15.59mm，其余沉降都在10mm范围之内。所有建筑物均有累计沉降，与长期降水有关，无明显差异沉降，满足规范关于基坑周围建筑沉降的要求。,黄土场地基坑工程建议：重要注意事项,充分估计水对基坑稳定性的潜在危害，尤其是西安地区重视变形监测和信息化施工严格施工技术和现场管理基坑工程设计注重方案的可行性,