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有效预防施工塌方,安全措施详细解析
文章来源:鱼泡隧道  提供人:刘刚  提供日期:2022-12-11

施工现场如果出现塌方,不仅会影响工程进度与施工质量,还会影响施工人员的人身安全。今天我们总结了遇到施工塌方的处理措施,一起来看吧。

基坑塌方

整体失稳

整体失稳是指在土体中形成了滑动面,围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一起丧失稳定性,一般的失稳形态是围护结构的上部向坑外倾倒,围护结构的底部向坑内移动,坑底土体隆起,坑外地面下陷。

(1)整体或局部的滑塌、失稳如果条件允许,应尽可能的降低土中水位并进行坡顶的卸载,加强对未出现滑塌地段的监控和保护力度,避免事故的扩大化。同时,在进行整体稳定验算的基础上,对尚未固定的软粘土、淤泥土和容易失稳的泥土进行加固处理,避免失稳的继续发生。

(2)悬臂支护结构或桩墙变位。对于悬臂结构的变位,可以采用坡顶卸载和桩后人工降水和挖土的方法进行处理,并在坑内桩前设置锚结构或堆筑砂石。对于桩墙变位,首先就是要停止坑内的挖土作业,增设锚杆或内撑,并进行坡顶或桩墙后卸载,同时在桩前堆筑砂石,避免锚杆拔出。

(3)渗漏造成的下陷、倾斜。首先应停止坑内的施工和降水开挖,在第一时间使用堵漏材料对止水墙的渗漏进行处理,并在坑外设置若干新的回灌井进行高水位回灌,对发生渗漏或断裂的管线进行抢修,或对止水墙进行重新设置。对于那些已经发生倾斜的建筑物则需进行加固和纠正,避免倾斜的进一步恶化。于此同时,工作人员还应注意对坑周围建筑物的检测,如果基坑开挖所在地的水位较高,则应及时进行止水处理。

(4)桩入土深度不足导致的桩墙倾斜。首先就是要停止坑内的开挖,对于已经开挖但是尚未出现事故的地段,应在坑底桩前堆筑土料或砂石反压,并对桩顶进行适当卸载。随后,根据室温原因对被动区的土体进行加固处理,或者在原有的挡土桩的内侧位置补设短桩。

(5)桩间距过大导致的开裂和塌陷。对于此类事故应立即停止坑内的挖土,并通过在桩间设置挡土板或补桩的方法进行处理,利用桩后位置土体所形成的拱状断面进行水泥砂浆的抹面或悬挂铁丝网,如果有条件,还可以配合桩顶降水和卸载等措施。

(6)相邻基坑的相互影响所导致的事故。此类事故发生后,应对施工振动的影响进行限制或立即停止施工,对于已经被破坏的支护桩采用相应的处理办法,协调不同基坑之间的施工,避免相互间的破坏和干扰。

(7)降水导致的基坑失稳事故。如果基坑内外的水位差异较大,并且桩墙的设置深度并未达到不透水层,或是嵌固不足,那么在发生持续降雨的时候就非常容易导致基坑失稳。对于此类失稳事故,施工人员首先应该停止基坑内的开挖工作进行降水,必要时可以通过堆料或灌水的方式进行反压,在流砂和管涌停止后,要立即通过堵漏、补桩、桩后压浆等措施进行加固处理。

(8)因土方挖掘过度导致的失稳事故如果工作人员在施工过程中过度挖掘基坑土方,就容易引起支护结构的破坏。在发生此类事故时,应立即暂停施工,通过桩前堆载或回填土方的方式确保支护结构的稳定性,然后在根据现场的实际情况采取相应措施进行处理。

坑底隆起

(1)坑底隆起是一种向上的位移,产生的原因一是深层土的卸荷回弹,二是由开挖形成的压力差导致的土体塑流。

(2)由于土体是连续体,坑底的隆起和围护结构的水平位移必然导致坑外土体产生沉降和水平位移,带动相邻建筑物或市政设施发生倾斜或挠曲,这些附加的变形使结构构件或管道可能产生开裂,影响使用,危及安全。

(3)一般解决方法是加固被动区,提高土的抗力,减少变形,同时解决整体稳定和坑底隆起问题。

围护结构倾覆失稳

围护结构倾覆失稳主要发生在重力式结构或悬臂式围护结构,重力式结构在坑外主动土压力的作用下,围护结构绕其下部的某点转动,围护结构的顶部向坑内倾倒。抵抗倾覆失稳的力矩主要由围护结构自身的重力形成,坑底的被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。

围护结构承载力失稳

围护结构底部地基承载力失稳是指重力式围护结构的底面压力过大,地基承载力不足引起的失稳。由于在围护结构的外侧还作用着土压力,因此其合力是倾斜的。在倾斜荷载作用下,地基土发生向坑内的挤出,围护结构产生不均匀的沉降,可能导致部分围护结构的开裂损坏。

围护结构滑移失稳

围护结构滑移失稳亦主要发生在重力式结构中,在坑外主动土压力的作用下,围护结构向坑内平移。抵抗滑移的阻力主要由围护体底面的摩阻力以及内侧的被动土压力构成。当坑底土软弱或围护结构底部的地基土软化时,墙体发生滑移失稳。

“踢脚”失稳

“踢脚”失稳在单支撑的基坑中,可能发生挠支撑点转动,围护结构上部向坑外倾倒,围护结构的下部向上翻的失稳模式,故形象地称为“踢脚”失稳。在多支撑的围护结构中一般不会产生踢脚失稳,除非其它支撑都已失效,只有一道支撑起作用的情况。

围护结构的结构性破坏

围护结构的结构性破坏是指围护体本身发生开裂、折断、剪断或压屈,致使结构失去了承载能力的破坏模式。如支撑体系不当或围护结构不闭合;也可能是设计计算时荷载估计不足或结构材料强度估计过高,支撑或围檩截面不足导致破坏;此外,结构节点处理不当,也会因局部失稳而引起整体破坏,特别在钢支撑体系中,节点多,加工与安装质量不易控制。节点处理包括支撑和墙体的连接处,如不设置围檩或连接强度不够。

支、锚体系失稳破坏

支、锚体系失稳破坏包括两种不同的破坏模式。锚杆的破坏主要表现为锚杆的拔出、断裂或预应力松弛,土锚的破坏大多是局部的;支撑的失稳很可能是整体性的,其形态因体系不同而不同,支撑体系大多是超静定的,局部的破坏会造成整体的失稳,尤其是钢支撑体系,局部节点的失效概率比较大。

止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏

止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏是指止水帷幕丧失挡水功能,产生渗漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷,导致邻近建筑物的开裂和损坏。

引起围护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素,其次是设计因素和材料的因素。由于施工质量低劣,止水帷幕有空洞或裂缝,成为漏水的通道是最普遍的现象;止水帷幕设计过短,没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。由于止水帷幕失效产生过大的水力坡降引起坑底渗透变形破坏。如不及时制止,由渗透变形引起的坑外土体的位移和陷落是严重的。

隧道塌方

隧道塌方前兆

(1)遇特殊和不良地质条件,如断层及其破碎带、滑动层、溶洞、陷穴、古 河槽、堆积体、流沙、淤泥、地下水、松散地层等稳定性差的围岩。

(2)水文地质条件的变化,如干燥的围岩突然出水,地下水突然增多,涌水 量增大,水质由清变浊(地下水将断层泥带走)等都是即将发生坍方的前兆。

(3)开挖面上有可能不稳定块体出露,尤其是小断(夹)层或其它软弱结构面 和围岩的节理裂缝构造可能不稳定块体的出露处,往往是局部围岩坍方的部位。

(4)拱顶不断掉下小石块,甚至较大的石块相继掉落,预示着围岩即将发生 坍方。

(5)岩石裂缝旁出现岩粉或洞内无故发现有岩粉飞扬时,也说明可能即将发 生坍方。

(6)围岩发生裂缝,并逐步扩大,很可能要发生坍方。

(7)支护受力(敲击发声清脆有力,拱架接头挤偏或压劈等)变形甚至发出声 响时,说明围岩压力增大,有坍塌的可能。

塌方的处理措施

1、当遇到塌方时除迅速营救施工人员外,要迅速加固未塌地段,以防止塌方范围扩大,并可为清理塌方而作准备。同时,摸清塌方情况,调查塌方范围和塌方后围岩现状,塌落原因及性质、间隙规律、塌方现场情况。

2、塌方大小是由塌方体规模及补给状况决定的。塌方体尚未堵实坑道,基本停止塌落或再一次下榻的间隙时间较长,施工人员尚能进入塌穴观察、处理的,称为小塌方,塌方体堵塞坑道,规模大,无法观察或塌方继续不停,不断补给,施工人员无法进入塌穴,这种情况称为大塌方。

3、处理塌方应按“小堵塞,大塌穿”及“治塌先治水”的原则进行。

(1)小塌方在隧道施工中较常遇到,在坍塌间隙中,可抓紧时间处理。一般需要“先支后清”。即应先支护塌穴和塌方口,此时,临时支撑可架在塌体上,然后清楚塌方,边清边换立柱。各工序要紧跟上,如塌穴较高,可采用多层排架支护,顶层排架与塌穴壁要顶紧,条件适合,也可用喷混凝土作临时支护处理塌方。大塌方则无法支护塌穴,大小无法查清时也不容许查清,以防随清随塌,使塌方范围迅速扩大,因此采取“大塌穿”的办法,即在塌体中穿过去。穿越塌体用“先护后挖”的施工顺序。首先加固塌方端部支撑及衬砌后,一般用插板法施工,插板视塌方体石渣软硬可选用木板、钢钎或钢轨等材料,在插板掩护下清渣并及时架立牢固的支撑,扩大时,亦需横向打入插板,随扩大随支撑。

穿越塌体的部位应从拱顶和上部断面穿过塌体,然后向下施工。用上下导坑法施工,仅在上部塌方时,需加固下导支撑,并在上部做好防止塌方扩大的支撑,然后再由上导坑进行清渣或穿越。通顶塌方是大塌方的极端情况,此时还需处理地表塌陷穴口,需把穴口支紧,以免继续扩大。塌口四周挖排水沟。防止地表水汇集塌陷坑,并用粘土类材料填实四周裂缝,穴口上方宜搭雨栅,以防雨雪灌入塌方体。

(2)治塌先治水是处理塌方的经验,水的流动会加剧塌方发展,所以在处理塌方时要加强防、排水,并采取适当措施引离塌方段的地下水。

(3)大塌方处理时费工费时,为加快施工进度,可采取迂回导坑绕过塌体的措施,这样可使处理塌方与正洞施工同时进行,但应注意在选择迂回导坑方案时要慎重。避免在迂回导坑中再次发生塌方,或者塌方扩大到迂回导坑中。塌方段围岩极不稳定,围岩压力加大,因此,衬砌结构需相应加强,对围岩同时应采取加固措施,如在衬砌外做浆砌石护拱、在塌方体内压水泥浆等,并且做好排水工程,以免后患。