填海區(qū)某深厚軟土淺基坑事故分析及處理

周長標(biāo) 喬麗平

（1. 深圳市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，廣東深圳 518030；2. 深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳 518172）

0 引 言

大量專家學(xué)者針對軟土深基坑的安全控制和變形控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究，許建峰等[1]分析了杭州軟土地質(zhì)條件下基坑開挖對鄰近地鐵隧道的影響；劉念武等[2]針對軟土深基坑開挖對地鐵車站基坑及鄰近建筑變形特性展開了研究；徐中華等[3]等對鄰近地鐵隧道的軟土深基坑變形實(shí)測進(jìn)行了分析；殷一弘等[4]介紹了深厚軟土地層緊鄰地鐵深大基坑分區(qū)設(shè)計(jì)思路；喬麗平等[5]以深圳填海地區(qū)、地鐵安保區(qū)內(nèi)某軟土深基坑工程為例，介紹了在深圳填海地區(qū)、地鐵安保區(qū)內(nèi)進(jìn)行軟土深基坑工程設(shè)計(jì)的全過程，包括工程概況、設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析、方案設(shè)計(jì)及計(jì)算分析、三維有限元計(jì)算分析，并與第三方實(shí)際監(jiān)測結(jié)果作了對比分析。相反，在深厚軟土地區(qū)進(jìn)行淺基坑開挖，如何在保證基坑安全和對周邊環(huán)境變形影響可控的前提下盡量提升經(jīng)濟(jì)性也是一個(gè)重要課題。馮 誠等[6]以珠海市的2 個(gè)軟土淺基坑工程為例，總結(jié)出幾點(diǎn)類似工程事故預(yù)防與措施方法；楊 宇等[7]介紹了福建某深厚軟土基坑的事故分析和搶險(xiǎn)加固措施；張玉成等[8]總結(jié)了珠三角軟土的工程力學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)，針對深厚軟土淺基坑的特殊性和工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題，探討了深厚軟土淺基坑支護(hù)若干問題。

本文以深圳地區(qū)某深厚軟土區(qū)淺基坑工程為背景，結(jié)合本工程中發(fā)生過的隆起事故和事故處理過程，對深厚軟土地區(qū)淺基坑的安全和變形控制進(jìn)行探討，其經(jīng)驗(yàn)可供類似工程參考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目總占地面積約25000 m2，設(shè)一層地下室，基坑周長約570 m，開挖深度3.70～4.45 m，基坑豎向投影面積約20000 m2。場地東側(cè)緊鄰工業(yè)區(qū)廠房（淺基礎(chǔ)形式），南側(cè)距茅洲河約29 m，西側(cè)為待建空地，北側(cè)緊鄰其他基坑工程，具體周邊環(huán)境見圖1。

圖1 基坑周邊環(huán)境圖

1.2 地質(zhì)條件

場地表層為雜填土層（Q4ml），其下為第四系沖洪積層（Q4al+pl）和第四系殘積層（Q4el），下伏基巖為震旦系砂巖風(fēng)化帶（Zs）。典型地質(zhì)剖面見圖2?；铀趫龅刂饕獛r土層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1?；涌拥滓陨现饕獮殡s填土和淤泥層，坑底以下主要為淤泥。

圖2 典型地質(zhì)剖面圖

表1 場地巖土層的主要物理力學(xué)參數(shù)

1.3 基坑圍護(hù)方案

基坑?xùn)|側(cè)和東南側(cè)采用懸臂式鋼筋混凝土灌注樁支護(hù)型式，懸臂樁直徑1000 mm，樁間距1.8 m，樁長18.0 m，基坑被動(dòng)區(qū)采用格柵狀水泥攪拌樁加固，加固體寬度6.4 m，加固深度5.0 m。其余側(cè)采用1∶2.0 坡率放坡開挖，坡腳設(shè)置2～3 排人字形鋼管+砂袋反壓加固坡腳（見圖3、圖4）。

圖3 基坑圍護(hù)平面示意圖

圖4 基坑圍護(hù)典型剖面圖（單位：mm）

2 基坑隆起事故分析和處理

本工程于2018 年9 月開始施工，2019 年2 月開挖至基底，2019 年4 月在進(jìn)行東側(cè)區(qū)域底板澆筑期間，基坑西側(cè)南段坡腳曾發(fā)生隆起，險(xiǎn)情發(fā)生后采取了應(yīng)急處理措施，避免了險(xiǎn)情的進(jìn)一步發(fā)生。

2.1 基坑隆起事故概況

該基坑?xùn)|側(cè)區(qū)域在進(jìn)行底板澆筑時(shí)，西側(cè)南段區(qū)域基坑坡腳發(fā)生隆起，隆起高度約2 m，影響寬度約2 m，沿基坑西側(cè)南段長度約40 m（見圖5）。

圖5 隆起段現(xiàn)場圖（鏡向N，基坑位于照片右側(cè)）

2.2 事故分析和處理

（1）初步原因分析及應(yīng)急處理

隆起事故發(fā)生后，經(jīng)過現(xiàn)場排查，基坑坡面無裂縫，且可清晰辨認(rèn)原坡腳以及在坡腳處反壓的砂袋，初步推斷隆起發(fā)生于基坑底，且與坡腳之間有一定距離。在基坑頂距離坡肩約6 m 處發(fā)現(xiàn)一堆土形成的土山，長度約70 m（沿基坑放坡走向），高度5～6 m，寬約50 m，部分裸露無覆蓋（見圖6）。該堆土場地為本項(xiàng)目二期建設(shè)用地，所堆放的土方為本項(xiàng)目基坑開挖產(chǎn)生的部分土方，施工單位計(jì)劃將其用作回填土，一直未運(yùn)出場地，以致形成目前土山。初步判斷，該處隆起為基坑頂堆載過大引起，因此第一時(shí)間要求對基坑頂堆土進(jìn)行卸載。

圖6 基坑頂堆土照片（鏡向N，基坑位于照片右側(cè)）

卸載完成后，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原堆土區(qū)域的素砼地面出現(xiàn)數(shù)條明顯裂縫（見圖7），裂縫兩側(cè)存在明顯高差，分析為地面沉降引起，根據(jù)現(xiàn)場裂縫分布情況進(jìn)一步推測，基坑頂堆土過量，導(dǎo)致基坑底淤泥發(fā)生隆起破壞。

圖7 原堆土區(qū)域地面照片

（2）計(jì)算驗(yàn)證

采用理正深基坑7.0 軟件對放坡開挖典型剖面進(jìn)行計(jì)算[9-10]，計(jì)算深度為基坑底以下10.0 m，計(jì)算步長為1.0 m，主要計(jì)算結(jié)果見圖8。計(jì)算結(jié)果顯示，基坑底以下10.0 m 范圍內(nèi)土體穩(wěn)定性均滿足要求。

圖8 放坡側(cè)典型支護(hù)剖面計(jì)算結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場情況，施加荷載后重新對該剖面進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，并與原計(jì)算對比。計(jì)算深度為基坑底以下10.0 m 范圍，滑裂面搜索步長為1.0 m，計(jì)算結(jié)果見圖9。

圖9 考慮堆載后的計(jì)算結(jié)果

通過對比兩次穩(wěn)定性計(jì)算安全系數(shù)可發(fā)現(xiàn)，在施加了基坑頂荷載后，對基坑的整體穩(wěn)定性有很明顯的影響，當(dāng)計(jì)算至基坑底以下2.0 m 時(shí)，穩(wěn)定性計(jì)算開始不滿足設(shè)計(jì)要求，尤其是基坑底以下超過3.0 m的部分，穩(wěn)定安全系數(shù)已小于1.0，基坑存在坑底隆起的危險(xiǎn)。計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查分析情況一致，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，事故原因?yàn)榛禹敻郊雍奢d過大，導(dǎo)致基坑底以下深度大于3.0 m 的淤泥失穩(wěn)，造成基坑底隆起，因淤泥從深層隆起，因此坡面支護(hù)結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯表觀破壞，保存較完整。

3 基坑監(jiān)測情況

本工程于2018 年9 月開始施工，2019 年9 月施工完成并回填?；佑?019 年2 月開挖至基坑底，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變化曲線見圖10。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，基坑?xùn)|側(cè)和東南側(cè)（即采用懸臂樁支護(hù)的區(qū)域）最大變形發(fā)生在CX2 處，變形量為6.18 mm，放坡區(qū)域最大位移發(fā)生在CW10 處，變形量為38.71 mm（隆起區(qū)域隆起前最大變形發(fā)生在CW9 處，變形量為29.51 mm，隆起后監(jiān)測點(diǎn)被破壞無法繼續(xù)監(jiān)測）。根據(jù)實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)可知：

圖10 支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變化曲線

（1）放坡區(qū)域位移量雖未超過設(shè)計(jì)要求，但位移量較大，考慮到基坑開挖范圍內(nèi)大部分為雜填土，側(cè)面說明基坑底以下淤泥對基坑的變形影響很大。

（2）采用懸臂支護(hù)樁+被動(dòng)區(qū)加固可有效控制軟土基坑的變形。

4 結(jié)論

（1）當(dāng)深厚軟土淺基坑采用放坡形式支護(hù)時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)至少驗(yàn)算基底以下2 倍基坑深度范圍內(nèi)的土體穩(wěn)定性，并嚴(yán)格限制坡頂荷載，否則坑底易發(fā)生隆起破壞。

（2）深厚軟土淺基坑采用懸臂樁支護(hù)時(shí)，應(yīng)確保支護(hù)樁穿透淤泥層，以保證足夠的有效嵌固深度。

（3）在深厚軟土淺基坑的被動(dòng)區(qū)采用攪拌樁加固可提高被動(dòng)區(qū)土體力學(xué)性能，能夠有效地控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，同時(shí)避免坑底隆起變形。

（4）在軟土基坑工程中，全方位、全過程的監(jiān)測工作至關(guān)重要，也是確?；雍椭苓吔ǎ?gòu)）筑物安全的重要手段之一。