欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

大厦基坑支护质量事故及补强加固

316 2021-11-22 15:52:52

一、工程概况

1.基本概况

该大厦位于厦门市湖滨中路西侧系两幢连体高层建筑。其中银宝大夏28 层。劳动大厦14层,高度分别为 80m及 54m,设置2层地下室,该工程原始地貌为海滨滩涂地。早期因建筑填土整平。现拆除旧房重建,自然地面标高为 2.23~3.47m。设计±0.00m相当于黄海高程 3.30m,基坑承台垫层底标高为-9.1~-10.9m,基坑实际挖深南半部分8.3m,北半部分9.5m。

2.场地阎边环境情况

东侧∶围护桩净距1.4m有2根高压电线杆,放置变压器,外侧为湖滨中路,路边有自来水管,长途电话电缆等。

西侧∶外侧共有4幢住宅楼,2幢距围护桩1.3m,2 幢距围护桩3.3m,4幢楼均为350的小直径沉管薹注桩。

南侧∶在围护桩的外侧护壁上有一根 φ300的自来水上水管,外边为通往罐头厂的道路。北侧∶距围护桩 2m 有3.6m×5m的配电室。

3.基坑支护设计

(1)设计方案;该工程的基坑支护设计采用人工挖孔灌注桩和内支撑相结合的体系。同时在西侧及北侧围护桩外设置了 φ500的深层搅拌桩的止水帷幕,设计1~34 号桩桩径800mm,桩中心距1.8m,桩的净理深 4.5m;35~110 号桩桩径 1000mm,桩中心距2.0m,桩的净埋深6.5m,围护桩的桩顶标高为-2.95m。内支撑采用钢筋混凝土梁,锁口梁断面为700mm×1300mm,主支撑梁断面为 700mmn×1000mm,斜撑及角撑断面为700mm×700mm 及 800mm×800mm 两种,围护桩及内支撑梁的混凝土强度等级为 C25。基坑支护的平面布置见图1,剖面及配筋见图2、图 3。

(2)对设计方案的评价。根据地质条件和基坑开挖形状以及周边的环境情况,该工程采用围护桩和内支撑相结合的方案这一设计指异思想是正确的,围护桩的配筋及桩长以及内支撑的布置、断面和配筋都能满足相关规范的要求。设计采用搅拌桩进行止水是不合适的,因为下部土质较好砂层厚,搅拌桩的穿透能力有限,难以穿透砂层。起不到隔水的效果。其次围护桩采用挖孔桩也不合理、如果采用冲钻孔桩则造价不会增加还可以避免挖孔桩引起的降水地面沉降问题。

image.png

二、工程地质情况

1.土层情况

根据现场 20个钻孔的勘察结果,场地地层自上而下分布如下。

(1)人工填土层。分布于整个场地,层厚1.8~4.0m,含30%的砖块及瓦片松散,不均匀。

(2)淤泥层。厚1.3~7.4m,含有机质,顶底部含较多的中粗砂饱和流塑状态。

(3)粉质粘土。有5个钻孔遇到,厚1.3~3.2m,含砂约10%,可塑一硬塑状态。

(4)含泥中粗砂。厚0.9~6.7m,成分为石英质,含泥约10%~15%左右,饱和、松散-稍密状态。

(5)粘土。厚1.4~3.8m,局部含少量砂粒,湿硬塑状态。

(6)淤泥质土。有9个钻孔遇到,厚0.6~3.5m,软塑状态。

(7)粉质粘土。有7个钻孔遇到,厚0.7~2.9m,可塑—硬塑状。

(8)中粗砂。厚0.5~6.1m,含少量的粘性土,稍密中密状态。

(9)花岗岩残积砾质粘土。厚0.9~21.Sm,硬塑—坚硬状态。主要土层物理力系性能指标见表1。

image.png

2.地下水情况

勘察期间,各钻孔均遇到了地下水。赋存在第四系地层中的属上层滞水~潜水类型。赋存于基岩裂隙中的属裂隙水类型,受大气降水及地下水补给,勘察期间测得地下水混合稳定水位标高为0.63~1.87m。自然地面埋深1,2~2.1m。在含泥中粗砂层作钻孔注水试验。其渗透系数平均为2.6×10-3cm/s。对基坑开挖来说,场地内地下水水量较大,且水位较高。

三、施工出现的主要问题

该工程的基坑支护施工从1995年5月开始至7月底大部分围护桩已浇灌完成,另有13根桩因水量较大,而改成 φ900mam 直径的钻孔灌注桩,并局部加桩 1995年 10月支撑系统施工完成,在围护体系施工以及事后检查中发现主要存在以下几个问题。

1.降水沉降问题

由于采用人工挖孔桩,降水及流泥的影响使周边建筑物及地面道路的沉降量较大。1995年7月底的沉降观测资料可以看出西侧楼房房角测点的最大沉降量达51mm,造成西边房子部分墙体,窗台开裂、室内地面下沉。东边人行道条石上测点的最大沉降量达131mnm。

2.搅拌桩问题

在施工帷幕搅拌桩时。因为施工机械功率较低,难以穿透含泥中粗砂层及中粗砂层,大部分的搅拌桩达不到设计长度,形不成止水帷幕。

3.钻孔桩钢筋笼问题

有5根钻孔灌注桩的钢筋笼上浮,一般上浮量0.8~1.3m,造成围护桩的有效桩长减短。

4.抽芯问题:

经随机钻孔抽芯三根围护桩发现有较大的质量问题,现详述如下。

41号桩∶该桩设计桩长15.05m,取芯桩长13.93m,比设计桩长短1.12m,桩深2.1 ~2.60m范围混凝土凝结较差,混凝土芯呈破碎块状。桩深8.88~13.93m 混凝土芯极差,从双管中取出均为粗管料(黑云母花岗岩碎石),个别碎石表面见水泥痕迹,靠底部取出 5cmn左右的细砂。

78号桩∶该桩设计桩长13.75m,实测取芯桩长 12.8m,比设计桩长短0.95m。其中孔深1.84~3.12m混凝土胶结久佳,经钻进打捞,混凝土成碎块和粗管料,孔深9.67~12.35m桩身混凝土呈中~严重离析,取上的混凝土芯粗骨料偏多,表面粗糙,砂浆中缺少水泥粘结,其余均成碎石状和粗骨料。

6号桩;该桩设计桩长10.65m,实测桩长10.79m,孔深1.17~3.07m桩身混凝土严重离析,钻取上的大部分为粗管料。

孔深3.07~7.02m取上的混凝土芯粗骨料偏多,表面粗糙,砂浆中缺少水泥粘结,容易剥落,混凝土胶结欠佳。孔深7.02~10.79m 桩身混凝土严重离析,仅取上粗骨料。孔深 10,79~11.59m 取上深灰色淤泥,呈软塑状。

5.锁口梁施工质量问题

在施工内支撑锁口梁系统时由于工程场地狭窄。内支撑杆件多。施工时没有将锁口梁底(约-3.0m)以上的土方运走,致施工现状是一段一段挖壤沟,施工缝多。操作面小,沟底排水困难,梁底土模未作处理,钢筋浸在泥水中,后期发现绝大部分围护桩的主筋与锁口梁没有连成整体,围护桩顶与锁口梁底中间有一层 50~120mm 的泥土,围护桩主筋裸露,同时发现锁口梁断面不足,最小梁高只有420mm(设计700mam)。

锁口梁与支承梁节点未按图施工。该节点先行施工的锁口梁与支撑梁之间普遍留有施工缝,节点核心区支承截面尺寸不够,核心区范围加密箍漏绑,主承梁主筋漏焊或焊歪。

支撑系统杆件模板尺寸轴线或截面弯曲明显不够,纵向主筋不直,保护层过大或没有。四、加固处理方案

该工程的主要问题有3个∶一是锁口梁问题;二是围护桩问题;三是基坑开挖地下水问题。

1.锁口梁处理

由于锁口梁与桩头伸出的钢筋大部分锚固不好难以通过补强进行处理,同时部分锁口梁的截面尺寸没有达到设计要求,因此决定对原锁口梁全部凿掉,对于桩头钢筋锚固不足的部分予以焊接加长。锁口梁钢筋在原钢筋配孤基础上,新增加4中 25钢筋,并且接头全部采用焊接接头,锁口梁高度由原来 700mamn改为 900mm,增加箍筋 φ8@200,为加快工期。锁梁混凝土标号提高至 C30,并擒外加剂 UEA。采用商品混凝土。另外对水平支撑梁在工程桩施工期间留下的缺口也予以处理,锁口梁修复工作从1996年12月5日起至12月25日完成。

image.png

根据地质情况。采用旋喷桩进行止水峰基处理。谁喜施工在基坑内紧贴围护桩的桩间布置三根 φ500的单重管旋喷桩。深度至桩底标高。帷幕范围是在基坑西侧及基坑⑩轴线以北范围。施工时先挖土至标高-7.25m,再进行旋喷桩施工。当挖土至标高一7.25m 时,在基坑的西北角发现有管涌现象产生。有三个点向上冒水、冒沙。经旋喷处理后没有明显的水流出。

image.png

五、土方开挖及位移和沉降观测

1.土方开挖

1996年 12 月底开始第一阶段土方开挖。开挖顺序由北向南。在周护桩边挖出一条宽5.5m 的锚杆施工操作面,深度挖至-6.25m标高。1997年1月10日挖完锚杆施工操作面,并进行锚杆施工。在挖至-6.25m 标高后对暴露出来的上部围护桩进行全面质量检查。第二阶段挖至一7,25m的钢支撑标高。此时只在围护桩边预留 3m左右的土体。其余部分挖至基坑的底板底标高-8.3(-9.5)m。在-7.25m标高的土台上施工三道钢管支撑及旋喷桩止水帷幕处理。此部分工作在 1997 年3月下旬完成。第三阶段进行人工周边土体及承台的土方开挖。

在整个土方开挖中采取的原则是分区,分段,减少开挖面积,缩短暴露时间。组织流水作业,制定对于突发事故的应急措施。对于围护桩暴露一部分就检查一部分,及时发现问题进行相应的处理。

2.位移及沉降观测

在土方开挖前做好一切观测记录准备。确定允许变形,沉降的最大数值。定人、定点、定仪器做好详细记录。对于四幢临近的住宅楼新增差异沉降控制在0.1%以内。支护体系的位移不超过 20mm。一且位移沉降超过要求,应立即停止施工,待进一步采取措施后方可继续开挖。

根据周边道路及建筑物的现状,在土方大开挖时沉降观测点共布置 36个点,位移观测点共布置20个点。实测最大位移 6mm,建筑物新增最大沉降10mam。围护结构的补强加固取得了良好效果。

六、结语

(1)基坑开挖与支护工程是高层建筑基础工程施工中的难点和重点,任何问题重视不足都可能带来严重的后果。该工程就是一个典型的例子,由于施工管理不严,技术措施不到位,造成了数十万元的经济损失和工期的严重拖延。

(2)用信息化进行设计施工是基坑工程的关键问题,施工单位应及时把施工中出现的各种问题及时反馈给设计部门。以便进行必要的设计修改,同时通过基坑开挖的现场监测,掌握支护体系是否正常工作,发现问题能及时处理。

(3)鉴于基坑围护工程的复杂性,对于同一个工程项目来说,不同方案的造价将有很大的差异,这可能有风险的存在,也可能有浪费的问题.因此根据地区性的经验,结合专家委员会讨论确定方案将是基坑围护工程安全、经济可靠的前提。