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某排樁擋土墻樁傾斜加固處理
1、工程概況
湖南某特大企業(yè)的火力發(fā)電廠,場地標高123m,場地南面以擋土墻頂退后約5m的圍墻外為當地一鋼管廠土地,場地標高132m。
由于場地狹窄,原設計采用排樁擋土墻,樁徑1.2m,樁距2.5m,為人工挖孔灌注樁,鋼筋砼護壁。地面以上樁長最高9m,地面以下小于7m,嵌巖1m。樁頂冠梁截面1200×900,樁間靠近外側240厚磚墻砌筑,表面水泥砂漿粉刷。由于場地地下水位低,未采取隔水措施。擋土墻竣工后,中段墻腳附近加了一條地下電纜隧道,電纜隧道基坑深4m。電纜隧道上擬建一條4m寬消防通道。擋土墻頂內側有一條電纜溝,溝一面以墻頂冠梁為壁,另一面為磚砌體,內有重要工業(yè)電力電纜,絕對不允許斷電。距擋土墻頂外側約6m是兩個水池,水池深約4m,由于使用問題常有水溢出并常年漏水。
2、地質情況
場地原始地貌屬剝蝕殘丘,略呈北高南低態(tài)勢,勘孔內未見地下水,土層從上至下為(孔口標高132.2m):人工填土層:褐色或雜色,干~稍濕、稍密狀態(tài),層厚0~3m;含礫石粘土:褐黃~褐紅色,硬塑狀態(tài),層厚8~14m;粘土:褐黃~棕紅色,飽和,硬塑狀態(tài),層厚約2m;含角礫粘土:棕紅色,飽和,可塑~軟塑狀態(tài),層厚約4m;灰?guī)r:青灰~灰白色,中等風化。
3、事故現象
事故發(fā)生后,筆者應邀迅速前往參與處理,在現場從擋土墻下可看到,樁間墻開了大量通長斜裂縫,部分樁間墻與樁相接處開有從上至下的豎直通長裂縫,縫寬20~40mm,墻根部砌體有兩處已完全塌落形成墻洞,孔口內土體涌出,樁體地上部分除有兩處粉刷層開裂外,未見明顯破壞。整個擋土墻中段向外傾斜,經現場簡單測量,樁頂最大位移約1m。樁頂冠梁在轉角處附近應力集中導致外側面完全壓碎,頂面可見斜裂縫貫穿截面。
在擋土墻頂上可看到,墻頂圍墻向擋土墻方向倒下,圍墻后至水池間土體大面積塌陷,并有裂縫,最寬處縫寬達500mm以上。擋土墻內側面的電纜溝磚砌體壁已倒塌,其上的4條電纜被埋入土中,固定于冠頂梁側的3條電纜仍掛在梁上。坡頂兩根已廢除的水泥電線桿嚴重傾斜。
4、緊急措施
由于擋土墻變形較大,且變化速率很快,周邊環(huán)境出現了沉降和開裂,當時正逢雨季,如天氣起變化,破壞繼續(xù)加劇,可能引起倒塌或嚴重破壞。同時坡頂的電纜如被損壞,將引起嚴重的停電事故,導致生產停產,甚至人員傷亡。情況比較危急,立即采取了應急措施,這些措施有:
(1) 臨時加固,立即征調毛石堆積于墻腳被動區(qū),堆高3m;
(2) 墻頂卸載,挖去擋土墻頂內側主動區(qū)土,深度3m;
(3) 抽除墻頂水池內的水,防止水對墻后土的繼續(xù)浸潤;
(4) 在墻上設置監(jiān)測點觀察墻體的發(fā)展。
采取以上措施后,基本已控制了墻體的變位,為下一步設計爭取了時間,創(chuàng)造了安全的施工條件。
5、原因分析
根據現場破壞情況,筆者通過定性分析,認為排樁傾斜的主要原因有以下幾點:
(1) 由于墻腳電纜隧道開挖時比較靠近樁,被動區(qū)原狀土換成了人工填土,墻腳的被動土壓大幅度降低,樁嵌固作用減弱,抗傾覆力矩降低。
(2) 墻上按設計留有排水孔,但墻后的土為原狀土,孔內未采取有效的濾水措施,排水不理想。此外,地勘時為枯水季節(jié),土的內摩擦角φ和粘聚力c值較大,但由于雨季或坡頂水池漏、溢水,設計未采取隔水措施,在排水不暢的情況下,墻后粘性土在浸水后,其φ值降低,c值為0,同時產生水壓力,墻后主動土壓力大幅度增大,傾覆力矩增大。
(3) 按照參考文獻,樁間距一般不大于1.5D(D為樁徑),在地下水較低地區(qū),中心距可稍大,但不宜超過2D,而本工程樁距2500mm,稍大于2倍樁徑,安全儲備較小。
在上述原因的共同作用下,樁的傾覆力矩大于抗傾覆力矩,樁根部發(fā)生小角度轉動,墻頂土體沉降開裂,導致土體結構破壞而進一步加大主動區(qū)土壓力,使擋土墻破壞速率變快,出現嚴重險情。
六、加固處理
采取了臨時應急措施后,組織了有關人員討論加固方案,提出了3種方案:最終采用筆者提供的方案,即墻頂卸載后,在現有墻后3m處,補挖一排樁,冠梁頂面低于現有擋墻頂3m,上砌3m重力式擋土墻,新老樁之間減載的土不再回填,形成了分段擋土墻。墻間表面用混凝土作地坪并設排水溝。新樁達到80%強度后,墻腳的臨時加固毛石頂面降低至原設計消防通道標高以上1m,其上作0.5m厚剛性路面與原擋土墻緊密結合,該段擬建消防通道抬高1.5m并以6%斜坡與原路面相接,這樣原樁有效嵌固深度比原設計加高了1.5m,老墻僅承受4.5m高,3m寬的有限土體的側壓力,原樁被降級使用。此外還采取了坡頂水池作防水處理;樁間墻用頂面0.5m寬,墻面垂直,墻背與現有樁斜度相同的片石砌體代替,消除現有擋墻的危險感;加強對墻體及周圍設施的監(jiān)測等一系列措施,該方案施工周期不長,同時利用了部分臨時加固措施,較為經濟。
現該項目已竣工,根據監(jiān)測數據,加固措施效果可達到設計要求,證明處理是成功。
七、結語
(1) 支擋結構作為永久性結構時,在設計時應注意地勘報告中的勘察條件,考慮氣候和墻頂、墻腳區(qū)域使用性質等因素變化引起場地的水文、土質變化,原有參數發(fā)生變化,甚至計算公式不再適用。對于其它類似的地基基礎設計時也應注意這一點。
(2) 地下設施定位和施工時,必須首先查明周圍現有構筑物、設施、地下管線等隱蔽工程的分布和使用、受力條件,并和有關專業(yè)充分協(xié)商,切不可盲目施工或設計。
(3) 對邊坡、擋土墻等支擋結構,必須重視施工及使用期間的監(jiān)測工作,嚴格按有關規(guī)范規(guī)定的方法、項目、時間進行監(jiān)測,發(fā)現安全隱患及時處理,避免小隱患變成大險情甚至釀成災難,同時,處理難度和費用也將成倍甚至幾十倍、幾百倍增加。
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