超高層建筑的動(dòng)力失效模式及抗災(zāi)-分災(zāi)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

基坑工程的失效模式有幾種？

讓小編來(lái)為你揭曉答案，并為你詳細(xì)解讀

1.整體失穩(wěn)

2.坑底隆起

3.圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)

4.圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)

5.圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)

6.“踢腳”失穩(wěn)

7.圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞

8.支、錨體系失穩(wěn)破壞

9.止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞

一、整體失穩(wěn)

整體失穩(wěn)是指在土體中形成了滑動(dòng)面，圍護(hù)結(jié)構(gòu)連同基坑外側(cè)及坑底的土體一起喪失穩(wěn)定性，一般的失穩(wěn)形態(tài)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的上部向坑外傾倒，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底部向坑內(nèi)移動(dòng)，坑底土體隆起，坑外地面下陷。

二、坑底隆起

坑底隆起是一種向上的位移，產(chǎn)生的原因一是深層土的卸荷回彈，二是由開挖形成的壓力差導(dǎo)致的土體塑流。

由于土體是連續(xù)體，坑底的隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移必然導(dǎo)致坑外土體產(chǎn)生沉降和水平位移，帶動(dòng)相鄰建筑物或市政設(shè)施發(fā)生傾斜或撓曲，這些附加的變形使結(jié)構(gòu)構(gòu)件或管道可能產(chǎn)生開裂，影響使用，危及安全。

一般解決的方法是被動(dòng)區(qū)加固，提高土的抗力，減少變形，同時(shí)解決整體穩(wěn)定和坑底隆起問(wèn)題。

三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)或懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，重力式結(jié)構(gòu)在坑外主動(dòng)土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)繞其下部的某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部向坑內(nèi)傾倒。抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身的重力形成，坑底的被動(dòng)抗力也是構(gòu)成抵抗力矩的因素。

如武漢火炬大廈開挖深度10m，上部為老鉆土，下部為基巖，采用￠900mm人工挖孔嵌巖排樁支護(hù)，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，由于老粘土局部浸水，強(qiáng)度降低，土壓力劇增，由于樁嵌人巖層，變形不易諧調(diào)，造成十余根支護(hù)樁折斷，危及鄰近六層綜合樓，使該樓樓梯間懸空，情況危急。經(jīng)緊急回填，增設(shè)錨桿后。得以穩(wěn)定。

四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)是指重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底面壓力過(guò)大，地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)還作用著土壓力，因此其合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下，地基土發(fā)生向坑內(nèi)的擠出，圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻的沉降，可能導(dǎo)致部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開裂損壞。

如天恒大廈開挖深度約5m,淤泥及淤泥質(zhì)土的厚度近20m，工程樁采用1000m鉆孔灌注嵌巖樁，開挖支護(hù)方案采用格構(gòu)式水泥土重力式擋墻，坑底被動(dòng)區(qū)采用格構(gòu)式水泥土暗撐。

當(dāng)時(shí)施工工期緊張，十?dāng)?shù)臺(tái)粉噴樁機(jī)晝夜施工水泥土擋墻及暗撐，樁的咬合情況及成樁質(zhì)量不佳，在齡期不足的情況下，匆忙開挖，加上坑邊堆載不當(dāng)、局部開挖接樁、暴雨襲擊等不利因素，導(dǎo)致大面積邊坡失穩(wěn)和坑底隆起，坑內(nèi)工程樁大多偏斜，塔吊基礎(chǔ)脫空、基礎(chǔ)下樁開裂。

經(jīng)過(guò)全面檢測(cè)，確認(rèn)傾斜樁的樁身完整性，采用了獨(dú)立承臺(tái)改為筏板，另增補(bǔ)56根鉆孔灌注樁.同時(shí)對(duì)坑底淤泥采用注漿加固。經(jīng)過(guò)近半年的努力，才成功處理完事故隱患。

五、圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)中，在坑外主動(dòng)土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護(hù)體底面的摩阻力以及內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力構(gòu)成。當(dāng)坑底土軟弱或圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部的地基土軟化時(shí)，墻體發(fā)生滑移失穩(wěn)。

華瑞大廈位于卓刀泉南路與雄楚大街交匯處，一幢26層高層建筑，基礎(chǔ)埋深約-10.8m。基坑支護(hù)地面以下約6m，坡率1：03噴錨支護(hù)，6m以下為人工挖孔樁錨桿支護(hù)。2005年6月26日，基坑西側(cè)產(chǎn)生滑坍，支護(hù)樁嚴(yán)重內(nèi)傾，部分護(hù)坡樁斷裂；西側(cè)坡頂?shù)孛娉两担旅嫱夤?；南?cè)、東側(cè)坡頂?shù)孛?含人行道產(chǎn)生裂縫)，險(xiǎn)情嚴(yán)重。事故的原因主要是紅粘土層遇水后強(qiáng)度迅速降低，導(dǎo)致淺層滑坡。

六、“踢腳”失穩(wěn)

“踢腳”失穩(wěn)在單支撐的基坑中，可能發(fā)生撓支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部向坑外傾倒，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的下部向上翻的失穩(wěn)模式，故形象地稱為“踢腳”失穩(wěn)。在多支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中一般不會(huì)產(chǎn)生踢腳失穩(wěn)，除非其它支撐都已失效，只有一道支撐起作用的情況。

2005年7月21日中午12點(diǎn)左右，廣州市海珠區(qū)江南大道中——海珠城廣場(chǎng)B區(qū)施工工地發(fā)生基坑坍塌，基坑南邊支護(hù)結(jié)構(gòu)坍塌，東南角斜撐脫落?；又ёo(hù)坍塌范圍約104．55延米，面積約2007平方米，南側(cè)海員賓館的基礎(chǔ)樁折斷滑落，結(jié)構(gòu)部分倒塌。同時(shí)造成3人死亡、8人受傷。

產(chǎn)生由于：

1.施工與設(shè)計(jì)不符，基坑施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，基坑支護(hù)受損失效，構(gòu)成重大事故隱患。

2.南側(cè)巖層向基坑內(nèi)傾斜，軟弱強(qiáng)風(fēng)化夾層中有滲水流泥現(xiàn)象，施工時(shí)未及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)和施工方案，錯(cuò)過(guò)排除險(xiǎn)情時(shí)機(jī)。

3.基坑坡頂嚴(yán)重超載，致使基坑南邊支護(hù)平衡打破，坡頂出現(xiàn)開裂。

4.基坑變形量明顯增大及裂縫增長(zhǎng)時(shí)未能及時(shí)作加固處理。

七、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞是指圍護(hù)體本身發(fā)生開裂、折斷、剪斷或壓屈，致使結(jié)構(gòu)失去了承載能力的破壞模式。 如支撐體系不當(dāng)或圍護(hù)結(jié)構(gòu)不閉合；也可能是設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)荷載估計(jì)不足或結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度估計(jì)過(guò)高，支撐或圍檁截面不足導(dǎo)致破壞；此外，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng)，也會(huì)因局部失穩(wěn)而引起整體破壞，特別在鋼支撐體系中，節(jié)點(diǎn)多，加工與安裝質(zhì)量不易控制。節(jié)點(diǎn)處理包括支撐和墻體的連接處，如不設(shè)置圍檁或連接強(qiáng)度不夠。

杭州蕭山湘湖段地鐵施工事故

2008年11月15日15時(shí)20分，杭州蕭山湘湖段地鐵施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生塌陷事故。風(fēng)情大道坍塌形成了一個(gè)長(zhǎng)75米、寬21米、深15.5米的深坑，附近的河流決堤，河水倒灌，一度水深達(dá)6米多。正在路面行駛的11輛車陷入深坑，數(shù)十名地鐵施工人員被埋，遇難工人數(shù)達(dá)到21名，同時(shí)造成了風(fēng)情大道中斷，距事故現(xiàn)場(chǎng)僅一墻之隔的蕭山區(qū)城西小學(xué)，校園東邊的圍墻已全部垮塌。附近民房?jī)A斜破壞，地面下管線破壞等一系列連鎖破壞效應(yīng)。

初步判定基坑破壞形式，基坑產(chǎn)生整體失穩(wěn)，坑底隆起，從而使得圍護(hù)墻傾斜，而鋼支撐與圍護(hù)墻連接剛度很弱，基本可以看作鉸接，當(dāng)對(duì)撐的兩側(cè)軸力不在一條線上時(shí)，鋼支撐非常容易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，從而產(chǎn)生類似多米諾骨牌效應(yīng)，導(dǎo)致最后基坑失穩(wěn)破壞，坑邊土體塌陷，支撐破壞。

八、支、錨體系失穩(wěn)破壞

支、錨體系失穩(wěn)破壞包括兩種不同的破壞模式。錨桿的破壞主要表現(xiàn)為錨桿的拔出、斷裂或預(yù)應(yīng)力松弛，土錨的破壞大多是局部的；支撐的失穩(wěn)很可能是整體性的，其形態(tài)因體系不同而不同，支撐體系大多是超靜定的，局部的破壞會(huì)造成整體的失穩(wěn)，尤其是鋼支撐體系，局部節(jié)點(diǎn)的失效概率比較大。

九、止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞

止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞是指止水帷幕喪失擋水功能，產(chǎn)生滲漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，導(dǎo)致鄰近建筑物的開裂和損壞。

引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是設(shè)計(jì)因素和材料的因素。由于施工質(zhì)量低劣，止水帷幕有空洞或裂縫，成為漏水的通道是最普遍的現(xiàn)象；止水帷幕設(shè)計(jì)過(guò)短，沒(méi)有全部切斷透水層也是漏水的可能原因。由于止水帷幕失效產(chǎn)生過(guò)大的水力坡降引起坑底滲透變形破壞。如不及時(shí)制止，由滲透變形引起的坑外土體的位移和陷落是嚴(yán)重的。