万亨大厦基坑的倒塌.ppt

万亨大厦基坑的倒塌 一、工程简介 该工程为一座主楼为22层框剪结构的商业办公楼，附属用房为6层框架结构，设有地下车库，基础埋深17.72m。有其平面位置可知，基坑附近的建筑物比较多，东北部有两栋小高层楼，东南部和南侧各有一个多层居民楼，西侧坑壁紧邻北京地铁二号线。采用护坡桩加土层锚杆支护，其余部分采用复合土钉墙支护。 场地的地质情况：地面设计高层为41.10m，地表以下厚度2m左右的人工填土，其下2m粉土，4m粉质粘土，2m左右粘质粉土，1~2m砾石层，再下为2~4m中细砂，大约在地面以下16~18m为厚度不大的砾石。 二、事故回放 2002年4月份，北京，正是“非典”最惶恐严峻的日子，万亨大厦基坑也在紧张的施工。23日晚，基本开挖到设计基底（深度17.72m），部分地区已经开始准备浇注底板。但基坑东南侧还有部分只开挖到14m深左右，侧壁土钉墙下部发生局部失稳，墙面翘起，土不断地从墙面后面流出，堆积在坑底。调来的挖土机不是从基坑底部往外挖土，而是往墙底堆土，以期防止坑壁土的继续塌落，但是效果不大。 到24日上午，基坑侧壁明显位移、开裂，很快，土钉墙护壁的墙壁局部塌落，再过大约1min，附近坑壁墙面也开裂、侧移，随着一声沉闷的巨响，东南一侧的基坑护壁整体倒塌，致使3号居民楼西北角基础露出，基础局部悬空约2m，严重影响了居民的正常生活，好在楼内居民已经紧急疏散，没有发生人员伤亡。 三、事故分析 （一）支护方案失当 根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99）的规定，土钉墙适用于侧壁安全等级为二、三等级的情况，深基坑不宜大于12m。这个基坑的东南部居民楼距坑壁最小距离只有6m，基坑深度17.72m，采用完全竖直的土钉墙支护是危险的。 加筋实际上是土与筋共同作用，性能互补，形成一种新的复合材料或复合结构。土钉全长注浆，通过土与筋材在微分尺度上的摩阻力约束土体，提高土的抗剪强度。而土层锚杆则是严格区分自由端与锚固段、主动区与被动区，力的传递和作用十分清晰：锚杆对主动区的土体施加外部的拉力，增加其稳定性，亦即一分为二的。 在复合土钉墙中，土钉与土形成一个加筋的整体，类似用树枝编织成的一个鸟巢，锚杆则是将这个整体与其外部土体连起来，类似于将鸟巢挂在树上的拉带。亦即土钉墙加筋土体的内部稳定，锚杆增加外部的稳定。 （二）、水的因素 在这个基坑事后的处理中发现，附近的居民楼上下水管路漏水十分严重，上部土层饱和。饱和度提高使非饱和土的基质吸力明显降低，土体软化，土的强度急剧减少，土的结构破坏，土与土钉之间的摩阻力也减少，土体自重增大，造成浸水部位土钉墙的垮塌。 另外也可能产生局部水压力或者渗透力的作用引发事故，这个基坑最先发现底部土体局部失稳的地方和最先垮塌的地方都是土体饱和的区域，在图中可以发现，从墙面上看颜色最深的区域，都是最先失稳或者倒塌的地方。 （三）、土钉墙的二次施工 在这个基坑中，原设计基坑在平面上有一段局部凸出部分，已经使用土钉墙开挖到10m一下，后又决定将其挖去。结果在开挖到14m左右时，下部开挖暴露部分的土体无法直立，土不断的流出，墙后土松动外流，最后基坑倒塌。 由于土钉是全长注浆，没有预张拉力，土钉发挥作用需要一定的土体变形，使土达到主动土压力状态，这就会使墙后的土体发生一定程度的松弛剂土的结构性扰动。在拆除旧的土钉墙时对土体的扰动进一步加大，这时，土钉墙的土已非原状土，土体在开挖暴露段不能自稳，对已建成的土钉不能提供足够的锚固力。而且，采用已拆除的槽钢作为锚杆的锚头部分，间断破碎的槽钢更不能提供纵向的整体性和共同作用。 四、结论 1、地下水成为土钉墙的灾星 因为一般使用土钉墙支护的基坑或者位于稳定的潜水位以上，或者采用人工降低地下水。所以由于水引起的土钉墙实事主要由于降水、局部滞水、地下管线漏水和局部水源等。 2、二次施工的翻旧成灾 土钉墙中土钉的受力，使土达到接近主动土压力状态，墙后土体发生一定程度的松弛及土的结构性扰动。在拆除旧的土钉墙时对土体的扰动进一步加大，再次施工侧壁土体已经不是原状土了，常常无法保证其稳定性。 * * 在此基坑的破坏过程中发现，锚杆固定在墙面上只是靠断面不大的槽钢。一方面，它们如果要承担较大的预应力，就要深陷入土钉墙面；另一方面，它们不能形成具有足够强度和刚度的水平纵向体系，在基坑倾覆过程中，这些槽钢就像稻草一样被拉开和拉断。