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北京朝阳某地下车库基坑支护设计方案及事故处理措施

396 2021-01-15 08:57:41


一、工程概况


北京市某地下车库,位于北京市朝阳区,设计地下两层,框架结构,筏板基础。工程基坑长200m,宽40m,基坑开挖面积约800m²,±0.00标高相当于绝对标高 45.60m,基础底板标高—10.0m,开挖深度 9.4m。


基坑南侧、北侧为待建住宅楼预留地;西侧为其他建筑用地;东侧结构外墙外5.0m,有两道新铺设天然气管线,管线埋深1.5m;结构外墙外6.0m,有一道1万伏临时用高压电缆,电缆埋深0.4m;结构外墙外6.5m,有一道砖砌围墙(建筑红线),围墙高3.5m;结构外墙外 10.2m,有一栋三层住宅楼,基础埋深 2.0m(图 1)。


二、地质条件介绍 

1. 工程地质

拟建场地地形较平坦,地而标高为44.47~45.00m。在勘察深度范围内按地层沉积年代、成因类型及岩性将其划分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪沉积层三个大层。



2. 水文地质

根据岩土工程勘察资料,场地天然地表下 4.00~6.00m时见地下水,静止水位 1.40~2.20m,标高 42.57~43.29m.为上层滞水。地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替状态下均无腐蚀性。

三、基坑支护设计

1. 基坑特点分析

(1)本工程水位较浅,主要为上层滞水,需要降水处理.但根据本地降水经验,降水效果差,边坡支护时若出现坡面滞水需采取导水措施;

(2)基坑南、北侧边坡可1∶0.5大放坡处理,本设计仅针对东、西侧边坡;

(3)基坑西侧边坡坑深9.4m,坑外为其他建筑预留地,目前为荒地,无建筑及其他需特别保护的设施,边坡属 2 级边坡;

(4)基坑东侧边坡坑深9.4m.坑外管线及建筑物分布复杂,边坡属!级边坡,支护设计时需重点考虑,严格控制边坡的水平位移和垂直沉降,确保基坑边坡安全、坑外管线正常使用,尽量减小东侧住宅楼不均匀沉降。


2. 降水设计方案

综合本工程的具体地质条件结合附近地区降水经验,本基坑降水采用抽渗结合的降水方案,即将上层地下水引流渗入下层地下含水层或下部土层,并抽至地表,排出场外。


4.施工监测方案

为了确保边坡的安全稳定.周边建筑物的安全和工程的顺利进行,及时掌握基坑边坡变形动态,便于采取各种保护措施,实现信息化施工。本基坑工程设置了如下监测内容∶

(1)东西侧基坑坡顶各设置3个水平位移监测点兼沉降观测点.监测点布置在边坡翻边上(图 1)。



(2)东侧天然气管线、及高压电缆委托相关专业部门监测,东侧住宅楼委托专业测量单位监测。

(3)监测频率∶基坑开挖深≥3.0m时建立监测点,确定初始值。开挖过程中,每天定时观测1 次。变形情况异常或雨天时,加密监测频率。

(4)本工程西侧基坑坡顶水平位移预警值按 4cm控制,东侧基坑边坡按3cm控制。


四、施工过程及事故分析 

1.施工过程

本工程于 10 月初开始施工,至 10 月31日完成了对边坡的全部施工任务。

西侧基坑边坡施工过程中,边坡局部发现有少量滞水,通过坡而上设置的导水管很快排干,坡顶无明显变形。

东侧基坑边坡施工过程中,坡面滞水较西侧严重.锚杆、土钉成孔时,孔内出水,采用二次注浆技术后,锚杆张拉达到设计要求。坡面滞水通过导水管外排,坡面一直处于干燥稳定的状况。10月31日,基坑施工完工,最大水平变形为 20.00mm。11 月5日,护坡完成后一周,边坡水平最终变形 21.00mm。11月10日前后,发现东侧降水井内时常抽出漏水。1月16目,护坡施工完工后 16天,在此段边坡坡面发现不明水源,造成土钉墙墙面潮湿,并有渗水现象。现场在坡面增设导水管,导水过程中,导水管出水量较大,但观测边坡未发现水平位移有增加(边坡水平最终变形仍为 21.00mm)。

11月17日开始、边坡水平位移有增加趋势,每天约增加5.0mm。11月19日凌晨,此段边坡坡顶局部出现裂缝,通过边坡位移观测,发现边坡水平位移突然增至64.00mm,并有继续增大的趋势。现场决定在坡脚进行堆土反压加固,19日晚 18 点44 分,边坡水平变形停止增加。11月20 日凌晨5点,回填至地表下2.5m位置,持续监测表明边坡已经得到有效控制,基坑变形没有发展。

基坑施工期间及事故发生期间,天然气公司、电力公司派专业人员现场监测表明、天然气管线没有泄漏.高压电缆正常使用∶东侧住宅楼沉降观测表明,住宅楼无明显沉降。


2.事故分析

(1)东侧基坑边坡施工期间,坡面渗水较西侧严重、且在锚杆、土钉成孔时发现孔内出水,可以认为基坑东侧有外来补给水源,现场分析为东侧楼房用水系统渗漏补给。施工时对土钉、锚杆采取二次注浆处理,坡面采取导水管外排处理等积极措施.起到了一定的效果。

(2)护坡施工完工后,在基坑东侧降水井内抽出温水、经调查为基坑东侧住宅楼内一洗浴中心重新开业,因此造成东侧渗水严重。由于渗水量的增大,边坡内土质力学性质变差,土体自身稳定性下降,导致土钉、锚杆的锚固力降低.甚至失效,进而造成坡面变形突然增大,形成期坡隐患。


五、加固措施及加固效果 

1.加固方案

(1)围墙处理


对边坡变形区域的围墙做拆除处理.用轻型围挡代替围墙.在基坑回填后重新恢复围墙。


(2)边坡加固


采用钢花管加锚杆的加固措施,布设三道钢花管、两道锚杆。


钢花管,采用直径1.5时钢管.锚杆采用中 15.2 钢绞线,钻孔直径中 120.钢管内外及锚杆内注 M10水泥浆。其中第一道锚杆采用两根钢绞线,腰梁采用22b棉钢∶承压板规格∶200mm×200mm×16mm;锚具规格∶QM15-2,锁定荷载 250kN。第二道锚杆采用一根钢绞线,腰梁采用 20b 槽钢∶承压板规格∶180mm×180mm× 16mm;锚具规格∶QM15-1,锁定荷载150kN。钢花管与锚杆的长度及布设位置见表 4、图4。



(3)地面裂缝处理


边坡加固完工后,采用水灰比为0.55的素水泥浆灌注处理地面裂缝,防止地面水灌人缝中对边坡安全产生不利影响。


2. 加固效果


加固工程于11月22 日开始施工,12月10日施工完工。次年3月20日,基坑肥槽回填至地表,从开始加固施工之日算起,基坑累计最大水平位移5.0mm。天然气管线、高压电缆一直保持正常使用;住宅楼最大沉降 3mm,对住宅楼安全无影响。加固施工实现了预期效果。


六、心得体会

1.基坑边坡工程应根据不同的周边条件采取有针对性的支护方案。本工程针对东西侧基坑边坡不同的周边条件,分别采取了土钉墙支护、复合土钉墙支护方案。

2.工程中基坑东侧边坡出现了较大的变形,通过对变形原因的调查分析.采取了有效加固措施,起到了明显的支护效果,从而限制了变形的进一步发展。可以作为事故边坡分析及加固处理的可供借鉴的案例。

3.基坑边坡监测是检验基坑支护效果及反映基坑边坡工作状态的有效手段。目前常用的多为边坡位移监测及锚杆应力监测等,条件允许时,应采取有效的手段实施边坡周边环境的监测、以便于更早的发现边坡隐患。




感谢供稿作者:

焦申华(北京岩土工程勘察院)

贾力宏(中航勘察设计研究院)

李莹(北京岩土工程勘察院)