超高層建筑的動力失效模式及抗災-分災優(yōu)化設計研究項目摘要

基坑工程的失效模式有幾種？

讓小編來為你揭曉答案，并為你詳細解讀

1.整體失穩(wěn)

2.坑底隆起

3.圍護結構傾覆失穩(wěn)

4.圍護結構滑移失穩(wěn)

5.圍護結構底部地基承載力失穩(wěn)

6.“踢腳”失穩(wěn)

7.圍護結構的結構性破壞

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面，圍護結構連同基坑外側及坑底的土體一起喪失穩(wěn)定性，一般的失穩(wěn)形態(tài)是圍護結構的上部向坑外傾倒，圍護結構的底部向坑內移動，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致的土體塑流。

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

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

三、圍護結構傾覆失穩(wěn)

圍護結構傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結構或懸臂式圍護結構，重力式結構在坑外主動土壓力的作用下，圍護結構繞其下部的某點轉動，圍護結構的頂部向坑內傾倒。抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護結構自身的重力形成，坑底的被動抗力也是構成抵抗力矩的因素。

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，開挖至設計標高后，由于老粘土局部浸水，強度降低，土壓力劇增，由于樁嵌人巖層，變形不易諧調，造成十余根支護樁折斷，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，增設錨桿后。得以穩(wěn)定。

四、圍護結構滑移失穩(wěn)

圍護結構底部地基承載力失穩(wěn)是指重力式圍護結構的底面壓力過大，地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護結構的外側還作用著土壓力，因此其合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下，地基土發(fā)生向坑內的擠出，圍護結構產(chǎn)生不均勻的沉降，可能導致部分圍護結構的開裂損壞。

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

當時施工工期緊張，十數(shù)臺粉噴樁機晝夜施工水泥土擋墻及暗撐，樁的咬合情況及成樁質量不佳，在齡期不足的情況下，匆忙開挖，加上坑邊堆載不當、局部開挖接樁、暴雨襲擊等不利因素，導致大面積邊坡失穩(wěn)和坑底隆起，坑內工程樁大多偏斜，塔吊基礎脫空、基礎下樁開裂。

經(jīng)過全面檢測，確認傾斜樁的樁身完整性，采用了獨立承臺改為筏板，另增補56根鉆孔灌注樁.同時對坑底淤泥采用注漿加固。經(jīng)過近半年的努力，才成功處理完事故隱患。

五、圍護結構滑移失穩(wěn)

圍護結構滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結構中，在坑外主動土壓力的作用下，圍護結構向坑內平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護體底面的摩阻力以及內側的被動土壓力構成。當坑底土軟弱或圍護結構底部的地基土軟化時，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，基礎埋深約-10.8m?；又ёo地面以下約6m，坡率1：03噴錨支護，6m以下為人工挖孔樁錨桿支護。2005年6月26日，基坑西側產(chǎn)生滑坍，支護樁嚴重內傾，部分護坡樁斷裂；西側坡頂?shù)孛娉两?，坡面外鼓；南側、東側坡頂?shù)孛?含人行道產(chǎn)生裂縫)，險情嚴重。事故的原因主要是紅粘土層遇水后強度迅速降低，導致淺層滑坡。

六、“踢腳”失穩(wěn)

“踢腳”失穩(wěn)在單支撐的基坑中，可能發(fā)生撓支撐點轉動，圍護結構上部向坑外傾倒，圍護結構的下部向上翻的失穩(wěn)模式，故形象地稱為“踢腳”失穩(wěn)。在多支撐的圍護結構中一般不會產(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點左右，廣州市海珠區(qū)江南大道中——海珠城廣場B區(qū)施工工地發(fā)生基坑坍塌，基坑南邊支護結構坍塌，東南角斜撐脫落。基坑支護坍塌范圍約104．55延米，面積約2007平方米，南側海員賓館的基礎樁折斷滑落，結構部分倒塌。同時造成3人死亡、8人受傷。

產(chǎn)生由于：

1.施工與設計不符，基坑施工時間過長，基坑支護受損失效，構成重大事故隱患。

2.南側巖層向基坑內傾斜，軟弱強風化夾層中有滲水流泥現(xiàn)象，施工時未及時調整設計和施工方案，錯過排除險情時機。

3.基坑坡頂嚴重超載，致使基坑南邊支護平衡打破，坡頂出現(xiàn)開裂。

4.基坑變形量明顯增大及裂縫增長時未能及時作加固處理。

七、圍護結構的結構性破壞

圍護結構的結構性破壞是指圍護體本身發(fā)生開裂、折斷、剪斷或壓屈，致使結構失去了承載能力的破壞模式。 如支撐體系不當或圍護結構不閉合；也可能是設計計算時荷載估計不足或結構材料強度估計過高，支撐或圍檁截面不足導致破壞；此外，結構節(jié)點處理不當，也會因局部失穩(wěn)而引起整體破壞，特別在鋼支撐體系中，節(jié)點多，加工與安裝質量不易控制。節(jié)點處理包括支撐和墻體的連接處，如不設置圍檁或連接強度不夠。

杭州蕭山湘湖段地鐵施工事故

2008年11月15日15時20分，杭州蕭山湘湖段地鐵施工現(xiàn)場發(fā)生塌陷事故。風情大道坍塌形成了一個長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)達到21名，同時造成了風情大道中斷，距事故現(xiàn)場僅一墻之隔的蕭山區(qū)城西小學，校園東邊的圍墻已全部垮塌。附近民房傾斜破壞，地面下管線破壞等一系列連鎖破壞效應。

初步判定基坑破壞形式，基坑產(chǎn)生整體失穩(wěn)，坑底隆起，從而使得圍護墻傾斜，而鋼支撐與圍護墻連接剛度很弱，基本可以看作鉸接，當對撐的兩側軸力不在一條線上時，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，導致最后基坑失穩(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、斷裂或預應力松弛，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，局部的破壞會造成整體的失穩(wěn)，尤其是鋼支撐體系，局部節(jié)點的失效概率比較大。

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，導致鄰近建筑物的開裂和損壞。

引起圍護結構止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是設計因素和材料的因素。由于施工質量低劣，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；止水帷幕設計過短，沒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)生過大的水力坡降引起坑底滲透變形破壞。如不及時制止，由滲透變形引起的坑外土體的位移和陷落是嚴重的。