對綜合樓深基坑支護工程質(zhì)量事故的分析

吳偉明

（廣東省 湛江市）

一、深基坑支護事故類別與原因

（1）支護結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。常見的有兩種情況：一是支護結(jié)構(gòu)頂部發(fā)生較大位移，嚴重向基坑內(nèi)滑動或傾覆；二是支護樁底發(fā)生較大位移，樁身后仰，支護結(jié)構(gòu)倒塌。

（2）支護結(jié)構(gòu)斷裂破壞。

（3）基坑周圍產(chǎn)生過大的地面沉降，影響周圍建筑物、地下管線、道路的使用和安全，嚴重的造成破壞。

（4）基坑底部隆起變形。其后果一是破壞了坑底土體的穩(wěn)定性，使坑底上體的承載力降低；二是造成基坑周圍地面沉降；三是當基坑內(nèi)沒有內(nèi)支撐時，坑底隆起造成支撐體系中的主柱上抬，破壞支撐體系。

（5）產(chǎn)生流砂。流砂可以發(fā)生在坑底，也可能出現(xiàn)在支護樁的樁體之間。出現(xiàn)流砂后，基坑周圍土隨水流失而造成災(zāi)害。

2、基坑支護開挖事故的常見原因

（1）支護結(jié)構(gòu)的強度不足，結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生破壞。

（2）支護樁埋深不足。不僅造成支護結(jié)構(gòu)傾覆或出現(xiàn)超常變形，而且會在坑底產(chǎn)生隆起，有的還出現(xiàn)流砂。

（3）支撐體系設(shè)計不合理。對帶有內(nèi)支撐的基坑支護結(jié)構(gòu)，由于支撐設(shè)置的數(shù)量、設(shè)置的位置不合理，或支撐設(shè)置、施加預(yù)應(yīng)力不夠及時，支護結(jié)構(gòu)變形很大而造成事故。

（4）基底土失穩(wěn)。由于基坑開挖使支護結(jié)構(gòu)內(nèi)外土重量的平衡關(guān)系被打破，樁后土重超過坑底內(nèi)基底土的承載力時，產(chǎn)生坑底隆起現(xiàn)象。如果支護采用的板樁強度不足，板樁的人土部分破壞，坑底土也會隆起。此外，當基坑底下有薄的不透水層，而且在其下面有承壓水時，基坑會出現(xiàn)由于土重不足以平衡下部承壓水向上的頂力而產(chǎn)生隆起。當抗底部為擠密的樁群時，孔隙水壓力不能排出，待基坑開挖后，也會出現(xiàn)坑底隆起。當抗底部為擠密的樁群時，孔隙水壓力不能排出，待基坑開挖后，也會出現(xiàn)坑底隆起。

（5）施工質(zhì)量差與管理不善。諸如支護用的灌注樁質(zhì)量不符合要求；樁的垂直度偏差過大，或相鄰樁出現(xiàn)相反方向的傾斜，造成樁體之間出現(xiàn)漏洞；鋼支撐的節(jié)點連接不牢，支撐構(gòu)件錯位嚴重；基坑周圍亂堆材料設(shè)備，任意加大坡頂荷載；挖土方案不合理，不分層進行，一次挖至基坑底標高，導(dǎo)致土的重應(yīng)力釋放過快，加大了樁體變形。

（6）不重視現(xiàn)場監(jiān)測。決定基坑支護結(jié)構(gòu)的安全因素很多，有許多是設(shè)計前不一定能估計到的，因此為了確保支護結(jié)構(gòu)使用中的安全，重視現(xiàn)場監(jiān)測，隨時掌握支護結(jié)構(gòu)的變形與內(nèi)力情況，采取必要的措施是十分重要的。不少支護結(jié)構(gòu)失敗的實例證明，不重視場監(jiān)測是重要原因之一。

（7）降水措施不當。例如在可能出現(xiàn)流砂的基坑采用明排水，導(dǎo)致流砂發(fā)生，周圍地面出現(xiàn)較大沉降；又如采用人工降低地下水位時，沒有采用回灌措施，保護鄰近建筑物而造成事故等。

（8）基坑暴露時間過長。大量實際數(shù)據(jù)表明，基坑暴露時間愈長，支護結(jié)構(gòu)的變形也愈大，這種變形直到基坑被回填才會停止。所以在基坑開挖至設(shè)計標高以后，基礎(chǔ)的混凝土墊層應(yīng)隨挖隨澆，快速組織施工，減少基坑暴露時間。

從造成基坑失穩(wěn)、樁體斷裂、地表沉降及坑底隆起、管涌等事故的原因分析中可以得知，不合理的設(shè)計方案、不良的施工技術(shù)和施工管理是造成基坑事故的主要原因，但一個事故的出現(xiàn)往往是諸多不利因素的綜合表現(xiàn)。

二、深基坑支護事故常用處理方法

1、支擋法

當基坑支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)超常變形或倒塌時，可以采用支擋法，加設(shè)各種鋼板樁及內(nèi)支撐。加設(shè)鋼板與斷樁連接，可以防止樁后土體進一步塌方而危及周圍建筑物的情況發(fā)生；加設(shè)內(nèi)支撐可以減少支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和水平變形。在加設(shè)內(nèi)支撐時，應(yīng)注意第一道支撐應(yīng)盡可能高；最下一道支撐應(yīng)盡可能降低，僅留出灌制鋼筋混凝土基礎(chǔ)底板所需的高度。有時甚至讓在底部增設(shè)的臨時支撐永久地留在建筑物基礎(chǔ)底板中。

2、注漿法

當基坑開挖過程中出現(xiàn)防水帷幕樁間漏水，基坑底部出現(xiàn)流砂、隆起等現(xiàn)象時，可以采用注漿法進行加固處理，防止事態(tài)的進一步發(fā)展，俗話說"小洞不補，大洞吃苦"，一些大的工程事故都是由于在事故剛出現(xiàn)苗頭時沒有及時處理，或處理不到位造成的。注漿法還可以用作防止周圍建筑物，地下管線破壞的保護措施。總之，注漿法是近幾年來廣泛地用于基坑開挖中土體加固的一種方法。該法可以提高土體的抗?jié)B能力，降低土的孔隙壓力，增加土體強度，改善土的物理力學(xué)性質(zhì)。

注漿工藝按其所依據(jù)的理論可以分為滲入性注漿、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學(xué)注漿。

滲入性注漿所需的注漿壓力較大，漿液在壓力作用下滲入孔隙及裂隙，不破壞土體結(jié)構(gòu)，僅起到充填、滲透、擠密的作用，較適用于吵土、碎石土等滲透系數(shù)較大的土。

劈裂注漿所需的注漿壓力較大，漿液在壓力作用下滲入孔隙及裂隙，不破壞土結(jié)構(gòu)，僅起到充填、滲透、擠密的作用，較適用于砂土、碎石土等滲透系數(shù)較大的土。

劈裂注漿所需的注漿壓力較高，通過壓力破壞土體原有的結(jié)構(gòu)，迫使土體中的裂縫或裂隙進一步擴大，并形成新的裂縫或裂隙，較適用于象軟土這樣滲透系數(shù)較低的土，在砂土上也有較好的注漿效果。

注漿法所用的漿液一般為在水灰比0.5左右的水泥漿中摻水泥用量10%～30%的粉煤灰。另外還可以采用雙液注漿，即用二臺注漿泵，分別注入水泥漿和化學(xué)漿液，二種漿液在管口三通處匯合后壓入土層中。

注漿法在基坑開挖中的應(yīng)用有以下幾種用途：

（1）用于止水防滲、堵漏。當止水帷幕樁間出現(xiàn)局部漏水現(xiàn)象時，為了防止周圍地基水土流失，應(yīng)馬上采用注漿法進行處理；當基坑底部出現(xiàn)管涌現(xiàn)象時，采用注漿法可以有效地制止管涌。當管涌量大不易灌漿時，可以先回填土方與草包，然后進行多道注漿。

（2）保護性的加固措施。當由監(jiān)測報告得知由于基坑開挖造成周圍建筑物、地下管線等設(shè)施的變形接近臨界值時，可以通過在其下部進行多道注漿，對這些建筑設(shè)施采取保護性的加固處理。注漿法常用的加固方法之一。但應(yīng)引起注意的是，注漿所產(chǎn)生的壓力會給基坑支護結(jié)構(gòu)帶來一定的影響，所以在注漿時應(yīng)注意控制注漿壓力及注漿速度，以防對基坑支護帶來新的危害。

（3）防止支護結(jié)構(gòu)變形過大。當支護結(jié)構(gòu)變形較大時，可以對支護樁前后土體采用注漿法。對樁后土體加固可以減少主動土壓力；對樁前土體的加固可以加大被動土壓力，同時還可以防止基坑底部出現(xiàn)隆起，增加基底土的承載能力。

3、隔斷法

隔斷法主要是在被開挖的基坑與周圍原有建筑物之間建立一道隔斷墻，該隔斷墻承受由于基坑開挖引起的土的側(cè)壓力，必要時可以起到防水帷幕的作用。隔斷墻一般采用樹根樁、深層攪拌標樁、壓力注漿等筑成，形成對周圍建筑物的保護作用，防止由于基坑的坍塌造成房屋的破壞。

4、降水法

當坑底出現(xiàn)大規(guī)模涌砂時，可在基坑底部設(shè)置深管井或采用井點降水，以徹底控制住流砂的出現(xiàn)。但采用這兩種方法時應(yīng)考慮周圍環(huán)境的影響，即考慮由于降水造成周圍建筑物的下沉，地下管線等設(shè)施的變形，所以應(yīng)在周圍設(shè)回灌井點，以保證不會對周圍設(shè)施造成破壞。

5、坑底加固法

坑底加固法主要是針對基坑底部出現(xiàn)隆起、流砂時所采取的一種處理方法。通過在基坑底部采取壓力注漿、攪拌樁、樹根樁及旋噴樁等措施，提高基坑底部土體的抗剪強度，同時起到止水防滲的作用。

6、卸載法

當支護結(jié)構(gòu)頂部位移較大，即將發(fā)生傾覆破壞時，可以采用卸載法，即挖掉樁后一定深度內(nèi)的土體，減小樁后主動土壓力。

該法對制止樁頂部過大的位移，防止支護結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆有較大作用。但必須在基坑周圍場地條件允許的情況下才可以采用。

三、工程實例

1、背境資料

廣東省湛江市某綜合樓主樓20層，高約75m，設(shè)2層地下室，基坑開挖深度為10m左右?；訄龅赝临|(zhì)差，基坑開挖深度范圍內(nèi)均為雜填土、素填土、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉土，地下水位僅在地面以下0.91～1.80m。

該綜合樓基坑支護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁和鋼支撐作受力結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁直徑采用φ800mm，有效樁長 19m。鋼支撐采用φ609mm×10mm鋼管，在基坑?xùn)|西向設(shè)置二層各3根水平支撐，同時，在四角各設(shè)置二層支撐。采用密排深層攪拌樁作為阻水帷幕，樁徑φ700mm,搭接200mm,有效樁長為18m。

該綜合樓西側(cè)臨某工業(yè)局大樓，東鄰緊靠某教育中心樓房。為了確?；娱_挖、基坑施工期間基坑及鄰近建筑物的安全，建設(shè)單位在基坑施工過程中采用了現(xiàn)場安全監(jiān)測手段。

按照施工組織設(shè)計，基坑開挖先南后北。在基坑南部開挖至坑底-9.00m時，安全監(jiān)測測得土體向基坑內(nèi)側(cè)的最大水平位移達到57mm，超過報警值（40mm）。一天后，基坑南側(cè)支護樁半數(shù)出現(xiàn)橫向裂縫，鋼支撐與支護樁系梁連接件扭屈，支護樁連系梁斷縫，鋼支撐與支護樁連接件扭屈，支護樁連系梁斷裂，支護樁外側(cè)地面出現(xiàn)多條裂縫，地面裂縫最寬達到15mm左右，土層松動，局部塌陷，整個基坑南側(cè)出現(xiàn)倒塌的跡象。

（2）事故原因分析該基坑事故的主要原因是基坑支護設(shè)計方案欠妥，設(shè)計者對基坑周圍實際環(huán)境調(diào)查分析不夠，支護結(jié)構(gòu)實際承受主動土壓力大于設(shè)計值，設(shè)計支護結(jié)構(gòu)地面附加荷載考慮不全面，基坑南側(cè)鄰近有土建施工臨時設(shè)施房屋兩排，鋼材堆和加工區(qū)。

施工單位基坑開挖時違反了先撐后挖，分層開挖，支護樁附近留內(nèi)壓土臺的施工原則，出現(xiàn)超挖、未撐就挖的現(xiàn)象，造成基坑卸載較快，基底回彈，支護變形過大。

鋼支撐施工時，施工單位未在支護樁預(yù)埋鐵件，用氣錘敲碎樁混凝土，使其主筋外露，焊接圍檁支架。因此損傷了支護樁的混凝土，結(jié)果支護變形增大，支護樁的裂縫均出現(xiàn)在受損的混凝土斷面附近。

鋼角支撐施工時，必須反復(fù)預(yù)加荷載，第一道和第二道鋼角支撐內(nèi)力會重分布。而施工單位加了第二道角支撐時，第一道角支撐卸載，未即時補荷載，這樣支護變形，支護結(jié)構(gòu)主要壓力集中作用在第二道角支撐上，第一道角支撐未起作用，第二道角支撐與支護樁連系梁連接件發(fā)生扭曲破壞。

（3）事故處理

根據(jù)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，在基坑內(nèi)分塊打墊層，以工程樁為支撐點在墊層內(nèi)設(shè)置六根水平鋼支撐，在基坑底澆搗了一根混凝土大梁，把支護樁連接在一起，同時也作為六根水平鋼支撐點，基坑內(nèi)還回填一部分挖土。在基坑南側(cè)外采用三排壓密注漿的方法，起了防水防滲和加固土層的作用?；觾?nèi)角支撐重新預(yù)加荷載，加固角支撐與支護樁連接件，基坑開挖施工靜停一個月，加強安全監(jiān)測。

根據(jù)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)表明所用事故處理措施是正確的，基坑南側(cè)繼續(xù)施工未出現(xiàn)險情。

結(jié)束語

深基坑工程一定要從勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)測各方面綜合考慮，才能避免或減少安全質(zhì)量事故的發(fā)生。

[1] GB50497-2009.建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ102-99.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].