對綜合樓深基坑支護工程質量事故的分析

吳偉明

（廣東省 湛江市）

一、深基坑支護事故類別與原因

（1）支護結構整體失穩。常見的有兩種情況：一是支護結構頂部發生較大位移，嚴重向基坑內滑動或傾覆；二是支護樁底發生較大位移，樁身后仰，支護結構倒塌。

（2）支護結構斷裂破壞。

（3）基坑周圍產生過大的地面沉降，影響周圍建筑物、地下管線、道路的使用和安全，嚴重的造成破壞。

（4）基坑底部隆起變形。其后果一是破壞了坑底土體的穩定性，使坑底上體的承載力降低；二是造成基坑周圍地面沉降；三是當基坑內沒有內支撐時，坑底隆起造成支撐體系中的主柱上抬，破壞支撐體系。

（5）產生流砂。流砂可以發生在坑底，也可能出現在支護樁的樁體之間。出現流砂后，基坑周圍土隨水流失而造成災害。

2、基坑支護開挖事故的常見原因

（1）支護結構的強度不足，結構構件發生破壞。

（2）支護樁埋深不足。不僅造成支護結構傾覆或出現超常變形，而且會在坑底產生隆起，有的還出現流砂。

（3）支撐體系設計不合理。對帶有內支撐的基坑支護結構，由于支撐設置的數量、設置的位置不合理，或支撐設置、施加預應力不夠及時，支護結構變形很大而造成事故。

（4）基底土失穩。由于基坑開挖使支護結構內外土重量的平衡關系被打破，樁后土重超過坑底內基底土的承載力時，產生坑底隆起現象。如果支護采用的板樁強度不足，板樁的人土部分破壞，坑底土也會隆起。此外，當基坑底下有薄的不透水層，而且在其下面有承壓水時，基坑會出現由于土重不足以平衡下部承壓水向上的頂力而產生隆起。當抗底部為擠密的樁群時，孔隙水壓力不能排出，待基坑開挖后，也會出現坑底隆起。當抗底部為擠密的樁群時，孔隙水壓力不能排出，待基坑開挖后，也會出現坑底隆起。

（5）施工質量差與管理不善。諸如支護用的灌注樁質量不符合要求；樁的垂直度偏差過大，或相鄰樁出現相反方向的傾斜，造成樁體之間出現漏洞；鋼支撐的節點連接不牢，支撐構件錯位嚴重；基坑周圍亂堆材料設備，任意加大坡頂荷載；挖土方案不合理，不分層進行，一次挖至基坑底標高，導致土的重應力釋放過快，加大了樁體變形。

（6）不重視現場監測。決定基坑支護結構的安全因素很多，有許多是設計前不一定能估計到的，因此為了確保支護結構使用中的安全，重視現場監測，隨時掌握支護結構的變形與內力情況，采取必要的措施是十分重要的。不少支護結構失敗的實例證明，不重視場監測是重要原因之一。

（7）降水措施不當。例如在可能出現流砂的基坑采用明排水，導致流砂發生，周圍地面出現較大沉降；又如采用人工降低地下水位時，沒有采用回灌措施，保護鄰近建筑物而造成事故等。

（8）基坑暴露時間過長。大量實際數據表明，基坑暴露時間愈長，支護結構的變形也愈大，這種變形直到基坑被回填才會停止。所以在基坑開挖至設計標高以后，基礎的混凝土墊層應隨挖隨澆，快速組織施工，減少基坑暴露時間。

從造成基坑失穩、樁體斷裂、地表沉降及坑底隆起、管涌等事故的原因分析中可以得知，不合理的設計方案、不良的施工技術和施工管理是造成基坑事故的主要原因，但一個事故的出現往往是諸多不利因素的綜合表現。

二、深基坑支護事故常用處理方法

1、支擋法

當基坑支護結構出現超常變形或倒塌時，可以采用支擋法，加設各種鋼板樁及內支撐。加設鋼板與斷樁連接，可以防止樁后土體進一步塌方而危及周圍建筑物的情況發生；加設內支撐可以減少支護結構的內力和水平變形。在加設內支撐時，應注意第一道支撐應盡可能高；最下一道支撐應盡可能降低，僅留出灌制鋼筋混凝土基礎底板所需的高度。有時甚至讓在底部增設的臨時支撐永久地留在建筑物基礎底板中。

2、注漿法

當基坑開挖過程中出現防水帷幕樁間漏水，基坑底部出現流砂、隆起等現象時，可以采用注漿法進行加固處理，防止事態的進一步發展，俗話說"小洞不補，大洞吃苦"，一些大的工程事故都是由于在事故剛出現苗頭時沒有及時處理，或處理不到位造成的。注漿法還可以用作防止周圍建筑物，地下管線破壞的保護措施。總之，注漿法是近幾年來廣泛地用于基坑開挖中土體加固的一種方法。該法可以提高土體的抗滲能力，降低土的孔隙壓力，增加土體強度，改善土的物理力學性質。

注漿工藝按其所依據的理論可以分為滲入性注漿、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學注漿。

滲入性注漿所需的注漿壓力較大，漿液在壓力作用下滲入孔隙及裂隙，不破壞土體結構，僅起到充填、滲透、擠密的作用，較適用于吵土、碎石土等滲透系數較大的土。

劈裂注漿所需的注漿壓力較大，漿液在壓力作用下滲入孔隙及裂隙，不破壞土結構，僅起到充填、滲透、擠密的作用，較適用于砂土、碎石土等滲透系數較大的土。

劈裂注漿所需的注漿壓力較高，通過壓力破壞土體原有的結構，迫使土體中的裂縫或裂隙進一步擴大，并形成新的裂縫或裂隙，較適用于象軟土這樣滲透系數較低的土，在砂土上也有較好的注漿效果。

注漿法所用的漿液一般為在水灰比0.5左右的水泥漿中摻水泥用量10%～30%的粉煤灰。另外還可以采用雙液注漿，即用二臺注漿泵，分別注入水泥漿和化學漿液，二種漿液在管口三通處匯合后壓入土層中。

注漿法在基坑開挖中的應用有以下幾種用途：

（1）用于止水防滲、堵漏。當止水帷幕樁間出現局部漏水現象時，為了防止周圍地基水土流失，應馬上采用注漿法進行處理；當基坑底部出現管涌現象時，采用注漿法可以有效地制止管涌。當管涌量大不易灌漿時，可以先回填土方與草包，然后進行多道注漿。

（2）保護性的加固措施。當由監測報告得知由于基坑開挖造成周圍建筑物、地下管線等設施的變形接近臨界值時，可以通過在其下部進行多道注漿，對這些建筑設施采取保護性的加固處理。注漿法常用的加固方法之一。但應引起注意的是，注漿所產生的壓力會給基坑支護結構帶來一定的影響，所以在注漿時應注意控制注漿壓力及注漿速度，以防對基坑支護帶來新的危害。

（3）防止支護結構變形過大。當支護結構變形較大時，可以對支護樁前后土體采用注漿法。對樁后土體加固可以減少主動土壓力；對樁前土體的加固可以加大被動土壓力，同時還可以防止基坑底部出現隆起，增加基底土的承載能力。

3、隔斷法

隔斷法主要是在被開挖的基坑與周圍原有建筑物之間建立一道隔斷墻，該隔斷墻承受由于基坑開挖引起的土的側壓力，必要時可以起到防水帷幕的作用。隔斷墻一般采用樹根樁、深層攪拌標樁、壓力注漿等筑成，形成對周圍建筑物的保護作用，防止由于基坑的坍塌造成房屋的破壞。

4、降水法

當坑底出現大規模涌砂時，可在基坑底部設置深管井或采用井點降水，以徹底控制住流砂的出現。但采用這兩種方法時應考慮周圍環境的影響，即考慮由于降水造成周圍建筑物的下沉，地下管線等設施的變形，所以應在周圍設回灌井點，以保證不會對周圍設施造成破壞。

5、坑底加固法

坑底加固法主要是針對基坑底部出現隆起、流砂時所采取的一種處理方法。通過在基坑底部采取壓力注漿、攪拌樁、樹根樁及旋噴樁等措施，提高基坑底部土體的抗剪強度，同時起到止水防滲的作用。

6、卸載法

當支護結構頂部位移較大，即將發生傾覆破壞時，可以采用卸載法，即挖掉樁后一定深度內的土體，減小樁后主動土壓力。

該法對制止樁頂部過大的位移，防止支護結構發生傾覆有較大作用。但必須在基坑周圍場地條件允許的情況下才可以采用。

三、工程實例

1、背境資料

廣東省湛江市某綜合樓主樓20層，高約75m，設2層地下室，基坑開挖深度為10m左右。基坑場地土質差，基坑開挖深度范圍內均為雜填土、素填土、淤泥質土、淤泥質粉土，地下水位僅在地面以下0.91～1.80m。

該綜合樓基坑支護結構采用鉆孔灌注樁和鋼支撐作受力結構。鉆孔灌注樁直徑采用φ800mm，有效樁長 19m。鋼支撐采用φ609mm×10mm鋼管，在基坑東西向設置二層各3根水平支撐，同時，在四角各設置二層支撐。采用密排深層攪拌樁作為阻水帷幕，樁徑φ700mm,搭接200mm,有效樁長為18m。

該綜合樓西側臨某工業局大樓，東鄰緊靠某教育中心樓房。為了確保基坑開挖、基坑施工期間基坑及鄰近建筑物的安全，建設單位在基坑施工過程中采用了現場安全監測手段。

按照施工組織設計，基坑開挖先南后北。在基坑南部開挖至坑底-9.00m時，安全監測測得土體向基坑內側的最大水平位移達到57mm，超過報警值（40mm）。一天后，基坑南側支護樁半數出現橫向裂縫，鋼支撐與支護樁系梁連接件扭屈，支護樁連系梁斷縫，鋼支撐與支護樁連接件扭屈，支護樁連系梁斷裂，支護樁外側地面出現多條裂縫，地面裂縫最寬達到15mm左右，土層松動，局部塌陷，整個基坑南側出現倒塌的跡象。

（2）事故原因分析該基坑事故的主要原因是基坑支護設計方案欠妥，設計者對基坑周圍實際環境調查分析不夠，支護結構實際承受主動土壓力大于設計值，設計支護結構地面附加荷載考慮不全面，基坑南側鄰近有土建施工臨時設施房屋兩排，鋼材堆和加工區。

施工單位基坑開挖時違反了先撐后挖，分層開挖，支護樁附近留內壓土臺的施工原則，出現超挖、未撐就挖的現象，造成基坑卸載較快，基底回彈，支護變形過大。

鋼支撐施工時，施工單位未在支護樁預埋鐵件，用氣錘敲碎樁混凝土，使其主筋外露，焊接圍檁支架。因此損傷了支護樁的混凝土，結果支護變形增大，支護樁的裂縫均出現在受損的混凝土斷面附近。

鋼角支撐施工時，必須反復預加荷載，第一道和第二道鋼角支撐內力會重分布。而施工單位加了第二道角支撐時，第一道角支撐卸載，未即時補荷載，這樣支護變形，支護結構主要壓力集中作用在第二道角支撐上，第一道角支撐未起作用，第二道角支撐與支護樁連系梁連接件發生扭曲破壞。

（3）事故處理

根據安全監測數據，在基坑內分塊打墊層，以工程樁為支撐點在墊層內設置六根水平鋼支撐，在基坑底澆搗了一根混凝土大梁，把支護樁連接在一起，同時也作為六根水平鋼支撐點，基坑內還回填一部分挖土。在基坑南側外采用三排壓密注漿的方法，起了防水防滲和加固土層的作用。基坑內角支撐重新預加荷載，加固角支撐與支護樁連接件，基坑開挖施工靜停一個月，加強安全監測。

根據安全監測數據表明所用事故處理措施是正確的，基坑南側繼續施工未出現險情。

結束語

深基坑工程一定要從勘察、設計、施工、監測各方面綜合考慮，才能避免或減少安全質量事故的發生。

[1] GB50497-2009.建筑基坑工程監測技術規范[S].

[2] JGJ102-99.建筑基坑支護技術規程[S].