軟土地區(qū)深基坑管涌事故原因分析

陳華明

（浙江山川有色勘察設(shè)計有限公司，浙江紹興 312000）

軟土地區(qū)深基坑管涌事故原因分析

陳華明

（浙江山川有色勘察設(shè)計有限公司，浙江紹興 312000）

通過現(xiàn)場踏勘、數(shù)據(jù)的采集和工地現(xiàn)場工人的取證，并組織當(dāng)?shù)貙＜疫M(jìn)行事故調(diào)查會議，綜合各方面的資料，分析了紹興軟土地區(qū)某深基坑圍護(hù)工程發(fā)生基坑管涌事故的原因。為避免今后在粉土、砂土層等軟土地區(qū)進(jìn)行深基坑圍護(hù)工程施工出現(xiàn)類似事故提供經(jīng)驗(yàn)與借鑒。

軟土地區(qū);基坑圍護(hù)工程;管涌事故;原因分析

1 工程概況

浙江紹興某工程建筑面積約101100 m2，項(xiàng)目由4幢4層商業(yè)樓、2幢9層辦公樓及1幢3層文化影視中心組成，整個場地設(shè)有1層地下室，地下室為類似長方形（218 m×230 m）。本工程基坑?xùn)|側(cè)靠近溫瀆江，地下室外墻邊線距河岸邊線最近約為12 m，河道河水深度約3.5 m，同時該側(cè)坑邊現(xiàn)場設(shè)置了一排施工臨時用房（2層）;北側(cè)為2號支路，該側(cè)地下室外墻邊線距道路邊線最近約為10 m;西側(cè)為笛揚(yáng)路，該側(cè)地下室外墻邊線距道路邊線最近約為7 m;南側(cè)為群賢路，該側(cè)地下室外墻邊線距道路邊線最近約為12 m?；又苓叺叵鹿芫€情況較簡單，除笛揚(yáng)路一側(cè)路邊有通訊管線外（埋深約1.0 m），其余側(cè)均無地下管線。本工程基坑挖深為5.35 m，其周邊環(huán)境如圖1所示。該場地基坑開挖影響深度范圍內(nèi)的土層依次分布雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土。各土層的主要力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

圖1 基坑圍護(hù)周邊環(huán)境總圖

表1 基坑開挖影響范圍內(nèi)土層分布表

2 管涌事故情況

基坑開挖現(xiàn)狀:基坑大部分上部結(jié)構(gòu)已完成至設(shè)計±0.00標(biāo)高以上，其余部分土方已開挖至底板墊層底標(biāo)高，同時在澆筑地下室底板墊層。

基坑發(fā)生管涌位置:位于基坑?xùn)|側(cè)（靠近河流一側(cè)）且距河岸邊線最近位置（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量，圍護(hù)樁軸線距河岸邊10.5 m）。

圖2 基坑圍護(hù)剖面

基坑發(fā)生管涌的時間:土方開挖至底板墊層底標(biāo)高位置，暴露7天后在一夜間突然發(fā)生。

基坑發(fā)生管涌后的現(xiàn)狀:管涌位置處由于樁外側(cè)土體漏空，造成地表下沉，使其上搭建的2層臨時施工用房發(fā)生坍塌。整個基坑樁加鋼管斜撐圍護(hù)體系完好無損，管涌使得河底與基坑貫通，河水倒灌，淹沒整個基坑，無法正常施工，導(dǎo)致工程停工，工期延誤，影響整個工程進(jìn)度，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 管涌事故原因分析

3.1 基坑抗管涌驗(yàn)算

根據(jù)浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（J 10036-2000）可知，當(dāng)帷幕未插入不透水層時，插入坑底以下深度t應(yīng)滿足下式的要求:

式中:rg——抗管涌分項(xiàng)系數(shù);r1、rw——分別是坑底土的有效重度和水的重度，kN/m3;Δhw——基坑內(nèi)外水頭差，m;hs——基坑外坑底以上的滲透長度，m;b——帷幕厚度，m。

根據(jù)本工程基坑實(shí)際情況，取r1=8.4 kN/m3，t=3 m，hs=2 m，b=0.6 m，rw=10 kN/m3，Δhw=4.35 m，計算結(jié)果為:rg=1.66≥1.5。

故本工程基坑抗管涌驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

3.2 最短滲透流線長度計算

式中:k——安全系數(shù)，對一、二、三級支護(hù)工程，分別為 3.0、2.75、2.5;j——平均水力坡度，kN/m3;ic——極限平均水力坡度。

式中:hw——帷幕樁兩側(cè)水頭差，m;L——產(chǎn)生水頭損失的最短滲透流線長度，m。

式中:Gs——土顆粒重度，kN/m3;e——土的孔隙比。

根據(jù)本工程基坑實(shí)際情況，取k=2.75，hw=4.35 m，Gs=2.7 kN/m3，e=0.9。

計算結(jié)果得出產(chǎn)生水頭損失的最短滲透流線長度L=13 m，對應(yīng)的水平距離為9 m。本基坑河岸邊線距圍護(hù)樁最近距離為10.5 m，滿足要求。

3.3 管涌原因分析

基坑工程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，基坑發(fā)生管涌事故，可能由于某個方面或者是多個方面綜合作用的結(jié)果。通過現(xiàn)場踏勘、數(shù)據(jù)的采集和工地現(xiàn)場工人的取證，并組織當(dāng)?shù)貙＜疫M(jìn)行事故調(diào)查會議，綜合各方面的資料分析認(rèn)為，本基坑發(fā)生管涌事故主要是由以下幾個方面原因造成的。

（1）施工單位超挖引起管涌。設(shè)計要求本基坑坑邊承臺和集水井尺寸較大（2 m×2 m）較深（高度H=2.0 m），應(yīng)先在周邊墊層澆筑完成后再進(jìn)行承臺和集水井部分的土方開挖。但由于施工單位不按設(shè)計要求施工，而是將承臺和集水井的土方一并開挖，使得出現(xiàn)基坑超挖現(xiàn)象（超挖1.50 m），最終導(dǎo)致抗管涌安全系數(shù)逐漸降低，增加了基坑的不安全因素。

（2）水泥攪拌樁止水帷幕搭接不好出現(xiàn)裂隙引起管涌。本基坑水泥攪拌樁設(shè)計搭接長度為150 mm，但由于施工時樁機(jī)擺放垂直度不高，最終造成水泥攪拌樁底部搭接長度逐漸降低（在現(xiàn)場基坑發(fā)生決堤附近水泥攪拌樁底部實(shí)際測量的搭接長度為60 mm左右）。這樣很容易導(dǎo)致河水從局部攪拌樁搭接長度較小的部位滲入基坑內(nèi)部，增加了基坑的管涌不安全因素。

（3）不良地質(zhì)變化引起管涌。根據(jù)最短滲流長度計算結(jié)果可知本基坑距河岸邊線最近水平安全距離為9 m，基坑發(fā)生管涌的位置位于基坑距河岸邊線最近10.5 m處，根據(jù)業(yè)主提供資料，該部位原始現(xiàn)場為河埠頭（其底部有部分土已空洞），這樣造成河岸邊線距基坑安全距離大大的降低，增加了基坑發(fā)生管涌的不安全因素。

（4）現(xiàn)場施工未及時處理導(dǎo)致管涌?；庸苡侩m然是瞬間發(fā)生，但也是可預(yù)見的?；映霈F(xiàn)管涌之前，坑內(nèi)會隆土、涌土及涌水現(xiàn)象，可以采用降低水頭、堵漏、反壓等有效措施進(jìn)行處理。根據(jù)本工程現(xiàn)場工人描述，基坑開挖至坑底設(shè)計標(biāo)高時，在澆筑墊層時出現(xiàn)隆土、涌土現(xiàn)象，清理完后不久又再次涌土，使該部位墊層無法正常施工直至出現(xiàn)管涌現(xiàn)象發(fā)生。并且該部位基坑邊剛好搭設(shè)施工臨時用房，使得該部位坑內(nèi)涌土，造成坑外地表沉降沒有及時被現(xiàn)場施工管理人員發(fā)現(xiàn)和引起足夠重視，從而未及時采取有效措施進(jìn)行處理，最后導(dǎo)致事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

通過對本基坑發(fā)生管涌事故的原因分析，在軟土地區(qū)有較厚粉土層分布的情況下，必須采用有效措施防止基坑管涌事故的發(fā)生。為此，筆者認(rèn)為，在今后類似工程基坑圍護(hù)中必須注意以下幾點(diǎn)。

（1）在有粉土、粉砂分布的地質(zhì)土層區(qū)域進(jìn)行基坑圍護(hù)必須進(jìn)行基坑抗管涌驗(yàn)算，并應(yīng)考慮基坑出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，基坑挖深應(yīng)盡量考慮到坑邊承臺底或集水井底標(biāo)高。

（2）止水帷幕必須采用多排單軸水泥攪拌樁（考慮的實(shí)際施工效果，單排單軸水泥攪拌不可靠）或三軸水泥攪拌樁等較可靠帷幕方式進(jìn)行，且止水帷幕盡可能的穿透粉土、粉砂層（如不能穿透粉土、粉砂層，應(yīng)增設(shè)深井以降低水頭差），以防止施工單位超挖導(dǎo)致基坑管涌事故發(fā)生。

（3）基坑周邊2倍基坑開挖深度范圍內(nèi)應(yīng)詳細(xì)踏勘，地質(zhì)鉆孔布置適當(dāng)加密（尤其在基坑開挖靠近河邊，應(yīng)探明是否有暗河、土洞分布）。

（4）基坑開挖時應(yīng)盡可能的減少基底暴露時間，出現(xiàn)異常情況要及時聯(lián)系設(shè)計單位，采取有效措施進(jìn)行處理，并做好現(xiàn)場的應(yīng)急預(yù)案工作。

［1］ J 10036-2000，建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］ 馬赟.鞍山國際明珠大廈深基坑支護(hù)設(shè)計與施工［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2010，37（7）.

［4］ 王紹亮.杭州中冠現(xiàn)代印象廣場深基坑支護(hù)設(shè)計［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2009，36（8）.

［5］ 潘德來，陳躍.陡傾斜基巖面條件下的基坑工程［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2010，37（3）.

［6］ 張聚斌.基坑降水的地下水位控制與工程降水綜合利用［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2007，34（3）.

［7］ 劉建航，候?qū)W淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［8］ 陳忠漢.深基坑工程［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

Analysis on the Cause of Piping Accident of Deep Foundation Pit in Soft Soil Area

CHEN Hua-ming（Zhejiang Shanchuan Nonferrous Survey and Design Co.，Ltd.，Shaoxing Zhejiang 312000，China）

By the construction site survey，data acquisition and field evidence，analysis was made on the cause of piping accident of foundation pit enclosure engineering in soft soil in Shaoxing，which provides the experience and reference to avoid similar accident in deep foundation pit enclosure engineering in soft soil such as silt and sand layer.

soft soil area;foundation pit support engineering;piping accident;cause analysis

TU472

A

1672-7428（2012）02-0067-03

2011-08-05;

2011-12-08

陳華明（1979-），男（漢族），浙江蘭溪人，浙江山川有色勘察設(shè)計有限公司工程師，采礦工程專業(yè)，從事基坑圍護(hù)設(shè)計、邊坡治理等巖土工程設(shè)計工作，浙江省紹興市環(huán)城東路，chmzjsx@163.com。