成都地區(qū)某基坑垮塌原因分析

宋 靜

(四川省建筑科學研究院，四川成都610081)

1 基坑支護概況

成都地區(qū)某基坑所處地貌單元為川西平原岷江水系二級階地。場地土層自上而下依次為:雜填土、素填土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、中砂、卵石、泥巖。擬建18層框剪結構建筑，含裙房，采用筏板基礎及柱下獨立基礎，設2層地下室，擬建物場地地勢較平坦?；又苓吘o鄰6層磚混結構住宅，均建于20世紀90年代。基坑周邊分布污水管線眾多。

該基坑開挖深度為9.4 m，采用排樁支護型式。排樁施工工藝為:采用高頻液壓振動把鋼管護壁圈打入地下進行護壁，取出樁芯土層及卵石后，進行鋼筋籠綁扎，澆筑混凝土，最后取出鋼管護壁圈?；又ёo排樁樁徑1.0 m，樁中心距2.5 m，排樁嵌固深度為4.0～5.5 m。樁頂設一道1000 mm×500 mm冠梁，冠梁、樁身混凝土采用C25。樁間土噴射C20混凝土，掛 6.5@200鋼筋網(wǎng)。

2 基坑垮塌情況及垮塌原因分析

該工程基坑開挖至設計基底標高后，筏板基礎混凝土尚未澆筑時，基坑支護排樁33～46號樁位置處基坑側壁土體發(fā)生垮塌。排樁發(fā)生傾覆及折斷破壞，表明土(水)壓力過大，超出排樁承載能力極限狀態(tài)的結果(圖1)。分析垮塌原因如下。

2.1 土體力學參數(shù)影響

排樁設計時，倘若人為提高土體力學強度參數(shù)，可使設計采用的土壓力小于實際土壓力，造成基坑設計的不安全。在成都地區(qū)的基坑勘察中，對卵石土難以進行室內(nèi)試驗或現(xiàn)場剪切實驗確定力學強度參數(shù)值，一般通過N120動力觸探試驗，并結合工程經(jīng)驗確定粘聚力c值及內(nèi)摩擦角 值。某些缺乏經(jīng)驗的勘察單位在為基坑支護設計提供土體力學強度參數(shù)時帶有一定的隨意性，往往會造成卵石土力學參數(shù)的失真。

成都地區(qū)卵石土中卵石間填充物多為細、中砂、粘粒、粉粒及礫石等，填充物對卵石顆粒具有一定的握裹作用，一般認為在降水后卵石土具有一定的粘聚力。為了基坑工程的安全，大部分基坑工程勘察報告認為松散及稍密卵石粘聚力為0，而中密及密實卵石在降水后的粘聚力介于5～10 kPa(圖2)。

該基坑工程設計中采用的卵石土粘聚力c值不論降水前后均為7 kPa，根據(jù)上圖基坑垮塌斷面，處于被動土壓力區(qū)的卵石土位于降水水位以下，設計中考慮的粘聚力c值可使基坑抗傾覆安全系數(shù)大大降低，造成基坑安全隱患。

2.2 施工質(zhì)量措施不足

該工程基坑支護排樁施工工藝為采用高頻液壓振動把鋼管護壁圈打入地下進行護壁，鉆機取出樁芯土層及卵石后，進行鋼筋籠綁扎，澆筑混凝土，最后取出鋼管護壁圈。該施工工藝在成都地區(qū)使用較少，原因為存在下述問題:當遇到軟弱的填土層時，往往在拔管的過程造成樁身混凝土的縮頸等質(zhì)量問題;而遇到卵石土等堅硬土層時，鋼管護壁圈難以打入，由于無泥漿護壁措施，取出鋼管護壁圈后、澆筑混凝土之前容易造成垮孔，從而使得該基坑支護工程排樁存在大量的缺陷樁、斷樁或樁身長度嚴重不足等質(zhì)量問題。作為承受水平力的基坑支護排樁，直接造成了支護結構的承載力不足?？梢钥闯?，對于一項新的施工工藝，一定要先施工試樁驗證其施工工藝的可靠性后，方可用于實際的工程中。

2.3 填土較厚

根據(jù)基坑垮塌段取典型地質(zhì)剖面可以看出3號孔的填土厚度為6.7 m，如此厚的填土可產(chǎn)生巨大的土壓力。而由于填土內(nèi)成分較為復雜，差異性大，采用準確的力學參數(shù)進行基坑支護設計計算幾乎不可能。且對于如此厚的填土，按照當時的基坑支護規(guī)范采用朗肯主動土壓力計算亦有一定的不保守性。同時也是導致基坑垮塌的直接原因。

2.4 雨水浸泡

該工程基坑垮塌時值冬季，成都地區(qū)的冬季為枯水期，一般降水較不豐富。然而在基坑垮塌前的一個月內(nèi)，成都地區(qū)連降兩場雪，這對基坑工程的安全性來說是一項重大考驗。該基坑在開挖至基底設計標高時基坑頂四周地面尚未進行硬化封閉及設置排水溝。外加基坑頂面埋設的污水管

道開裂滲水等情況，對該基坑的安全性造成了致命一擊。

圖1 基坑平面

圖2 基坑局部剖面

3 結束語

綜上所述，該工程基坑垮塌是偶然的，也是必然的，卻又是可以避免的?；又ёo工程的垮塌往往會帶來重大的經(jīng)濟損失與極其不利的社會影響。因此在基坑支護設計及施工過程中，準確地采用基坑土體力學參數(shù)、合理考慮土壓力、采用嚴密的施工技術措施及安全保護措施，為基坑安全穩(wěn)定性加上多重安全保險，是每位參與基坑工程人員不可推卸的責任。

[1]劉建航，侯學淵.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005

[2]JGJ 120－99建筑基坑支護技術規(guī)程[S]