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深基坑支护桩断裂事故的原因与处理

【摘 要】对建筑工程来说,深基坑支护系统的意义重大,它不仅会影响深基坑的施工质量,还会对建筑整个基础的施工进度造成延误,严重者还有可能降低施工效益,给企业带来经济损失。基于深基坑支护系统的重要性,本文从深基坑工程的特点入手,对深基坑工程施工中存在的支护桩断裂事故进行分析,并探讨了断裂原因和处理措施,以供相关人士参考。 
【关键词】深基坑;支护桩;断裂事故;事故原因;处理措施 
  深基坑属基坑工程的一种,具有极强的综合性。深基坑开挖工艺除了复杂、系统之外,还对地质环境有所影响,所以必须严格控制深基坑施工,防止施工质量问题发生,为工程主体结构施工埋下隐患。基于深基坑施工特性,现结合实际工程对深基坑支护桩断裂原因进行分析,并在此基础上探讨出几点相应的处理措施。 
  一、深基坑工程施工特性 
  建筑施工中涉及到的深基坑施工是一项重点工作,主要作用在于奠定建筑基础,提高建筑工程主体结构的稳固性和稳定性。深基坑施工必须结合现场地质情况,严格控制施工质量,以免因施工条件限制而引发施工难题,致使深基坑施工出现错误。另外,由于深基坑工程面临的施工条件都比较严苛,一旦施工技术使用不当,施工安全便有可能受到影响,进而造成施工安全事故,危害人们的生命健康。因此建议在施工深基坑工程前期,必须先对现场地质进行勘测,了解并掌握基坑地质情况后,再施工。 
  深基坑工程的施工特性在于,基坑支护桩容易发生断裂,影响基坑施工质量的同时,危害施工安全。为了防止这一问题发生,笔者建议在施工时做好严格的施工质量控制,分析并掌握基坑支护桩断裂的原因,并采取相应措施对断裂进行防控,以免影响整个基础结构的施工质量。 
  二、工程概况 
  某建筑楼楼高75米,地表楼层数为20层,地下室结构2层。该建筑楼施工涉及到基坑开挖,开挖深度大致在10米左右。施工前期对建筑楼基坑地质进行实地勘测,发现在基坑开挖范围内,建筑楼基础土质大多为杂填土、淤泥、索填土;基坑地下水位相对较低,大致位于地面下0.91-1.8米。 
  1、工程施工中基坑支护桩断裂事故分析 
  该综合楼基坑支护结构采用钻孔灌注桩和钢支撑作受力结构。钻孔灌注桩直径为800mm,有效桩长19mm。钢支撑采用609x10 mm钢管,在基坑东西向设置2层各3根水平支撑,同时在四角各设置2层角支撑。采用密排深层搅拌桩作为阻水帷幕,桩径700 mm,搭接200mm,有效桩长为18 m。为了确保基坑开挖、施工期间基坑及邻近建筑物的安全,在基坑施工过程中采用现场安全监测手段。 
  按施工组织设计,基坑开挖先南后北。在基坑南部开挖至坑底时,测得土体向基坑内侧的最大水平位移达57mm,超过警报值(40mm)。1 d后,基坑南侧24根支护桩17根已出现横向裂缝,其位置在-5 m左右,钢支撑与支护桩围檩连接件扭曲,支护桩连系粱断裂,支护桩外侧地面出现多条地裂缝,最大宽度达15mm左右,土层松动,地面局部塌陷,整个基坑南侧随时有倒塌的危险。 
  2、支护桩断裂事故产生的原因 
  分析深基坑支护桩断裂事故的产生原因,得知事故主要原因一方面在于支护桩设计不合理,另一方面在于基坑施工不当,出现土方开挖错误、桩身受损以及基坑钢支撑施工质量问题,最终导致基坑支护桩断裂。 
  2.1基坑支护桩设计问题 
  深基坑支护桩设计方案的确定要以地质环境为前提条件,也就是说,设计支护桩技术方案前,必须先对基坑地质环境进行勘测,然后根据勘测结果,合理设计支护桩。如果基坑支护桩设计没有结合实地勘测情况,则极有可能出现支护桩实际动土值大过工程要求值,影响后续施工问题。另外,基坑支护桩的设计还要考虑地面荷载,但设计者在实际设计时往往忽视了这一要素,从而导致支护桩受力发生断裂。 
  2.2基坑支护桩施工问题 
  2.2.1土方开挖不当 
  深基坑土方开挖原则为“先撑后挖,分层开挖”,但该工程施工并没有遵循这一原则,土方开随性实施,甚至于在开挖过程中出现局部超挖现象。土方开挖不当所造成的直接问题为:深基坑基底发生回弹,导致支护桩变形。联系工程施工实践,还可看出土方开挖工艺受基坑地质环境的影响,需结合地质环境采取合适的开挖方法,以免土方开挖方法错误,引发质量问题。 
  2.2.2支护桩桩身混凝土受损 
  基坑四钢支撑施工时,施工单位未在支护桩预埋铁件,而是用气锤敲碎其混凝土,使主筋外露再焊接围檩支架。由于混凝土严重受损,桩身截面局部明显削弱,桩身强度和刚度均有下降,造成支护结构变形增大,现场可见支护桩的裂缝均出现在受损的混凝土断面附近。 
  2.2.3基坑四角的钢支撑施工问题 
  角支撑施工时,必须反复预加荷载,第一道和第二道角支撑内力会重分布。而施工单位安装第二道角支撑后未及时对先设支撑补加荷载,导致第一道角支撑卸载,因此支护结构主要压力集中作用在第二道角支撑上,第一道角支撑形同虚设。结果造成支护结构变形加大,第一道角支撑与支护桩连系粱连接件发生扭曲破坏。 
  3、支护桩断裂事故的处理 
  结合上述内容对支护桩断裂原因的分析,笔者现结合深基坑施工实际,对施工中可采取的深基坑支护桩断裂处理措施进行详细探讨,针对事故产生原因,给出与之相应的断裂事故处理方法,详细如下: 
  (1)合理选择基坑支护桩施工工艺,并确保支护桩施工工艺符合工程设计标准。另外,还要做好深基坑支护桩设计,结合现场地质概况,科学设计基坑支护桩施工方案,防止施工难题产生。 
  (2)基坑施工时,依次在基坑内部打入分块垫层,同时在垫层内部设置6根相应的水平钢支撑,目的在于利用钢支撑将基坑支护桩所承受的部分压力转移到工程桩,减轻基坑支护结构所受压力。此外,在基坑基底浇筑施工1根混凝土梁,并将该梁和基坑支护桩连接到一起,为钢支撑提供受力点。钢支撑以及混凝土梁施工完成以后,可根据情况在基坑内回填适量的挖土。 
  (3)基坑南侧可采用3排压密注浆方法进行施工,目的在于加固基坑周围土层,减少,甚至避免基坑基底发生回弹。 
  (4)基坑内角支撑重新预加荷载,加固角支撑与支护桩连系梁连接件,同时在-6,800m处增加一层角钢支撑。采用上述方法处理后,暂停基坑施工,经1个月的安全监测,结果表明:支护结构的变形不再明显加大,最大变形约为150 mm;支护桩混凝土裂缝也未见扩展。以后施工至地下室工程完成,均未出现任何不安全迹象,说明上述处理措施有效。 
  三、结束语 
  综上所述,建筑工程施工中遇到的深基坑支护桩断裂原因有很多,总结为两大类后主要包括:支护桩设计不当和施工质量控制不当。本篇文章着重对深基坑支护桩断裂原因进行了分析,并结合具体工程案例,对支护桩断裂事故的处理措施作了简要介绍,得出一系列结论,希望能为同行提供一份参考。 
  参考文献 
  [1] 曹月芹, 多类型支护在深基坑施工中的应用[J], 能源技术与管理, 2010(03) 
  [2] 黄宏伟,任臻,钱伟, 深基坑内加固与墙体侧向位移的相互影响实测分析[J], 建筑结构, 2010(11) 
  [3] 王瑞秋,胡燕群, 浅谈基坑降水技术在发电机组工程中的应用[J], 科教文汇(上旬刊), 2010(07)

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