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万亨大厦基坑的倒塌


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。

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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。

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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。

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? 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。

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。

(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。

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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。

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