結(jié)合工程實(shí)例淺析深基坑事故分析與處理

【摘 要】本文對基坑滑坡的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并介紹了它的施工處理方案，對同類基坑事故處理有一定參考意義。

【關(guān)鍵詞】深基坑；事故分析；處理；邊坡滑移

0.前言

隨著高層建筑的發(fā)展，深基坑工程也日益增多，兩層地下室，基坑深度為-8～-10m。基坑支護(hù)是一項(xiàng)臨時(shí)性工程，地下室完工，基坑支護(hù)的任務(wù)就宣告結(jié)束，往往不受人重視，因而極易導(dǎo)致基坑出現(xiàn)事故。當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完畢后，實(shí)施基坑開挖時(shí)，其風(fēng)險(xiǎn)有九項(xiàng)：基坑維護(hù)滲漏、支護(hù)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)、坑底隆起破壞、坑底管涌，流砂、踢腳破壞、基坑系統(tǒng)失穩(wěn)、坑內(nèi)滑坡、維護(hù)結(jié)構(gòu)折斷或大變形、內(nèi)傾破壞。

1.工程概況

某大廈位于福建廈門某工程該基坑?xùn)|距一期工程32m，西為待拆的8層樓房，與其磚圍墻最近距離10.9m，與彩板圍墻最近距離12.8m，北邊為現(xiàn)場臨時(shí)土路。基坑周長約284m，面積約4821m，基坑平面圖見圖1。

圖1 基坑平面圖（虛線為開挖線）

2.工程地質(zhì)

勘探表明自上而下依次為雜填土、素填土、淤泥、粉土夾粉質(zhì)粘土、粘土、淤泥質(zhì)粘土、粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土粉砂與粉質(zhì)粘土互層、粉砂夾粉土、粉土粉砂與粉質(zhì)粘土互層、粉細(xì)砂、粉砂與粉土互層。場區(qū)內(nèi)地下水分為三種類型。上層滯水主要賦存于上部填土中，無統(tǒng)一自由水面，水位變化較大，水量隨大氣降水及地表排水強(qiáng)度波動(dòng)，總體有限，但不容忽視；淤泥層下的粉土夾粉質(zhì)粘土層中含有潛水，具有一定水量；孔隙承壓水主要賦存于場地下部即粉質(zhì)粘土層以下粉土、粉砂中，與海水有較為密切的水力聯(lián)系。

3.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工

根據(jù)深基坑工程技術(shù)規(guī)定：當(dāng)基坑開挖深度大于等于6m或設(shè)有地下室時(shí)，應(yīng)視為深基坑工程。本基坑土方開挖深度在6.7m～8.4m，除基坑支護(hù)西邊空間較小外，其他支護(hù)段距離周邊道路、建筑物、圍墻較遠(yuǎn)，基坑的維護(hù)應(yīng)集中在西面和南面。本基坑采用分級放坡大開挖+豎向加固體。邊坡分兩級開挖，坡比1：1，豎向加固體采用φ500@400水泥噴漿樁，設(shè)計(jì)水泥摻量為50kg/m，水泥為32.5礦渣水泥。坡面采用60mm厚土釘掛網(wǎng)噴射細(xì)石混凝土。降水井為深井降水，共7口，土方開挖第二層時(shí)開啟降水。

本工程支護(hù)在靜壓樁施工完成后進(jìn)行。原基坑為長方形。設(shè)置一圈水泥噴漿樁，孔深為地面下10.5m和1lm，有效樁長為8m和8.5m。先由F點(diǎn)開挖，EF段樁頂即2m深處發(fā)生涌水流砂現(xiàn)象。土方施工暫停，并立即進(jìn)行回填反壓。隨后召開專題討論會(huì)，增加補(bǔ)充設(shè)計(jì)，在原支護(hù)樁外圍約3m處，東、西、南三個(gè)方向增加水泥噴漿樁，涌水嚴(yán)重的FE段所增加的噴粉樁為雙排，孔深12m，有效樁長11m，其它位置的孔深5m，有效樁長4m，其作用是支擋土體兼作止水帷幕。施工日期為2009年9月10日到10月初，西面靠近八層樓處，由于塔吊樁采用靜壓管樁，與基坑一起開挖，支護(hù)軸線相應(yīng)需外移6.5m，導(dǎo)致此處對支護(hù)提出了更高要求，故此“轉(zhuǎn)折處”同時(shí)安插了14m長HN450型鋼+鋼支撐。

4.基坑開挖與事故分析

基坑于2009年11月9日開始挖土，到20日挖完第一層土方，并及時(shí)網(wǎng)噴到位，坑底面高程約一3.4m，第二層土方AFFE段25日開挖到底并網(wǎng)噴，26日晚DE段第二層土方開挖，11月27日上午靠大道一側(cè)DE段坡頂出現(xiàn)裂縫，下午此段開始出現(xiàn)滑坡，現(xiàn)場立即進(jìn)行了土方回填反壓經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，除DEF支護(hù)段外，其他支護(hù)段無明顯變形，監(jiān)測結(jié)果顯示正常。DE段坡頂外1m處土體沉降700mm，水平位移超過100mm，滑移段長約20m，坡頂和2m多深裂縫處伴有一定量水涌出。EF支護(hù)段出現(xiàn)可見裂縫，最大位移32mm，最大沉降48mm，已超過報(bào)警值。經(jīng)分析事故原因?yàn)椋?/p>

（1）基坑一級放坡位于（1—1）雜填土～（2—1）粉土夾粉質(zhì)粘土層。雜填土和淤泥中主要為上層滯水，（2—1）粉土夾粉質(zhì)粘土層以中密粉土為主，夾軟塑～流塑狀粉質(zhì)粘土，該層土含有潛水，在基坑開挖時(shí)處于一級放坡的中下部和底部。開挖臨空后在潛水作用下極易流失從而引起坑壁失穩(wěn)。

（2）局部地質(zhì)差異。按設(shè)計(jì)思路，除F’E段外，其他段外側(cè)的噴粉樁樁底與內(nèi)側(cè)噴粉樁頂至少重疊2.5m，該基坑支護(hù)段開挖到底后，DEF段在一級放坡下部附近區(qū)域的不同標(biāo)高有水滲出，而其他段情況良好，說明局部地質(zhì)存在差異，地下水可能繞流通過外圍止水帷幕的樁底。

（3）水的影響。2009年8月首次開挖時(shí)已發(fā)現(xiàn)2m深處不明地下水超常，且有夾沙。經(jīng)分析，排除了海水水位原因，初步判斷此異常情況與（2—1）地層和此處附近地下水管漏水有關(guān)。直到此處部分管道窨井改造時(shí)，才了解到在距離基坑邊5m左右即大道人行道邊的多條老市政管道滲漏，造成大道邊土壤自然含水量增大。另外在坡頂線1m外附近有一條舊磚砌排水溝，基坑開挖前已有裂縫，2009年11月18日下大雨時(shí)可能造成雨水從裂縫滲進(jìn)土壤，含水量增大，基坑滑移面即從此排水溝開始。地下水滲流會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)水壓力，而土體豎向裂縫中的積水會(huì)產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力。

（4）環(huán)境因素。因修建輕軌，在公路中間施工鉆孔灌注樁，大量重載車輛靠邊行駛極易引起路面下沉；地下管線電纜破裂或接口錯(cuò)位，加劇了水的滲漏，軟化局部土體，使之承載力降低。土體內(nèi)含水量增加而產(chǎn)生潤滑作用、飽和的粉土、粉砂受振動(dòng)液化，這些都是土體抗剪強(qiáng)度降低的因素。

（5）邊坡堆載超過設(shè)計(jì)規(guī)定。大道一側(cè)DEF段坡頂?shù)絿鷫吋卸逊帕?m高木枋和模板，地面附加荷載過大。

（6）部分位置坡比偏小，施工方違背設(shè)計(jì)圖紙將坡頂開挖線內(nèi)收，而坑底開挖線不變，導(dǎo)致坡陡且平臺(tái)寬度不足（見圖2）。原設(shè)計(jì)坡比為1：1和1：0.9，實(shí)際為1：0.6～1：0.85。圖2中，DEF段實(shí)際開挖的一級放坡上坑口線平均向內(nèi)收了603mm，平臺(tái)寬度平均減少316mm。土方開挖未分層，分段，第二層土方直接開挖到底，超過設(shè)計(jì)規(guī)定的臨界高度，導(dǎo)致應(yīng)力釋放過快。

（7）雜填土層和淤泥層主動(dòng)土壓力大。粘土層被動(dòng)土壓力大。在粘土層中樁不會(huì)產(chǎn)生太大位移，樁的傾斜主要出現(xiàn)在雜填土層和淤泥層中。且因噴粉樁可承受彎矩很小，一旦受到地面附加荷載或邊坡多余土體荷載，在最大彎矩截面附近極易斷樁。

圖2 坡頂開挖線（設(shè)計(jì)與實(shí)際）

（8）其他原因。由于DE段淺層土的工程性質(zhì)較差，且地下有不明水源，在施工DE段外圍4m樁長的噴粉樁時(shí)，水泥有可能流失；淤泥層滲透性太差，水泥土攪拌成形不理想；未添加早強(qiáng)劑，這些都可能造成支護(hù)樁“安全儲(chǔ)備”減小。綜上所述，諸多不利因素集中在大道邊，造成基坑DEF段沉降，致使DE段部分支護(hù)邊坡滑移。其滑移過程：水源（不明地下水、滯水）一（地質(zhì)差異導(dǎo)致部分位置）樁底繞流一（臨道路處車輛動(dòng)荷載、坡頂堆載及開挖不當(dāng)導(dǎo)致）邊坡土體側(cè)壓力增大一支護(hù)失效（噴粉樁位移或斷裂）一邊坡滑移（坡頂下陷并開裂）。

5.事故的技術(shù)處理

出現(xiàn)險(xiǎn)情后，經(jīng)研究決定：①停止挖土，立即進(jìn)行回填反壓；②立即將坡頂所堆載的木枋模板移走，在后期施工中不得再在坡頂堆放物品；③加強(qiáng)基坑的監(jiān)測和信息化管理，要求每天監(jiān)測邊坡位移沉降，下雨時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測頻率；④加強(qiáng)現(xiàn)場管理，嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計(jì)完成其他位置的基坑開挖；⑤對已滑移的邊坡和未破壞但有潛在危險(xiǎn)的坡段進(jìn)行加固處理。由于其他支護(hù)段基本已正常開挖到位，處理事故的工作面較小。處理措施為：自上而下，分層清除滑塌體并放坡，逐層進(jìn)行“噴錨網(wǎng)”加固；對滑移的邊坡和有潛在危險(xiǎn)的坡段均進(jìn)行土釘施工：一級放坡錨管兩層，48@1000，錨管長9m，兩排分布在坡面中下部；二級放坡土釘三層，土釘長12m，水平間距1.2m；一層土釘達(dá)到強(qiáng)度后方可開挖下層土釘工作面，快速錨固，高壓注漿；另在一級平臺(tái)上即內(nèi)圈水泥噴漿樁一側(cè)設(shè)置兩排fPl40微型鋼管樁，前排間距0.6m，后排間距1.2m，兩排間距1.0m，梅花型布置，樁長9m，并內(nèi)灌碎石注水泥漿固化，樁頂設(shè)置槽鋼鎖扣梁；在邊坡上安插四排PVC排水管引流，集中抽出基坑。經(jīng)過上述有效措施，基坑繼續(xù)開挖到底。最大沉降量和位移量趨于穩(wěn)定，說明本基坑事故處理是成功的。

6.結(jié)語

基坑支護(hù)發(fā)生事故有大有小，頻率很高。原因有多方面：勘察資料與現(xiàn)場有出入、設(shè)計(jì)考慮欠周全、施工質(zhì)量原因、工期安排問題、施工投入過少、過程管理不當(dāng)、地下水等環(huán)境因素?？傊?，深基坑施工應(yīng)采用信息化施工，出現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)獲得信息，通過修改設(shè)計(jì)并反饋于施工中，不要等出事故后再作處理。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蘇宏陽.基礎(chǔ)工程施工手冊[EM].北京：中國計(jì)劃出版社.

[2]陳忠漢.深基坑工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]熊秋梅.基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)評估與質(zhì)量監(jiān)督[J].土工基礎(chǔ).