盱眙某大面積深基坑坍塌分析與處理

李 書 波

(南京市測繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210019)

盱眙某大面積深基坑坍塌分析與處理

李 書 波

(南京市測繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210019)

介紹位于老粘性土場地中深基坑險情的工程實例，針對該工程實施過程中出現(xiàn)的險情，分析了險情產(chǎn)生的原因，并提出有效的處理措施，保證了基坑工程后續(xù)工況的安全穩(wěn)定，最后對老粘性土中基坑工程的設計施工提出一些建議，以期在該土質(zhì)條件下基坑工程的設計與施工更為合理與安全。

老粘性土，深基坑，險情分析

隨著城市化及經(jīng)濟的發(fā)展，地下空間開發(fā)蓬勃發(fā)展，深基坑開挖與支護得到了前所未有的發(fā)展。但由于各地的地質(zhì)條件差異較大，基坑工程多因素的不確定性和干擾性，再加上基坑施工管理不夠規(guī)范，各種地質(zhì)條件下的基坑工程事故時有發(fā)生，造成巨大經(jīng)濟損失，同時延誤了工程的建設工期[1,2]。

江蘇北部某地區(qū)為老粘性土分布區(qū)，此類土特性如下[3,4]：

1)一般分布在河流高階地，沉積于第四紀晚更新世(Q3)及其以前的粘性土，其礦物成分主要為石英、長石，但也含有較多的高嶺土、伊利石、云母和一定數(shù)量的蒙脫石，具親水性，有一定的膨脹—收縮潛勢。

2)在力學特性上，其是一種高度超固結(jié)裂隙粘土，自然條件下呈堅硬或硬塑狀態(tài)，一般具有較高的強度和較低的壓縮性，在排水條件下具有峰值強度后應變軟化的特征。

本文介紹該地區(qū)發(fā)生險情的某基坑工程實例，由于對險情處理及時，未對周邊環(huán)境產(chǎn)生破壞性后果，但對本工程施工進度產(chǎn)生一定影響。

1 工程概況

某擬建商業(yè)廣場項目分A區(qū),B區(qū)，其中A區(qū)包括兩棟26層高層建筑、六棟3層商業(yè)用房，場地范圍內(nèi)滿堂設置2層地下室，框剪結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)。基坑東西方向長約205 m，南北向?qū)挾燃s為128 m，開挖面積約25 800 m2，支護周長約660 m，開挖深度7.7 m～10.9 m。

1.1周邊環(huán)境

基坑平面周邊環(huán)境見圖1，具體如下：

1)北側(cè)：距離紅線約6 m，外側(cè)為盱眙大劇院用地；2)南側(cè)：距離紅線約6 m，外側(cè)為東湖城市主干道；3)東側(cè)：距離紅線約15 m，外側(cè)為南湖路主干道；4)西側(cè)：為該項目的B地塊用地，其施工預計在A地塊地下結(jié)構(gòu)全部出±0.000后開始。

1.2工程地質(zhì)條件

場地地勢東高西低，高差約3.0 m，屬于淮河沖積平原地貌單元。根據(jù)勘察報告，該場地土層描述及主要土層物理力學參數(shù)見表1[5]。

表1 土層物理力學指標

本場地未見孔隙水及上層滯水，地下水類型主要為微承壓水，賦存于④層粘土上部所含較多砂礓碎石土層。勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深約5 m，標高約38 m(黃海高程)。地下水位隨季節(jié)變化。地下水補給主要為降雨入滲、河渠滲漏和相鄰含水層的的補給等，排泄途徑主要為地下徑流及居民用水。

2 支護結(jié)構(gòu)設計

2011年4月建設單位在未對本工程進行基坑支護專項設計的情況下開始土方開挖，至4月底基坑東側(cè)、南側(cè)已開挖至-8.000，西側(cè)作為出土口土方基本未開挖，開挖后的邊坡未采取任何處理措施，見圖2。

2011年5月初，相關(guān)人員意識到基坑開挖至坑底施工地下結(jié)構(gòu)底板期間為即將到來的梅雨期，考慮到邊坡不采取任何保護措施，將可能對周邊環(huán)境及坑內(nèi)作業(yè)人員產(chǎn)生嚴重安全隱患，建設單位決定對基坑進行專項支護設計。

根據(jù)基坑開挖現(xiàn)狀，場地工程地質(zhì)及環(huán)境條件，整體采用放坡土釘墻的支護形式，具體如下：

1)東側(cè)：挖深10.2 m，上部6.7 m結(jié)合現(xiàn)狀1∶1放坡，坡面掛網(wǎng)噴漿，下部3.5 m按照1∶0.3放坡并設置3排土釘，面層厚度80 mm。

2)南側(cè)、北側(cè)：在現(xiàn)狀坡體的基礎(chǔ)上采用1∶0.5二級放坡土釘墻支護形式，豎向設置6排土釘，坡面掛網(wǎng)噴漿，面層厚度80 mm。

3)西側(cè)：該側(cè)由于地勢較低，挖深7.7 m，采用1∶0.5一級放坡土釘墻，豎向設置4排土釘，坡面掛網(wǎng)噴漿，面層厚度80 mm。

3 險情原因分析及處理

截至2011年6月底，基坑東側(cè)、南側(cè)東段已開挖區(qū)段，僅對坡體表面進行掛網(wǎng)噴漿；基坑南側(cè)西半部分開挖深度較淺區(qū)段未進行任何處理；前期未開挖的基坑北側(cè)按設計要求施工土釘。

7月初連續(xù)陰雨天氣，7月7日基坑東側(cè)及南側(cè)邊坡發(fā)生大范圍的坍塌，見圖3。其中，基坑東側(cè)出現(xiàn)整體滑坡；南側(cè)東段局部坍塌；南側(cè)西段開挖深度較小且坡體未經(jīng)任何處理區(qū)段坡體被嚴重沖刷。

由于結(jié)構(gòu)調(diào)整，北側(cè)原設計二級放坡土釘墻不能實施，現(xiàn)場在未與設計人員溝通情況下將二級土釘墻變更為一級土釘墻并將下部坡體坡率由1∶0.5調(diào)整為1∶0.2。在開挖至距離坑底標高剩余1.0 m時再次因為結(jié)構(gòu)調(diào)整，北側(cè)邊坡坡腳未作任何處理條件下暫停施工。11月17日～18日再降大雨，雨后發(fā)現(xiàn)北側(cè)約20 m范圍內(nèi)坡腳在雨水浸泡下出現(xiàn)裂縫滑動趨勢，圍墻外出現(xiàn)較大裂縫且局部出現(xiàn)下沉。

3.1原因分析

根據(jù)本工程開挖過程，結(jié)合基坑的支護形式，分析發(fā)生滑塌的原因為：

1)土質(zhì)原因。

基坑開挖深度范圍內(nèi)主要由超固結(jié)的老粘性土組成，土中含有較多的高嶺土等親水礦物，具有干縮—濕漲的潛勢及應變軟化特性，天然強度高，但開挖暴露后，裂隙張開，水體侵入等將使裂隙急劇擴大，土體迅速軟化。

2)施工原因。

在無任何防護措施的情況下，基坑一次性開挖至-8.0 m，邊坡卸荷過快，且從基坑開挖至基坑坡面處理無防護暴露時間較長，土體內(nèi)部產(chǎn)生大量卸荷裂隙和收縮裂隙，土質(zhì)變化強度衰減，并為雨水浸入創(chuàng)造了條件。

基坑支護原設計中考慮基坑邊坡長時間暴露，支護形式采用土釘墻，而施工現(xiàn)場考慮到施工工期及施工難度問題，上部9 m長土釘用3 m長鋼管代替，且采用擊入式施工，擊入后未對鋼管進行注漿處理，為水體滲透提供了條件，且噴漿厚度未能達到設計要求。局部場地空間與設計不符區(qū)段任意改變設計條件，更有局部挖深較小區(qū)段坡面未經(jīng)任何處理。

3)天氣因素。

基坑發(fā)生坍塌險情期間均為陰雨天。長期的陰雨天氣，雨水從坡體裂隙滲入，加速裂隙的發(fā)育和土體的軟化；坡腳在雨水的長期浸泡下坡腳土體軟化。

4)重視不足。

現(xiàn)場管理及施工各方，對老粘性土的工程的特性沒有正確全面的認識，過度的信任老粘性土的高強度，沒有意識到此類土在干濕交替下土體強度的衰減，未及時將積水排除或坡體滲漏水部位進行修補。

3.2險情處理

險情發(fā)生后，為防止事態(tài)繼續(xù)擴大，迅速采取應急搶險補救措施，具體如下：

1)坍塌嚴重區(qū)段或者周邊有需要重點保護的建構(gòu)筑物位置立即采用彩條布將滑坡體封閉，防止雨水進一步?jīng)_刷坡體、浸泡坡腳；天氣轉(zhuǎn)晴后在未進行補救區(qū)段仍先采用彩條布覆蓋，防止暴曬后土體干縮進一步影響坡體穩(wěn)定。

2)為防止清理坡腳坍塌土體時進一步滑動，先在坡腳設置槽鋼后再行清理坡腳，并在滑坡體前緣設置砂袋反壓，在雨水停止24 h內(nèi)設置完畢。

3)坡體處理后對坡面進行掛網(wǎng)噴漿，并在坡體擾動土中設置注漿花管，增加坡體的整體穩(wěn)定性。

由于采取處理措施及時，坡體未進一步發(fā)生坍塌，對周邊道路、建筑物等未造成嚴重影響，目前該基坑已經(jīng)施工回填完畢。

4 結(jié)語

1)滑坡坍塌段采用坡腳加固與修復坡體設置注漿花管的處理方式是有效的。

2)老粘性土基坑施工時應重視兩個方面：一方面應控制每次開挖高度和暴露時間，使得土體盡量保持天然含水量，減小干縮裂隙發(fā)育；另一方面應注意水對邊坡穩(wěn)定性的危害，及時做好雨水及其他水體的防排措施，減小水體對邊坡體的軟化影響。

3)正確認識老粘性土的高強度及破壞模式。老粘性土在未經(jīng)擾動的情況下，確實具有較高的強度和較低的壓縮性，但在開挖卸荷、浸泡、干裂等外界條件影響下，其強度將急劇衰減，而在結(jié)構(gòu)破壞、干濕交替變化后殘余強度又是極低的。老粘性土邊坡破壞是從表層淺部的土塊干縮—濕漲形成的裂隙面的崩落、滑塌開始的。

4)工程計算時應根據(jù)具體施工條件慎重選用抗剪強度指標，文獻[6]建議邊坡計算時原狀試樣測定的土體粘聚力c值應乘以0.3～0.6的折減系數(shù)，對重要或永久性的老粘性土邊坡應對其應變軟化性能及長期強度作專門測試。

[1] 唐業(yè)清，李啟民.基坑工程事故分析與處理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

[2] 唐傳政，朱蘭萍.基坑工程設計中的一些問題探討[J].西部探礦工程,2003,28(3):64-92.

[3] 司馬軍，劉祖德.老粘性土中某噴錨滑坡事故的分析與處理[J].巖土力學,2003,5(10):854-857.

[4] 王珍菊.老粘性土場地深基坑工程的施工探討[J].山西建筑,2010,36(6):80-82.

[5] 淮安市建筑設計研究院有限公司.盱眙五洲國際廣場巖土工程勘察報告[R].淮安,2010.

[6] DB 42/159—1998,湖北省深基坑工程技術(shù)規(guī)程[S].

AnalysisandtreatmentforcollapseofadeepfoundationpitinXuyi

LiShubo

(NanjingInstituteofSurveying,Mapping&GeotechnicalInvestigationCo.,Ltd,Nanjing210019,China)

An engineering project is introduced to show the dangerous situation of deep foundation pit in old clay. The causes of dangerous situation are analyzed and efficient counter measures are proposed to make sure the safety and stability of the deep foundation pit. A summary on the main concerns in old clay deep foundation pit is made, which can help decrease the engineering accident in this kind of deep foundation pit.

old clay, deep foundation pit, dangerous situation analysis

TU434

A

1009-6825(2017)27-0074-03

2017-07-14

李書波(1981- )，男，工程師，注冊土木工程師(巖土)，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師