某基坑工程事故的原因分析及加固處理措施

王德意，王金鳳，盧鎮(zhèn)文

（1.珠海大橫琴投資有限公司，廣東 珠海 519000；2.珠海市燃?xì)夤こ萄芯吭O(shè)計有限公司，廣東 珠海 519000；3.國網(wǎng)長沙供電公司，湖南 長沙 410100）

1 工程概況

某大型基坑工程位于深圳市南山區(qū)，基坑的西側(cè)與北側(cè)均臨現(xiàn)狀市政道路，南側(cè)為正在運行的鐵路，南側(cè)及東北向臨規(guī)劃地鐵線路?；娱_挖深度約為15.25m，基坑支護(hù)周長約1000m?；悠矫嫒鐖D1所示。

圖1 基坑平面布置示意圖

2 地質(zhì)條件

場地為原填海區(qū)域，原始地貌為海岸灘涂，后經(jīng)人工回填成陸地，工程地質(zhì)水文條件復(fù)雜，含深厚淤泥層。土質(zhì)不均勻，呈流塑狀，有球狀風(fēng)華殘留體存在，容易引起不均勻沉降，同時首層土含有大量填石，均屬不穩(wěn)定土體，其工程地層如下：第四系人工填土層、第四系海相沉積層、第四系沖洪積地層以及第四系殘積層。下伏基巖為加里東期混合花崗巖。場地地層巖性分述如下：第四系人工填土層（Qml）、第四系海相沉積層（Qm）、第四系沖洪積地層（Q3al+pl）以及第四系殘積層（Qel）。下伏基巖為加里東期混合花崗巖（Mγ53）。

3 水文條件

地下水類型主要分為孔隙水、基巖裂隙水兩類。第四系孔隙水主要賦存于人工填土層、海相沉積淤泥質(zhì)細(xì)砂層、沖洪積含粘性土砂層中，其次賦存于沖洪積含砂粘性土等其他粘性土層。地下水位與周邊河水及海水存在水力聯(lián)系，含砂層結(jié)構(gòu)松散，自穩(wěn)性差。

4 原設(shè)計及事故情況

由于基坑距離規(guī)劃地鐵線位較近，錨索打設(shè)長度較大，為避免對后期地鐵盾構(gòu)開挖的影響，節(jié)約投資與工期，靠近規(guī)劃地鐵線路側(cè)采用可回收錨索，其余均為普通錨索。為掌握基坑開挖對周邊土體及深層土體的位移情況，錨索預(yù)應(yīng)力情況，設(shè)計時加強了對可回收式錨索段的監(jiān)測要求。原設(shè)計支護(hù)采用φ1.0m@1.6m灌注樁+φ1.0m旋噴樁止水+4道錨索維護(hù)結(jié)構(gòu)。具體標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)斷面如圖2所示。

圖2 基坑標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)斷面圖

險情發(fā)生前，基坑已開挖至第四道錨索標(biāo)高處，基坑?xùn)|南側(cè)（采用可回收式錨索）支護(hù)段中部突發(fā)基坑滑坡險情，首先發(fā)現(xiàn)可回收式錨索錨頭開始崩落，緊接著局部腰梁掉落，錨索松弛，最后支護(hù)樁折斷并伴有異常聲響，基坑出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。整個過程持續(xù)不足40s，產(chǎn)生滑坡面積約5000㎡，所幸無人員傷亡和機(jī)械損壞。

5 主要原因分析

圖3 基坑險情現(xiàn)場

根據(jù)基坑險情發(fā)生過程資料、現(xiàn)場實際調(diào)查情況結(jié)合原設(shè)計圖紙資料分析，導(dǎo)致本次險情的原因主要如下。

5.1 可回收錨索錨具及錨索失效

回顧險情發(fā)生過程，首先是錨索錨頭錨具的脫落，導(dǎo)致錨索腰梁的掉落，從而錨索失效。同時根據(jù)對現(xiàn)場其它段已實施普通錨索及可回收式錨索現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，普通錨索無異?，F(xiàn)象，另一使用可回收式錨索段錨索錨頭錨具出現(xiàn)局部脫落現(xiàn)象（見圖4）。加之現(xiàn)場監(jiān)測單位巡查工作人員反饋，在夜間進(jìn)行巡查監(jiān)測時可聽到個別錨具松動的響聲，由此可見，可回收錨索錨具與本次險情存在著一定的關(guān)系。

圖4 現(xiàn)場已松弛的錨索錨具及已更換的錨具圖

5.2 荷載影響

基坑險情發(fā)生后，經(jīng)核實垮塌前基坑頂部堆載情況發(fā)現(xiàn)，垮塌段現(xiàn)場堆載過多，多數(shù)為建筑材料且距離基坑頂部較近（見圖5），同時基坑頂部及周邊工程錘擊樁基等大型施工機(jī)械動荷載的影響，在一定程度上可使土體中的剪應(yīng)力超過其抗剪強度，產(chǎn)生失穩(wěn)垮塌。

圖5 基坑頂部及周邊荷載情況

5.3 地質(zhì)、水文因素

本基坑處于深圳填海區(qū)，原始地貌為海岸灘涂，淤泥層分布因場地的不同而存在一定的差異，現(xiàn)有維護(hù)結(jié)構(gòu)計算采用朗金土壓力理論，假設(shè)維護(hù)結(jié)構(gòu)后為均質(zhì)無粘性土，現(xiàn)狀淤泥分布狀況與土壓力理論的假設(shè)存在較大的差異，同時險情發(fā)生時，正值雨季，地下水位的變化以及地下水受海水潮汐的影響，加之淤泥的流動和聯(lián)通性，上部及周邊荷載的增加，都將迫使淤泥向基坑大量涌進(jìn)，在一定程度上對維護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大壓力。

5.4 其它因素的影響

除了上述主要原因影響，設(shè)計時對可回收錨索的技術(shù)要求、錨索的監(jiān)測及張拉情況、錨索及灌注樁的施工質(zhì)量、土方開挖及第三方監(jiān)測情況等等都對基坑的安全性存在一定的影響。

6 應(yīng)急加固措施及效果

險情發(fā)生后，根據(jù)現(xiàn)場情況及對事故原因的分析，為了避免險情的進(jìn)一步擴(kuò)大，相關(guān)參見單位進(jìn)過討論研究制定了相應(yīng)的應(yīng)急及加固處理措施。

①及時封閉地表裂縫，地面設(shè)置擋水坎，設(shè)置安全警示范圍，修坡及坡面整理，對有條件的及時進(jìn)行土方反壓等；

②在清理后的放坡坡面上淤泥、淤泥質(zhì)土中打入一定數(shù)量的φ100mm，長3～4m的木樁，以利于臨時坡的穩(wěn)定；

③對于現(xiàn)場兩側(cè)尚未坍塌段，進(jìn)行支護(hù)樁的檢測，并加大監(jiān)測頻率，在進(jìn)行臨時土方反壓的同時，重新設(shè)置錨索腰梁，并對錨索重新張拉鎖定；

④對現(xiàn)場已坍塌段，在利用底部支護(hù)樁的同時，對邊坡進(jìn)行大坡率放坡支護(hù)，并對坡面進(jìn)行噴砼防護(hù)；

⑤對基坑周邊堆載進(jìn)行限制，控制在設(shè)計允許范圍內(nèi)，同時為避免振動對錨索的影響，主體結(jié)構(gòu)工程樁錘擊樁均調(diào)整為靜壓樁。

⑥加強對基坑的監(jiān)測。

上述處理措施實施后，基坑險情得到了有效的控制，在基坑后續(xù)開挖及主體結(jié)構(gòu)施工過程中，基坑均處于安全狀態(tài)，基坑穩(wěn)定性良好。

7 結(jié)語

根據(jù)本基坑事故原因的綜合分析，在復(fù)雜淤泥及淤泥質(zhì)土中，采用排樁+錨索的支護(hù)形式設(shè)計與施工時，應(yīng)汲取以下經(jīng)驗和教訓(xùn)。

圖6 加固處理措施及效果圖

①排樁+錨索的支護(hù)形式的破壞垮塌過程極為短暫，為脆性破壞，鑒于基坑計算理論、作用機(jī)理與不同類型錨索的施工工藝均與實際存在一定的差異和有待進(jìn)一步的實踐摸索，建議在深厚軟土地區(qū)采用本支護(hù)形式，特別當(dāng)采用可回收式錨索時，需加大安全儲備；

②排樁+錨索的支護(hù)形式中錨索錨具在整體體系中起著至關(guān)重要的作用，在設(shè)計、施工中應(yīng)給予足夠的重視；

③基坑頂部堆載及附近工程樁的施工形式，對基坑安全也產(chǎn)生一定的影響，基坑開挖是一個動態(tài)的過程，設(shè)計、施工和監(jiān)測單位，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場不同變化情況，信息互通及時聯(lián)動，合理選擇支護(hù)形式、施工工藝及一系列的動態(tài)調(diào)整措施；

④基坑險情發(fā)生后，在避免險情進(jìn)一步發(fā)展，及時封閉地表裂縫，地面設(shè)置擋水坎，設(shè)置安全警示范圍，修坡及坡面整理，對有條件的及時進(jìn)行土方反壓等是一些快速有效的臨時處理措施。