淤泥質(zhì)土層深基坑坍塌后處理措施及防范建議

徐云昌　沈昌明

摘要：湖州位于浙江北部，太湖南岸，東苕溪和西東苕溪匯合處，環(huán)境優(yōu)美。但是杭嘉湖平原下面的淤泥質(zhì)土層深厚，對(duì)建造高樓大廈特別是地下室施工十分不利，深基坑施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)險(xiǎn)情，近年來，多次出現(xiàn)基坑質(zhì)量安全事故，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)局部失效、土方坍塌，影響了工程的正常施工。本文通過一個(gè)事故案例進(jìn)行剖析，詳細(xì)的調(diào)查、科學(xué)的分析，然后采取有效的技術(shù)措施，合理部署，排除險(xiǎn)情，恢復(fù)正常。

關(guān)鍵詞：深基坑；支護(hù)；淤泥質(zhì)土層；塌方；措施

1.概況說明

湖州某購(gòu)物中心工程項(xiàng)目位于浙江省湖州市36-2地塊（港南路與外莊路交叉口），總建筑面積61963平方米，其中地上面積21838平方米，地下面積40125平方米。其中，購(gòu)物中心地上四層，地下二層，建筑最大高度24m。與購(gòu)物中心相鄰是36-3地塊（外莊公園）地下兼顧人防建筑面積8977平方米，地下一層，二個(gè)地下室相連，基坑圍護(hù)是由浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，核工業(yè)湖州工程勘察院勘察，中建某局施工。

1.1圍護(hù)概況

2.事故發(fā)生情況經(jīng)過：

2.1在2014年12月16日，36-2地塊已完成地下室結(jié)構(gòu)梁板施工，36-3地塊西側(cè)區(qū)域土方已開挖，西南角局部墊層已封閉的情況下，在36-3地塊的支護(hù)結(jié)構(gòu)的對(duì)撐西邊跨中部出現(xiàn)斜截面斷裂。具體詳見下圖：

2.2兩小時(shí)后36-3西北角邊坡出現(xiàn)滑移，西北角支撐梁斷裂下沉，圍護(hù)樁受土體擠壓向基坑內(nèi)偏移，北部基坑內(nèi)側(cè)土體大量上涌，基坑北側(cè)局部土體下沉造成坍塌。

2.3塌方發(fā)生后，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，南側(cè)基坑邊深層土體位移急速加大，格構(gòu)柱樁底部?jī)?nèi)基坑內(nèi)側(cè)偏移，造成支撐拉應(yīng)力增幅明顯，支撐梁上的應(yīng)力計(jì)反映梁鋼筋壓應(yīng)力沒有達(dá)到報(bào)警值，反而變小。

3.事件原因分析：

根據(jù)后期地質(zhì)補(bǔ)勘報(bào)告，以及查對(duì)原始地形圖、包括進(jìn)行衛(wèi)星資料查驗(yàn)，坍塌處位置原是個(gè)水塘，原勘探地質(zhì)報(bào)告此處勘察點(diǎn)缺失，淤泥土層厚度深，流塑性強(qiáng)，土體的抗剪強(qiáng)度c值低，內(nèi)摩擦角φ小。其中還有含水量高于55%的腐植土，流動(dòng)性快，基坑內(nèi)土方開挖后基底土體迅速隆起，導(dǎo)致基坑內(nèi)圍護(hù)支撐的立柱樁傾斜上浮，從而引起支撐梁內(nèi)力變化較大，支撐梁出現(xiàn)斜截面斷裂，支撐梁斷裂支護(hù)結(jié)破壞，最終導(dǎo)致土體滑移坍塌。

4.事故應(yīng)急處理方式：

根據(jù)對(duì)事故原因初步分析，為防止基坑二次塌方，召開由建設(shè)五方主體和監(jiān)測(cè)單位的事故分析會(huì)議，并邀請(qǐng)當(dāng)?shù)鼗訃o(hù)設(shè)計(jì)施工方面的專家，商討處理方案。工程重點(diǎn)在于控制基坑淤泥質(zhì)土體位移。采取以下措施。

4.1組織措施：

1）立即聯(lián)系政府有關(guān)部門，對(duì)港南路靠近工地的機(jī)動(dòng)車道實(shí)行限止大型車輛通行。

2）增加36—3地塊基坑監(jiān)測(cè)頻率至每天9：00、18：00、24：00每天三次，第一時(shí)間掌控基坑情況，根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況及時(shí)調(diào)整施工側(cè)重點(diǎn)；

3）24小時(shí)進(jìn)行基坑巡視，根據(jù)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)觀察基坑外土體位移及有效支撐梁開裂情況；

4.2基坑底施工措施：

1）塌方后南側(cè)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，土體位移激增，對(duì)此區(qū)域進(jìn)行沙土裝袋反壓，待檢測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，立即撤除部分反壓沙袋，并增設(shè)砼圍檁梁、支撐柱及鋼斜撐，鋼斜撐兩端與增設(shè)的圍檁梁內(nèi)預(yù)埋件及預(yù)埋入墊層的工字鋼焊接。待圍檁梁達(dá)到強(qiáng)度后，撤除全部反壓沙袋立即完成該區(qū)域底板施工。

2）現(xiàn)靠圍護(hù)樁邊一跨采用300mm混凝土加筋墊層快速封閉達(dá)到避免基坑內(nèi)土體繼續(xù)滑移上浮的現(xiàn)象。

3）在原后澆帶設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增設(shè)施工縫，分塊施工，從而底板快速成型。原36—3地塊分4次澆筑，現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工，分為24次澆筑，為確?；臃€(wěn)定，最小澆筑面積僅為10m²，需在一日時(shí)間內(nèi)完成土方、加筋墊層、底板鋼筋及混凝土施工。

4.3基坑側(cè)邊施工措施

1）地下室外墻澆筑至底板上2m，并對(duì)外墻采用增厚處理，填充外墻與圍護(hù)樁間空間，及時(shí)將圍護(hù)樁剪力通過外墻、底板傳遞，保證基坑穩(wěn)定.

2）在八字撐位置增設(shè)鋼筋混凝土斜梁，受力最為薄弱的八字撐荷載有效傳遞至底板。

3）對(duì)出土口進(jìn)行卸載，減少圍護(hù)樁剪力；

4.4對(duì)水平支撐施工措施

1）因?qū)沃髁阂巡糠制茐?，荷載重新分布，根據(jù)分析，在受力集中荷載位置增設(shè)水平雙拼工字鋼支撐的方式，確保對(duì)撐有效傳力。

2）對(duì)已破壞的北側(cè)對(duì)撐位置懸挑段，將已破壞壓頂梁鑿除后二次施工，并增加水平斜支撐，保證將偏移的圍護(hù)樁承受荷載有效傳遞至支撐梁。

3）支撐斷裂后南側(cè)支撐體系出現(xiàn)報(bào)警，立即對(duì)南側(cè)增加水平鋼支撐傳力型鋼，確保對(duì)撐有效傳力，達(dá)到釋放應(yīng)力的效果。如上圖。

4.5對(duì)塌方位置施工措施

1）在塌方區(qū)外側(cè)設(shè)置拉森鋼板樁擋土墻，確保基坑穩(wěn)定。

2）在拉森鋼板樁內(nèi)側(cè)增設(shè)高壓旋噴樁，施工止水帷幕及被動(dòng)土體加固。如下圖：

3）待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，拉森鋼板樁及高壓旋噴樁施工完成后，土方立即開挖，施工剩余塌方區(qū)底板，將36-3地塊底板形成整體、塌方區(qū)險(xiǎn)情徹底排除。

5.總結(jié)

此工程在土體塌方位移后，對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)重新分析計(jì)算，業(yè)主、監(jiān)理單位和基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)單位與施工單位通過積極有效地配合，合理的施工部署，及時(shí)排除了險(xiǎn)情。36-3地塊在較短的時(shí)間內(nèi)完成了鋼筋混凝土底板、墻板的結(jié)構(gòu)施工，由于處理得當(dāng)，沒有出現(xiàn)人員的傷亡現(xiàn)象。雖36-3地塊施工滯后，但通過各方不懈的努力，未對(duì)整體進(jìn)度造成較大影響，工期仍處于可控范圍。

通過上述事例，可以看到在土體含水率高且淤泥質(zhì)土層較厚的基坑施工時(shí)，容易受到外部因素（如連續(xù)降雨）的干擾。面對(duì)此類情況，特別關(guān)注下列幾個(gè)方面：

1）地質(zhì)勘察單位須加強(qiáng)勘察的準(zhǔn)確性和全面性，通過結(jié)合地質(zhì)歷史變遷情況、增設(shè)取樣點(diǎn)位，盡量確保基坑圍護(hù)位置的土性指標(biāo)與實(shí)際相符；由于基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)采用的勘察點(diǎn)位置因大多是在建筑物的外圍，其土層物理力學(xué)指標(biāo)的取值，應(yīng)根據(jù)基坑位置的特殊性進(jìn)行認(rèn)真判別，可能參考周邊已經(jīng)施工的成功的基坑支護(hù)工程進(jìn)行折減或調(diào)整取值，設(shè)計(jì)使用計(jì)算軟件應(yīng)符合當(dāng)?shù)氐耐翆犹匦?，在浙北軟弱土層中，可以用北京理正軟件，并用同?jì)大學(xué)的啟明星軟件相互復(fù)核。

2）施工過程中加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)，本工程中，由于監(jiān)測(cè)單位經(jīng)驗(yàn)不足，軸力計(jì)放在梁上的鋼筋位置不當(dāng)，當(dāng)支撐梁出現(xiàn)平面外的變形，局部受壓區(qū)的壓力值出現(xiàn)了先升后降的反常情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分析判斷，對(duì)混凝土梁的破壞形式、軸力如何進(jìn)行計(jì)算分析相當(dāng)重要，本工程中一直到支撐梁破壞，壓力值都沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的報(bào)警值，主要對(duì)應(yīng)力變化的概念不清。基坑監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行GB50497-2009《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求，單獨(dú)編制專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案，重點(diǎn)對(duì)支撐梁的軸力測(cè)量計(jì)的安裝位置進(jìn)行檢查，加強(qiáng)計(jì)算分析。

3）基坑內(nèi)外降排水處理，盡量避免受天氣原因，基坑放坡面要設(shè)置排水溝，防止雨水進(jìn)入基坑。止水帷幕效果好，但要考慮雨水滲透地表后，造成外圍的水位增高，水頭壓力增加，會(huì)影響基坑穩(wěn)定性。

4）出現(xiàn)基坑局部坍塌后，充分利用尚未破壞的支護(hù)體系，通過加強(qiáng)構(gòu)造措施，如對(duì)受力薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加固等措施，避免基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)局部失效后造成應(yīng)力集中，從而避免基坑坍塌范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。

5）發(fā)生塌方事故，應(yīng)立即分析找到事故主要原因，使用科學(xué)的手段和有效措施，防止其繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，可通過增加臨時(shí)擋土墻，盡早形成底板傳力體系等方式消除險(xiǎn)情。

6）基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)施工過程中，一定認(rèn)真編制安全施工專項(xiàng)方案，要有具體的應(yīng)急預(yù)案，在出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，就能從容應(yīng)對(duì)。當(dāng)然能在確保安全的前提下，盡量節(jié)約圍護(hù)的成本，是建設(shè)項(xiàng)目各方主體共同的職責(zé)，可以通過事前控制，事中及時(shí)優(yōu)化調(diào)整，化解險(xiǎn)情。