某深基坑局部垮塌事故分析

商 波，謝林沖，李育紅，黃昌琴，程 蕓，劉海芳

（1.云南建投第一勘察設(shè)計有限公司，云南 昆明 650102；2.云南昊昇工程檢測技術(shù)有限公司，云南 昆明 650102）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市里的高層和超高層建筑物越來越多，隨之而來就是基坑的開挖深度也逐漸加深，大多數(shù)基坑的開挖深度都超過了 5 m，有些甚至達(dá)到數(shù)十米，加之城市里因建筑物、道路、管線等較為密集，因此在城市里開挖深基坑所帶來的安全問題一直備受關(guān)注。

近年來，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部網(wǎng)站［1］先后發(fā)布了《危險性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》（住建部令第 37 號）（以下簡稱《管理規(guī)定》）和《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于實(shí)施〈危險性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定〉有關(guān)問題的通知》（建辦質(zhì)〔2018〕31 號）（以下簡稱《通知》）兩個文件?！锻ㄖ分袑Τ^一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程范圍進(jìn)行了明確，第一個就是深基坑工程，即開挖深度超過 5 m（含5 m）的基坑（槽）的土方開挖、支護(hù)、降水工程。同時，《管理規(guī)定》中第十條規(guī)定：施工單位應(yīng)當(dāng)在危大工程施工前組織工程技術(shù)人員編制專項(xiàng)施工方案；第十二條規(guī)定：對于超過一定規(guī)模的危大工程，施工單位應(yīng)當(dāng)組織召開專家論證會對專項(xiàng)施工方案進(jìn)行論證。實(shí)行施工總承包的，由施工總承包單位組織召開專家論證會。專家論證前專項(xiàng)施工方案應(yīng)當(dāng)通過施工單位審核和總監(jiān)理工程師審查。這些文件的發(fā)布充分體現(xiàn)了深基坑作為危險性較大的分部分項(xiàng)工程的重要性，其安全性不容忽視。

1 工程概況

基坑位于云南省某市區(qū)內(nèi)，基坑開挖深度 9 m，總長度 284.5 m，基坑支護(hù)安全等級為一級，共兩層地下室，基坑支護(hù)采用直徑 500 mm、長度 12 m 的深層攪拌樁止水帷幕和直徑 800 mm、長度 20 m 的長螺旋鉆孔灌注樁，護(hù)壁采用掛鋼筋網(wǎng)和噴漿工藝?；蝇F(xiàn)場如圖1 所示，基坑平面圖如圖2 所示，BC 段剖面深攪樁與支護(hù)樁平面圖如圖3 所示。

圖1 基坑現(xiàn)場

圖2 基坑平面圖

圖3 BC 段剖面深攪樁與支護(hù)樁平面圖（單位：mm）

2 事故經(jīng)過

該基坑在施工過程中，2013 年 4 月 6 日支護(hù)樁完成了北面（EF 段），南面（BC、AB 段）及東面（AF 段）的支護(hù)樁和冠梁澆筑，開始開挖第一層土，取土深度約 2.5 m。4 月 29 日第二層土由東往西開挖，開挖過程中發(fā)現(xiàn) BC 段靠近 C 側(cè)的一棟 6 層房屋沉降過大，且基坑止水失效，有大量的水和流沙漏出，開挖停止且進(jìn)行反填。后經(jīng)多方專家現(xiàn)場查看，要求灌漿處理，后該施工單位進(jìn)行了灌漿，但壓力較小，灌漿后止水效果不明顯，還是有大量水滲出。5 月 11 日該市下了一場雨，發(fā)現(xiàn)基坑南面支護(hù)樁出現(xiàn) 30 cm 左右的位移。后經(jīng)與施工單位協(xié)商，進(jìn)行部分土的開挖卸載，要求施工單位對部分危險段進(jìn)行補(bǔ)挖人孔樁支護(hù)，但補(bǔ)樁的深度不夠，最深的 13 m，有些只有 9 m。緊接著，6 月 25 日該市下了場罕見暴雨，基坑發(fā)生跨塌，20 多根樁出現(xiàn)倒塌及折斷，垮塌位置主要集中在 BC 段靠 C 側(cè)，同時引發(fā)西側(cè)部分河堤決堤，河水灌入基坑。后經(jīng)緊急搶險，把基坑進(jìn)行全部拉土夾石回填，重做基坑支護(hù)。

3 現(xiàn)場檢測

為了弄清本次基坑垮塌事故的原因，業(yè)主委托需對基坑的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測?，F(xiàn)場檢測時，因大部分原有支護(hù)結(jié)構(gòu)及垮塌段已經(jīng)修復(fù)，僅存少量原有支護(hù)結(jié)構(gòu)，因此，僅能根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況開展相關(guān)項(xiàng)目檢測。

3.1 混凝土強(qiáng)度

根據(jù)設(shè)計文件，基坑冠梁混凝土強(qiáng)度設(shè)計值為 C20，支護(hù)樁混凝土強(qiáng)度設(shè)計值為 C25。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》［2］對原有冠梁和支護(hù)樁的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測。原有冠梁共抽取 6 組直徑為 100 mm 標(biāo)準(zhǔn)芯樣，共計 18 個；對支護(hù)樁抽取 5 組直徑為 100 mm 標(biāo)準(zhǔn)芯樣，共計 15 個?，F(xiàn)場抽取混凝土芯樣時，抽取部位的混凝土齡期均大于 28 d。通過對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，原有冠梁混凝土強(qiáng)度推定值區(qū)間為 21.3～24.1 MPa；原有支護(hù)樁混凝土強(qiáng)度推定值區(qū)間為 26.4～28.8 MPa。冠梁和支護(hù)樁的混凝土強(qiáng)度推定值均滿足設(shè)計文件的要求。

3.2 錨索試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》［3］對錨索進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，本次共抽取 8 根錨索，均為 4 φ15.24 鋼絞線。相關(guān)設(shè)計參數(shù)如表1 所示。

表1 錨索設(shè)計參數(shù)

因該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為一級，按相關(guān)規(guī)范，錨索張拉值應(yīng)為軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的 1.4 倍，逐級加載分別取 10 % Nk、40 % Nk、60 % Nk、80 % Nk、100 % Nk、120 % Nk和 140 % Nk；卸載分別取 10 % Nk、30 % Nk、50 % Nk、80 % Nk、100 % Nk和 120 % Nk；對應(yīng)的位移觀測時間分別為 5、5、5、5、5、5、5 、10 min。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，8 根錨索在檢測過程中均出現(xiàn)無法加載至理論最大試驗(yàn)荷載錨索被拔出的情況。拉力檢測結(jié)果如表2 所示。

表2 錨索拉力檢測結(jié)果 kN

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，錨索驗(yàn)收試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)為：①在最大試驗(yàn)荷載下，錨桿位移穩(wěn)定或收斂；②對拉力型錨桿，在最大試驗(yàn)荷載下測得的總位移量應(yīng)大于自由段長度理論彈性伸長量的 80 %，且應(yīng)小于自由段長度與 1/2 錨固段長度之和的理論彈性伸長值。錨索總位移量檢測結(jié)果如表3 所示。

表3 錨索總位移量檢測結(jié)果 mm

綜合以上兩項(xiàng)檢測結(jié)果綜合判定，本次抽檢的 8 根錨索驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)果判定為不合格。

3.3 錨桿質(zhì)量

3.3.1 錨桿長度

根據(jù)現(xiàn)場情況，對 CD 段抽檢了 6 根錨桿，DE 段抽檢了 6 根錨桿，EF 段抽檢了 1 根錨桿進(jìn)行長度檢測，結(jié)果如表4 所示。

表4 錨桿長度檢測結(jié)果 mm

檢測結(jié)果顯示錨桿長度嚴(yán)重不滿足設(shè)計要求。按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》［4］中規(guī)定的錨桿長度應(yīng)不小于設(shè)計值的要求，本次抽檢的 13 根錨桿長度全部判為不合格。

3.3.2 錨桿橫向間距

現(xiàn)場對 DE 段抽檢了 6 處，EF 段抽檢了 6 處，進(jìn)行錨桿橫向間距檢測，檢測結(jié)果如表5 所示。

表5 錨桿橫向間距檢測結(jié)果 mm

檢測結(jié)果顯示，DE 段錨桿橫向間距不滿足設(shè)計要求。

3.3.3 錨桿注漿

現(xiàn)場抽檢了 13 根錨桿，發(fā)現(xiàn)均為空管，未注漿，不滿足設(shè)計要求。錨桿未注漿如圖4 所示。

圖4 錨桿未注漿

3.4 支護(hù)樁質(zhì)量

3.4.1 樁間距

現(xiàn)場對基坑 6 個面，每面抽取3處進(jìn)行樁間距檢測，檢測結(jié)果如表6 所示。

表6 支護(hù)樁間距檢測結(jié)果 mm

檢測結(jié)果顯示，支護(hù)樁間距均偏大，不滿足設(shè)計要求。

3.4.2 樁外觀質(zhì)量

現(xiàn)場檢查了 2 根樁：AF 段的 1 根支護(hù)樁，鑿開表層砂漿，可見樁身混凝土粗骨料外露，膠結(jié)不良，外觀質(zhì)量較差；CD 段的 1 根支護(hù)樁，鑿開表層砂漿，可見樁身混凝土夾泥嚴(yán)重，粗骨料外露，外觀質(zhì)量較差。

3.4.3 樁身裂縫

現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，EF 段 8 根樁樁身開裂，裂縫多為水平裂縫，最大裂縫寬度為 4.60 mm。AF 段 3 根樁樁身水平開裂，最大裂縫寬度為 3.10 mm。樁身水平開裂如圖5 所示。

圖5 樁身水平開裂

3.5 止水帷幕質(zhì)量

現(xiàn)場巡查發(fā)現(xiàn)基坑內(nèi)多處滲水，尤其是基坑拐角處（C 處）滲水較為嚴(yán)重，現(xiàn)場可見部分深層攪拌樁間搭接不良，樁間滲水形成孔洞。深攪止水帷幕滲水如圖6 所示。

圖6 深攪止水帷幕滲水

4 原因分析

通過氣象資料及周邊基坑調(diào)查，結(jié)合該基坑現(xiàn)場檢測結(jié)果可以得出，造成該基坑垮塌事故的原因主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1）建設(shè)單位和監(jiān)理單位管理監(jiān)督不到位，發(fā)現(xiàn)問題處理不及時。從 2013 年 4 月 29 日發(fā)現(xiàn)基坑周邊一處房屋沉降過大到 6 月 25 日基坑局部垮塌，在近 2 個月的時間內(nèi)，雖采取了一些補(bǔ)救措施，但因管理監(jiān)督不力，導(dǎo)致補(bǔ)救措施沒有有效執(zhí)行。

2）施工單位管理混亂，部分施工資料缺失，未嚴(yán)格按照設(shè)計文件施工，施工質(zhì)量差。主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

①錨索錨固力不足，導(dǎo)致錨索沒有起到應(yīng)有的拉結(jié)作用。

②錨桿形同虛設(shè)。首先，錨桿的長度嚴(yán)重不足，最短的僅有設(shè)計值的 14.2 %，最長的也僅為設(shè)計值的 54.2 %；其次，錨桿橫向間距偏大。間距偏大意味著錨桿的數(shù)量不足，不能提供足夠的支撐作用；再次，錨桿未注漿，形成空管。

③支護(hù)樁施工質(zhì)量差。樁間距偏大，導(dǎo)致樁的數(shù)量不足；樁身存在開裂、夾泥、膠結(jié)不良等缺陷，嚴(yán)重影響樁身的完整性和支護(hù)能力。

④深攪止水帷幕局部失效。因施工質(zhì)量差，基坑 BC 段和 CD 段部分深攪止水帷幕未起到止水作用，造成水滲入基坑。

3）自然因素。該市突降的罕見暴雨是基坑垮塌的誘發(fā)因素，但并非主要因素?，F(xiàn)場調(diào)查階段，對該市一些正在施工的深基坑進(jìn)行了調(diào)查，并未發(fā)現(xiàn)其他深基坑因此次暴雨出現(xiàn)垮塌的現(xiàn)象。

綜上，建設(shè)單位和監(jiān)理單位相關(guān)人員未認(rèn)真履行職責(zé)，發(fā)現(xiàn)問題處理不及時，管理監(jiān)督不力以及施工單位未嚴(yán)格按照設(shè)計文件要求施工是造成該深基坑局部垮塌的主要原因。

5 建議

針對本次深基坑垮塌事故，提出幾點(diǎn)建議。首先，建設(shè)單位和監(jiān)理單位要嚴(yán)格按照國家相關(guān)法律法規(guī)加強(qiáng)管理和監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題要及時有效地處理，并應(yīng)給予施工單位合理的工期，不能隨意壓縮工期；其次，施工單位作為基坑工程實(shí)施的主體，對工程質(zhì)量的好壞起決定性作用，而按圖施工是最基本的原則，盲目搶工期、偷工減料看似可以獲得一些短期利益，但發(fā)生事故的概率非常高，且可能要承擔(dān)刑事責(zé)任，得不償失；再次，對于一級基坑，建議采用動態(tài)監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行基坑監(jiān)測，一方面可以保證全天候監(jiān)測，省時省力，另一方面工程參加各方都可以通過手機(jī)查看實(shí)時數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，便于第一時間處理，實(shí)踐證明，動態(tài)監(jiān)測可有效控制基坑垮塌事故發(fā)生的概率。

6 結(jié)語

1）該深基坑局部垮塌的主要原因是建設(shè)單位和監(jiān)理單位未認(rèn)真履行管理和監(jiān)督職責(zé)以及施工單位未嚴(yán)格按照設(shè)計文件要求施工。

2）動態(tài)監(jiān)測是一種較為有效的基坑監(jiān)測手段，具有實(shí)時監(jiān)測、實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸、手機(jī)實(shí)時查看等優(yōu)點(diǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，可及時采取措施進(jìn)行處理。

3）深基坑參建各方都應(yīng)認(rèn)真履行職責(zé)，嚴(yán)格把關(guān)，盡可能降低事故發(fā)生的概率。