某基坑支護事故分析處理及經驗教訓

唐大樂，謝汪洋，陳道政

（1.銅陵永昌工程咨詢管理有限公司，安徽 銅陵 244000；2.合肥工業大學土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009）

0 前言

就基坑而言，其本身就有一定的施工難度，外加如今建設規模不斷加大，而且對基坑支護這種臨時結構缺乏重視，導致坍塌事故時有發生。

本文通過對廣西一工程項目基坑支護事故進行原因分析，在解決問題的同時也為類似條件下基坑工程的設計、施工、使用方面提供經驗。

1 工程概況

1.1 地理位置

“霖峰壹號”項目用地位于廣西南寧市青秀區鳳嶺北,屬于城市中央居住區。項目用地呈不規整多邊形,整體狹長,中間有兩條規則路穿過,將用地分割為三塊,其中3#地塊總建筑面積59.3萬m2左右,包括4棟商業樓和9棟超高層住宅,建筑高度達144.5m～230m?；悠骄疃葹?5m,用以施工3層地下室，坑內結構采用支護樁預應力錨索體系,支護樁為800～1000樁徑的旋挖鋼筋混凝土灌注樁,錨索長度16m～25m不等。

1.2 地質條件

根據現場鉆孔資料、區域地質資料及附近地質調查,場地地基土層自上而下簡要敘述如下:素填土①層,棕色,稍濕,主要由粘性土、風化泥巖、粉砂巖組成,局部為建筑垃圾,結構松散,均勻性差。該層在擬建場地大部分分布,勘察揭露層厚為0.40m～32.40m;粉質黏土②層,灰色,硬塑為主,局部可塑狀，稍濕，主要成分是粉質黏土,局部相變為黏土或粉土,場地內層厚為0.40m～12.80m;黏土圓礫③層:灰黃色,中密,稍濕,級配良好,顆粒成分以石英、硅質巖為主,其間為粗砂和黏性土充填。該層局部分布于擬建場地,層厚約0.40m～3.00m;泥巖、粉砂質泥巖④層:青灰色泥質結構，稍濕，局部砂泥質結構，勘察揭露場地內層厚為0.50m～11.40m。具體物理力學指標見表1.

圖1 “霖峰壹號”項目3#地塊規劃平面圖

1.3 水文條件

地勘報告顯示地下水主要為上層滯水和基巖裂隙孔隙水。其中上層滯水主要賦存于素填土①層,主要來自大氣降水和地表水下滲,水量小,勘探期間在部分鉆孔有揭露,穩定水位埋深為1.00m～15.30m,易于疏排;基巖裂隙孔隙水主要賦存于粉砂巖、泥質粉砂巖④層,導致局部泥巖濕軟。大氣降水和同一含水層的側向共同補給,水量中等,稍有承壓性,總體向周邊低洼地勢排泄,穩定水位為2.20m～18.20m。

2 支護施工方案

2.1 施工步驟

本工程基坑支護結構施工步驟順序為支護樁施工——冠梁澆筑——第一排錨索土方挖掘——腰梁澆筑——第一排錨索施工（含齡期滿張拉）——第二排錨索土方挖掘——腰梁澆筑——第二排錨索施工。依次完成至基坑設計底標高，同時完成基坑頂部和基坑底部的排水系統以及基坑壁泄水孔布置。

土層物理力學性質指標 表1

圖2 支護結構部分平面圖

2.2 施工要點

2.2.1 土方開挖

在支護結構5～6.3m范圍內,應分層分段開挖,且每層開挖至當排錨(索)桿高度以下0.5m停止,嚴禁超挖；每段開挖長度不得超過15m;開挖出噴錨作業面后,立即進行支護作業,防止坑壁暴露時間過長導致土體松動引發坍塌事故。逐層開挖過程中下層土方應待上排支護結構達到設計強度70%方可進行。最后一層錨桿施工完,土建施工單位必須立即施工地下室墊層。土方開挖應嚴格按照制定的詳細挖土方案,間隔跳挖并嚴禁超挖。

2.2.2 鉆孔灌注樁(長螺旋樁)及冠梁施工

①本工程圍護樁采用鉆孔灌注樁,直徑800mm，樁間距為2m,局部根據場地實際情況可做調整,對某些地段樁施工中出現填土厚度比設計預定深度要深時,則應相應增加長度;鉆孔灌注樁樁身混凝土設計C30,樁頂應嵌入冠梁中100mm；樁身鋼筋籠采用焊接,主筋保護層厚度為50;樁位水平偏差不得大于50mm,垂直度偏差要求不得大于樁身長度的0.5%;

②冠梁施工時,樁頂應鑿至新鮮混凝土面,鋼筋按照設計要求露出一定長度，且保持光滑平直；澆注樁頂混凝土前,為保證樁與梁牢固連接，必須清理端部殘渣、浮土和積水等雜質；施工應嚴格按有關規范和規程進行,不允許出現樁身縮頸、裂縫、斷裂等現象。

2.2.3 預應力錨索施工

①預應力錨索鉆孔孔徑130mm，自由端及預留1.5m張拉部分采用20波紋管封閉。在無房屋或房屋基礎處可以采用濕法成孔工藝，其余采用干法；②錨索材料選用兩根1860級(1×7)S15.24鋼絞線,不允許出現搭接,沿錨桿軸線方向每隔1.5～2.0m設置一個定位支架。錨具為兩孔鎖口；③錨索張拉必須在錨固段強度大于10MPa后方可進行，下一層土方必須在錨索進行張拉錨固后才能開挖。

圖3 基坑樁、錨桿剖面圖

3 事故經過

本工程基坑支護施工自2014年5月開工至2015年8月完工歷時超過一年，經歷了14年的雨季和冬季，另外地塊西高東低，高差近12m，跨年施工加之施工單位按總包計劃分段施工，很大程度影響樁錨結構體系的完整性。從第1次到第11次基坑位移監測報告上數據分析來看，位移和速率基本上在設計要求范圍之內。但從第33次基坑位移監測報告上可以看出，位移開始增加，從36次到第43次基坑位移監測報告開始位移和下滑速率同時都在增加，過程中監測位移嚴重超限，導致8月30日中午12點部分基坑支護失穩垮塌，共12根支護樁在距基坑底部3m處斷裂，垮塌面積達到120m2，所幸沒有造成人員傷亡。部分事故現場圖如下。

4 事故處理

4.1 原因分析

圖4 局部柱間混凝土脫落、土坍塌

從2014年5月開始基坑支護施工到基坑垮塌歷時一年3個月，施工周期較長，環境因素影響很大。綜合歸納有以下幾點原因。

①設計原因：由于基坑支護工程本身就是臨時設施，待建筑主體工程完工后就失效報廢，建設方也不愿意投入更多資金，設計方考慮設計參數未必嚴格按照規范強條設計取值，安全系數大打折扣，結構安全性得不到正常保障。加之該地塊東西高差12m，支護樁、冠梁和錨索體系無法按照正常工況協同一致承受外力。

②工期影響：該工程地下室面積較大，工期較長，總包單位和基坑支護單位必須按照建設方要求完成作業，導致施工工序銜接矛盾，存在重復施工和返工的現象。另外基坑由于長時間暴露對土體本身的穩定也有很大的影響。

③地質原因：該地塊地質情況比較復雜，地層內不同類型土質相互滲透，構造復雜，有砂層和煤層分布增加了設計參數取值的難度和施工的難度。

④氣候的影響：南寧市地處北回歸線南側，屬于典型的亞熱帶季風氣候。氣候溫和，全年平均氣溫在21.6℃左右，冬季較短，最冷的1月平均12.8℃，夏季較長，最熱的7、8月平均28.2℃。炎熱潮濕是濕潤的亞熱帶氣候特征，年均降雨量達1304.2mm，平均相對濕度為79%，雨量充沛。相對而言，一般是夏季潮濕，而冬季稍顯干燥，春秋兩季氣候溫和，干濕季節分明，集中的雨季是在夏天。而基坑施工樁錨體系受力最大的時間正是大量降雨的7、8月份，又恰恰2015年正是北部灣臺風最多的一年，雨水遠遠超過往年，所以天氣對基坑失穩垮塌起了疊加的效應。

⑤施工工藝影響：施工單位在施工錨索鉆孔的過程中為方便施工采用水鉆施工工藝，結果導致土層內沙土流失嚴重，直接降低了預應力錨索和土壤之間的握裹力，從而影響了錨索的受力性能。

⑥周邊環境影響：基坑垮塌部位靠近榮和大地住宅圖，小區內道路緊貼基坑，車輛震動荷載也是影響基坑穩定的因素之一，住宅區地下室對錨索施工也造成了較大的影響。

4.2 解決措施

加固措施完成后，按照《建筑基坑支護技術規程》，統計基坑結構部分參數進行穩定性驗算，根據計算書荷載，抗拔，抗隆起驗算合格，措施有效。

5 經驗教訓

①基坑支護工程雖然是臨時建筑工程，但是一旦發生事故，會給當事人造成相當大的生命財產損失，同時也無法保證主體工程的順利進行，造成工期延誤。建設單位必須應高度重視，給予適當的經濟投入；設計單位要綜合考慮場地位置氣候、環境等可變因素以及主體工程工期的合理性來確定基坑支護的使用年限。

②施工單位在施工工藝的選擇上要深刻研究項目工程地質資料，對于沙土含量較高的土質應避免采用水鉆工藝，防止水土流失。

6 結語

基坑工程由于其自身復雜性和關鍵性的特征，存在著一定的施工風險，一旦出現事故將造成不可挽回的災難和損失。在解決“霖峰壹號”工程項目基坑支護局部坍塌事故時通過分析基坑施工中可能出現的問題，綜合考慮了內外在因素，提出合理的施工方案和意外處理應對措施，來以此引起各責任方廣泛重視并為防范其他類似事故發生提供參考。