基坑坍塌原因及對策分析：以某居民小區(qū)施工為例

劉 穎

(四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司，四川成都610017)

基礎(chǔ)施工是建筑施工的重要組成部分，根據(jù)建設(shè)部近幾年的事故統(tǒng)計(jì)，在基礎(chǔ)施工中，基坑坍塌已占坍塌事故總數(shù)的50%。基坑基槽的安全性對保證建筑基礎(chǔ)施工的安全至關(guān)重要，并得到了相關(guān)技術(shù)人員的關(guān)注和重視[1～3］。

1 基坑坍塌的原因分析

1.1 坑壁的形式選用不合理

基礎(chǔ)施工時(shí)，坑壁的形式主要有兩種:一是采用坡率法，即自然放坡;二是采用支護(hù)結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明，基坑坑壁的形式直接影響基坑的安全性，若選用不當(dāng)會為基坑施工埋下隱患。陜西省寶雞市一大廈基坑，深8.8m，竟無基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，施工中也未按規(guī)范放坡，導(dǎo)致基坑坍塌。

1.2 坑壁土方施工不規(guī)范

施工單位在基坑施工中，若不重視施工管理控制，隨意更改施工設(shè)計(jì)，違反技術(shù)規(guī)范要求，也是帶來基坑施工隱患，造成坑壁坍塌的主要原因。2004年8月，成都市某工地在進(jìn)行土釘墻支護(hù)施工時(shí)，一次性開挖深度近5m，未能及時(shí)進(jìn)行土釘墻支護(hù)，土方大面積坍塌，致使坑邊的一層磚木結(jié)構(gòu)房屋基礎(chǔ)裸露、下沉，墻體開裂，不得不將此段磚墻拆除，基坑內(nèi)用重力式擋土墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，回填土方，平整夯實(shí)后重新砌筑磚墻。

1.3 對地表水的處理不當(dāng)

基坑施工的“水患”:一是地下水;二是地表水[4］。由于地下水處理不好將直接影響基礎(chǔ)工程的施工并對基坑坑壁的穩(wěn)定性造成威脅，因此建筑工程相關(guān)各方都對地下水的處理非常重視，從勘察、設(shè)計(jì)和資金投入等方面均能得到保證。現(xiàn)在，成都地區(qū)普遍采用管井降水，降水效果良好，有效地消除了地下水對基坑坑壁的不良影響。

1.4 忽視導(dǎo)致土體應(yīng)力增加的因素

基坑邊緣附近存在堆土、機(jī)具等，尤其是動荷載，會使土體剪應(yīng)力增加。如果這時(shí)又有雨水、施工用水滲入邊坡，不僅使粘土的夾層因浸水而產(chǎn)生潤滑作用，而且增加土體的自重，最終導(dǎo)致土體中的剪應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度，產(chǎn)生失穩(wěn)坍塌。

1.5 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求

因基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑施工過程中的一項(xiàng)臨時(shí)設(shè)施，許多施工單位對其施工質(zhì)量重視不夠，護(hù)壁施工單位的施工行為沒有得到有效的約束，不按設(shè)計(jì)方案施工的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，存在坑壁坍塌隱患。如某工程采用土釘墻作基坑支護(hù)，設(shè)計(jì)土釘間距為1.2m，施工單位施工時(shí)卻將土釘間距擴(kuò)大至1.8m，降低了支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，護(hù)壁開裂，出現(xiàn)了坍塌的先兆。

2 防止基坑坍塌的措施

依據(jù)對基坑坑壁坍塌的原因分析，可從技術(shù)和管理的層面加強(qiáng)以下幾方面的管理。

2.1 選擇適合的基坑坑壁形式

當(dāng)基坑頂部無重要建(構(gòu))筑物，場地有放坡條件且基坑深度不大于10m時(shí)，可以優(yōu)先采用坡率法。采用坡率法時(shí)，關(guān)鍵是要確定正確的坡率允許值。一般坑壁的坡率允許值可按工程類比的原則并結(jié)合已有穩(wěn)定邊坡的坡率值分析確定。如:土質(zhì)均勻良好的硬塑粘性土，當(dāng)坡高小于5m時(shí)，坡率允許值可確定為1∶1.00～1∶1.25。

若坑壁土質(zhì)較軟或基坑頂部邊緣附近有較大荷載，坡率允許值還必須采用圓弧滑動法進(jìn)行穩(wěn)定性分析確定。

2.2 加強(qiáng)對土方開挖的監(jiān)控

基坑土方一般采用機(jī)械挖運(yùn)。開挖前，應(yīng)根據(jù)基坑坑壁形式、降排水要求等制定開挖方案，并對機(jī)械操作人員進(jìn)行交底。開挖時(shí)，應(yīng)有技術(shù)人員在場，對開挖深度、坑壁坡度進(jìn)行監(jiān)控，防止超挖。對采用土釘墻支護(hù)的基坑，土方開挖深度應(yīng)嚴(yán)格控制，不得在上一段土釘墻護(hù)壁未施工完畢前開挖下一段土方。軟土基坑必須分層均衡開挖，層高不宜超過1m。

2.3 加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量監(jiān)督

建立健全施工企業(yè)內(nèi)部支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量檢驗(yàn)制度，是保證支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要手段。質(zhì)量檢驗(yàn)的對象包括支護(hù)結(jié)構(gòu)所用材料和支護(hù)結(jié)構(gòu)本身。對支護(hù)結(jié)構(gòu)原材料及半成品應(yīng)遵照有關(guān)施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，主要內(nèi)容有:①材料出廠合格證檢查;②材料現(xiàn)場抽檢;③錨桿漿體和混凝土的配合比試驗(yàn)，強(qiáng)度等級檢驗(yàn)。

2.4 加強(qiáng)對地表水的控制

在基坑施工前，應(yīng)摸清基坑周邊的管網(wǎng)情況，避免在施工過程中對管網(wǎng)造成損害，出現(xiàn)爆管或滲漏。對采用支護(hù)結(jié)構(gòu)的坑壁應(yīng)設(shè)置泄水孔，保證護(hù)壁內(nèi)側(cè)土體內(nèi)水壓力能及時(shí)消除，減小土體含水率，也便于觀察基坑周邊土體內(nèi)地表水的情況，及時(shí)采取措施。泄水孔外傾坡度不宜小于5%，間距宜為2～3m，并宜按梅花形布置。

2.5 合理安排支護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場監(jiān)測

支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測是防止支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌的重要手段。在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提出監(jiān)測要求，由有資質(zhì)的監(jiān)測單位編制監(jiān)測方案，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理認(rèn)可后實(shí)施。監(jiān)測方案應(yīng)包括監(jiān)測目的、監(jiān)測項(xiàng)目、測試方法、測點(diǎn)布置、監(jiān)測周期、監(jiān)測項(xiàng)目報(bào)警值、信息反饋制度和現(xiàn)場原始狀態(tài)資料記錄等內(nèi)容。

3 某居民小區(qū)基坑坍塌處理實(shí)例

3.1 工程概況

川中某居民小區(qū)位于遂寧市南航大道(遂寧二中西側(cè))與渠河路之間，由重慶規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)。擬建小區(qū)總占地面積116 930.6m2，總建筑面積 205 034m2，分為A、B組團(tuán)，本次施工方案主要為B組團(tuán)1～10#樓部分，1～9#樓設(shè)地下室1層，埋深5.2m。

建筑基坑工程采用管井井點(diǎn)降水和錨噴支護(hù)的施工方案。降水面積約為16 000m2;設(shè)計(jì)基坑抽降地下水位從自然地面以下1.0～1.5m，降至自然地面以下7.5m。本方案噴錨支護(hù)面積約3000.00m2，基坑開挖深度為5m，基坑頂部水平位移小于30mm。

3.1.1 管井井點(diǎn)降水方案

按相關(guān)數(shù)據(jù)分析計(jì)算，并結(jié)合場地實(shí)際，對場地降水方案布置如下。

(1)降水井?dāng)?shù)量:根據(jù)計(jì)算需要降水井21口，按兩排布置，如圖1所示。為加快降水進(jìn)度，方便施工，在基坑內(nèi)增設(shè)降水井3口(J20，J21，J22)，此3口井隨基礎(chǔ)施工，基坑回填逐漸失效;

(2)降水井深度:h=18m;

(3)井孔直徑≥600mm，井管內(nèi)徑300mm;

(4)降水井排水采用管道內(nèi)排水系統(tǒng)，并在現(xiàn)場設(shè)沉砂池。井內(nèi)排水由泵管就近接入沉砂池，最終排入市政雨水管道。

3.1.2 錨噴支護(hù)方案

根據(jù)相關(guān)地質(zhì)勘查報(bào)告，經(jīng)計(jì)算錨噴支護(hù)壁采用錨桿為48的普通鋼管，在護(hù)壁垂直高度間距1.5m，以10°～15°角度擊入，5m高基坑護(hù)壁在L1、L2、L3布置三層錨桿，依次長度為6m、4m、2m。護(hù)壁鋼筋采用14主筋將水平、垂直的錨桿連接，間距250mm的6.5為網(wǎng)筋。噴射面層為50～80mm的C20的混凝土。

3.2 事故實(shí)例原因分析

圖1 遂寧市川中某居民小區(qū)一標(biāo)段工程降水井平面示意

當(dāng)基坑分層開挖深度為5m至J17和J18號降水井坑壁附近，靠近南航大道邊緣的坑壁突然坍塌，坍塌導(dǎo)致J17和J18號降水井一側(cè)長近22m的基坑壁自地面以下3m已支護(hù)錨噴護(hù)壁散塌，無人員傷亡和器械損毀，但J17和J18號降水井之間沉砂池上臨時(shí)建筑物和圍墻面臨傾覆的危險(xiǎn)。

結(jié)合基坑坑壁坍塌的原因，從現(xiàn)場的具體情況判斷分析此次坍塌的原因有如下幾方面:

(1)降水井點(diǎn)的混凝土排水管和J17和J18之間的沉砂池疑有滲漏;

(2)持續(xù)的雨天使得地表水增多;

(3)J17和J18號降水井之間沉砂池上臨時(shí)建筑的荷載對基坑土壁的剪應(yīng)力增加。

3.3 處理措施

(1)對靠近坍塌部分的圍墻周圍附近3m內(nèi)進(jìn)行圍護(hù)并禁止行人通行;

(2)撤除J17和J18號降水井之間沉砂池及上面的臨時(shí)建筑，將該段混凝土排水管換成PVC排水管并另設(shè)沉砂池;

(3)坍塌處涼曬3d后，將坍塌土體夯壓成1∶0.8的坡度(原坡度為1∶0.3);

(4)在坍塌處A軸交16軸至19軸邊坡基坑頂部增設(shè)48的鋼管錨桿，錨噴護(hù)壁面板混凝土C20澆筑厚度為150mm(原厚度為80mm)，6.5的網(wǎng)筋間距由250mm變?yōu)?00mm;

(5)嚴(yán)格控制土方開挖深度。不得在上一段土釘墻護(hù)壁未施工完畢前開挖下一段土方。軟土基坑必須分層均衡開挖，層高不宜超過1m;

(6)加強(qiáng)現(xiàn)場的監(jiān)測工作。

4 結(jié)束語

結(jié)合工程實(shí)例分析基坑坍塌的原因及相關(guān)防治措施，可得出以下有益結(jié)論:

(1)從基坑支護(hù)的技術(shù)和管理兩個(gè)方面總結(jié)基坑坍塌的原因，將對基坑坍塌事故的即時(shí)預(yù)防，即時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理得當(dāng)起到至關(guān)重要的作用;

(2)加強(qiáng)現(xiàn)場的監(jiān)測工作。當(dāng)監(jiān)測值超過報(bào)警值時(shí)即時(shí)通知設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理單位，分析原因，采取措施，防止事故的發(fā)生;

(3)建筑基坑的安全維護(hù)，不僅需要從技術(shù)措施嚴(yán)格把關(guān)，而且一定得從施工管理人員的意識上敲響警鐘。一再發(fā)生的基坑事故提醒我們，嚴(yán)格正確的技術(shù)措施和規(guī)范管理才是建筑基礎(chǔ)安全施工的有力保障。

[1]賀鐵軍．某基坑邊坡坍塌事故分析[J］．工程質(zhì)量，2007，27(7):60－63

[2]李宏偉，王國欣．某地鐵站深基坑坍塌事故原因分析與建議[J］．施工技術(shù)，2010，39(3):56－62

[3]黃海松，李原，李瑩．某基坑坍塌事故處理與研究[J］．四川建筑，2009，29(2):118－112

[4]劉宗仁．基坑工程[M］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008