工程基坑支护冠梁断裂处理实例.doc

某工程基坑支护冠梁断裂处理实例南京工大建立监理咨询 杜明 【摘 要】 本文通过某工程基坑支护冠梁断裂的实例并结合笔者多年的工程实践积累，对该案例的事故原因及抢险加固的处理方法等进展了分析阐述,以供工程技术人员遇到类似问题时借鉴参考。【关键词】 基坑支护 冠梁 断裂 事故原因 加固处理1 概述工程概况该工程为综合办公楼，位于南京市河西地区，建筑面积约37000，由主楼及东西辅楼组成。主楼地下一层，地上十六层。基坑开挖面积约为9800，。但西南侧主楼位置-轴与-轴范围内因设计有多桩承台与电梯井，该部位根底开挖呈现为坑中坑型式。坑中坑紧靠支护桩边，其中一个坑内开挖面积约为18m×13m，另一个坑内开挖面积约为6m×4m，两坑实际开挖深度为-9.4m。见图1 图1 支护局部平面图支护构造方案图2 支护剖面图本工程西南侧支护构造见图1、图2采用柱列式钻孔灌注桩排桩的支 护形式作为挡土构造，一道混凝土水平 支撑，单排700的双轴深层搅拌桩成形全封闭止水帷幕。西南侧主楼部位钻孔灌注桩8001000，深-19.7m ，水平支撑设置见图1。主要危险源南侧距支护桩9m处的地下管线中有直径的城西自来水主供管；西南侧距支护桩11m处有一座大型高压线铁塔耸立。如因基坑险情而涉及到它们的受损后果都将十分严重。基坑影响深度范围内的土层以厚层流塑状态的淤泥质粉质粘土软土为主，易造成软土流变出现坑壁坍塌或变形过大。2 事故经过2008年7月2日，西南侧基坑水平支撑梁轴力据监测反应信息已达报警值，7月11日13日当地连降数天大雨。7月15日，地下室基坑土方挖到后，遂进展了坑中坑土方的开挖。当天下午4时许在挖掘-轴附近-9.4m深的坑中坑即将开挖完毕时，突然发出“噼噼的砼崩裂声音，该坑附近-轴线段斜向冠梁出现断裂。裂缝与横截面成45度角方向，自断裂开场几分钟后裂缝宽扩大到25mm，此后裂缝不再扩大，冠梁断裂后的当天测得支护桩水平位移值为36mm设计报警值为。该处冠梁上部土方斜坡面挂网喷浆面及施工现场临时水泥地面出现裂缝，但附近市政路面及市政管线尚未出现异常。因该冠梁断裂处南侧附近埋设有市政自来水管线，西侧有高压供电铁塔，当时现场气氛十分紧张，立即通知相关单位技术代表及局部专家召开应急抢险会议。3 事故原因分析从裂缝的发生过程及形状来看，该冠梁是受剪切破坏而断裂。引起此次事故的原因有以下几个方面：支护构造设计存在缺陷是导致此次事故的主要原因水平支撑布置的设计缺陷：断裂的斜冠梁与南北两侧的冠梁呈“Z字形，两侧东西向的冠梁对斜冠梁形成了强大的扭力矩。假设在沿A轴方向设计一道水平支撑来抵住A轴冠梁产生的水平推力，既可消除斜冠梁受到的扭力矩，而不至于出现受扭被剪切破坏的现象。挡土支护构造设计的缺陷：西南侧设计的挡土排桩是按开挖深度设计的，后因该处电梯井基坑的变化承台等根底构造做了调整，调整后的开挖深度到达了，而挡土支护构造并未随之修改原设计业主未能在支护桩施工前及时将变更明确告知支护设计单位。工程管理上存在问题是导致此次事故的次要原因坑内地下水、雨水均由水泵抽排汇流于西南侧地面临时排水沟，而该处排水沟渗漏严重，现场管理人员未予重视，导致大局部排放水又返回渗入西南侧护坡土体内，再加之冠梁断裂前的数日连降大雨，大大增加了该处支护桩所受到的侧压力。斜梁断裂前数十日，附近支撑梁轴力已达报警值。工程管理人员未能采取有效措施制止事态的进一步开展，直至冠梁最终发生断裂。4处理方案突击施工坑内砼构造，减少基坑土体暴露时间。迅速完成断裂处附近坑内承台构造，为了节约时间，在地下室底板底面标高处留设施工缝，将承台砼浇筑到底板底标高的位置。取消原设计的碎石垫层，全部改用素砼快速将断裂处附近底板垫层施工完成，以使土体被砼封底后减少暴露时间，同时应将砼浇至支护桩边。 封填地表裂缝，减少坑外荷载。 坑外地面、挂网喷浆护坡面凡已出现地表裂缝应及时用水泥砂浆封填，如遇雨天应及时用防水彩条布覆盖。原集水沟用防水砂浆重新粉刷，制止排放水严重渗漏的现象。迅速加固支护构造。断裂附近水平支承系统的加固将-轴断裂处附近水平支撑的两个三角空格按双层双向、配置16 200的钢筋，先植筋后绑扎网片，满浇成400mm厚C40砼板，将支撑杆件于后浇板连成整体，增强该处支护构造的整体刚度。见图3、图4图3 加固平面示意图 图4 水平支撑内增设砼板断裂冠梁的加固在轴斜冠梁上断裂位置见图3所示8m长度范围增加截面为1000mm×400mm叠梁见图5、图6，具体做法如下：.1将坑中坑2的承台砼浇到地下室底板底标高以后，把原冠梁顶外表砼凿开，到露出顶面箍筋为止；.2冠梁顶按排距400mm间距500mm梅花式植入16抗减钢筋，钢筋植入深度200mm、外露冠梁面长度380mm； .3叠梁两侧各配5根25纵向筋；梁内上下各配2根16纵向筋；箍筋为Ø8200，与原冠梁筋焊接；叠合梁砼强度等级为C40，砼中掺加 1.8的JM-9早强剂。图5 冠梁顶植筋排列图 图6 叠梁剖面图加强监测将西南侧高压线铁塔列入监测范围，对其进展垂直度观测；对南侧距支护桩8m处的地下自来水主供管进展深层土体变形观测。这里值得一提的是，在研讨确定处理方案时，较多技术人员曾提议补设一道水平钢支撑，具体为，由轴线起沿A轴方向向东至轴线补设一道水平钢支撑形成边桁架见图3所示。该方案经再三讨论最终被推翻而取消，最后事实证明该决定是一个大胆而正确的决议。取消不设该支撑的理由为：拟补设的支承钢支撑梁施工困难，消耗时间太长。补设的钢梁由轴线起沿A轴方向向东至轴线，总长约18m，中间须设一立柱支撑该钢梁。设立柱需要有立柱桩，而沿钢梁走向无法找到可以直接利用来设该立柱的桩基。最简易的方法也需对立柱所在位置进展地基处理因为该基坑土层为流塑状态的淤泥质粉质粘土，施工困难，消耗时间太长，待完成该项施工时，地下室底板也已根本抢完，故对抢险处理的实际意义不大。发生冠梁断裂时，基坑土方已挖至设计标高，并且冠梁断裂当天的支护桩水平位移值到达36mm后，再无明显增大趋势。这说明冠梁断裂时应力被全部释放，挡土构造又一次到达新的平衡状态。因坑内土方已挖至设计标高，坑外已采取卸载、控制雨水回渗等措施，再加之支撑构造局部也得到加固，因此这种平衡状态不会再被破坏。 5 完毕语采取了以上抢险处理措施后，经工程实际检验证明该抢险处理方案是经济合理、平安可靠的。至2021年7月下旬各项处理措施落实完毕时，实测冠梁断裂处支护桩的水平位移值累计为45mm，整个基坑支护体系处于稳定平安状态。通过本案例可总结出以下几点经历：工程技术人员应加强图纸审查工作，对土方实际需要的开挖深度应认真与基坑支护设计的开挖深度进展校核，尤其是电梯井、群桩承台、集水坑等易出现坑中坑的部位更应仔细校核。如有疑问应及时与设计人员沟通。基坑支护设计中，一些边缘形状复杂的细部绝不能被无视。如本案例中断裂部位的斜冠梁与南北两侧的冠梁呈“Z字形，“Z字形构件是很容易受扭剪切破坏的。设计时，应通过合理布置水平支撑、增大挡土桩的刚度等如加大直径、增加排数以防止类似本案例事件的发生。在制定事故抢险方案时，应认真分析事故产生的原因以及抢险加固等要到达的目标，所选择的方案既要满足平安可靠又要经济实惠方便。不能因为险情的发生而惊慌失措，浪费人、财、力不说，还没能在最关键的时刻 “集中全力抢在要害上。这就要求我们广阔技术人员必须具备扎实的技术理论功底、丰富的实践积累经历以及事故发生时冷静思考、缜密分析的判断。第 5 页