某深基坑險情分析與加固處理

陳 靜

(興化市建設工程質量檢測有限公司，江蘇 興化 225700)

0 前 言

為了節省土地，充分利用空間，城市建設開始向地下發展，導致基坑工程日益增多，促進了基坑支護技術的研究與發展，產生了新的支護型式、施工工藝，并出現了很多成功的案例。但由于多方面的因素，也出現了不少基坑工程的事故[1-4]。本文以南京市某基坑工程為例，分析了事故發生的原因，并提出了積極有效的處理辦法。由于該工程險情處理及時，未造成嚴重破壞性后果，其經驗教訓值得總結。

1 工程概況及地質條件

1.1 項目概況

擬建項目為一棟3～6層的商業綜合體，下設1層整體大底盤地下車庫。基坑面積約14 271.19 m2，周長達475.4 m，開挖深度4.75～7.75 m。基坑東側為城市主干道，地下室外墻距路芽約11 m；南側為城市主干道，地下室外墻距路芽約26 m；西側為住宅小區，建筑物距離地下室外墻最近約4.8 m，坑邊分布有市政管線；北側為住宅小區，建筑物距離地下室外墻最近約6.2 m，坑邊分布有市政管線。

1.2 工程地質概況

擬建場地地貌類型屬崗地及其邊緣，主要沉積的黏性土，根據本次勘探下伏基巖埋深在7～15 m。基坑開挖影響范圍內土層如下。①層素填土：灰-灰黃色，以軟塑狀粉質黏土為主，含少量的植物根莖及小碎石等，上部約20～30 cm耕土，其力學性質不均勻，結構松散，密實度差，堆填時間2～3年；②層粉質黏土：灰-灰黃色，軟-可塑，切面稍有光澤，含黑色鐵錳結核，干強度中，韌性中；③層粉質黏土：黃褐色，可塑-硬塑，含黑色鐵錳結核，稍有光澤，干強度高，韌性高；④層粉質黏土：黃褐色，軟-可塑，切面稍有光澤，含黑色鐵錳結核，干強度中，韌性中；⑤層粉質黏土：黃褐色，可塑-硬塑，含黑色鐵錳結核，稍有光澤，干強度高，韌性高；⑥層強風化泥質砂巖：磚紅色，風化強烈，巖芯呈碎塊狀局部呈黏土狀，螺紋鉆難鉆進，遇水軟化，為極軟巖，巖體破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。設計土層參數見表1。

表1 基坑支護結構設計土層參數一覽表

1.3 水文地質概況

擬建場地在勘察深度范圍內，地下水類型為孔隙潛水。潛水主要賦存于①層土中，大氣降水補給，排泄于大氣蒸發。勘察期間測得穩定水位埋深在1.04～1.15 m，初見水位埋深與穩定水位基本一致，據區域水位地質資料，該層地下水位變化幅度約1.0 m，近3～5年最高地下水位埋深位于地表下0.50 m。

1.4 支護結構設計

綜合基坑的周邊環境要求、地質條件以及基坑挖深，確定本工程的側壁安全等級為二級，重要性系數取1.0。基坑支護結構設計為變形控制要求高的西側、北側局部區段采用懸臂樁或樁錨支護，如圖1所示。其他區段采用土釘墻支護，如圖2所示。

1.5 事故險情介紹

設計單位于2017年4月根據勘察報告及結構圖紙進行了初步設計，此時基坑挖深為4.55～6.55 m，方案分別采用懸臂樁和土釘墻支護，由于南京地區土釘不能出紅線，而GFRP的抗剪強度相對較低，對相鄰地塊后期工程的實施影響不大，因此，土釘均采用GFRP土釘。甲方為了縮短工期，在該方案未報審的情況下開始施工。

圖1 樁錨支護段剖面圖

圖2 土釘墻支護段剖面圖

由于未辦理施工許可，項目停工。為了繼續施工，甲方要求設計單位將施工圖報審，審圖過程中發現勘察報告孔口高程與實際地面相差1 m，基坑挖深變為4.75～7.75 m，由于挖深較深處填土厚度也比較大，此時方案采用中部以北采用灌注樁+1層支撐的支護型式，中部以南仍采用放坡土釘。但由于部分支護結構已施工，且該方案不滿足甲方的造價和工期要求，設計單位根據現場實際情況及甲方要求進行調整并二次送審，此時在變形控制要求高的基坑北側HJ段采用樁錨的支護型式，而挖深最深的西北角FG段由于距離房子11.8 m，且該區段建筑物為半地下室，工程樁為管樁，FG段仍然采用土釘墻支護。

基坑由中部向北側開挖，施工過程中一直存在土方超挖、土釘施工跟不上挖土速度的情況。險情發生在開挖西北角FG段時，該段挖深7.75 m。在甲方搶工期的要求下，土方單位一挖到底，土方開挖當晚下了一場暴雨，暴雨過后西側已施工的EF段靠北區段、西北角FG段、北側GH段發生滑塌，滑塌長度北側約41 m、西側約45 m。且北側緊鄰坡頂的小區道路沿地下管線走向出現明顯裂縫，裂縫寬約25 mm。北側采用樁錨支護的HJ段則不受影響。

2 事故分析及處理措施

2.1 事故原因

1)土方嚴重超挖。超挖是這次事故的直接原因，FG段豎向共設置5層土釘，設計要求分層開挖。按照設計工況，整體穩定性安全系數計算如表2。

表2 分層開挖工況整體穩定性安全系數

規范規定安全等級為二級的土釘墻，整體穩定性安全系數不應小于1.3。

當一次開挖到底時，整體穩定性安全系數計算如表3。此時的安全系數遠小于規范要求。

表3 一次開挖到底整體穩定性安全系數

2)強降雨的作用。該側素填土為北側建筑物半地下室的回填土，結構松散，開挖后遇到強降雨，由于應力釋放和大氣降水的迅速浸入裂隙中，使裂隙急劇擴大，土的整體性質急劇破壞，使得土體強度急劇降低。

3)勘察資料不準確。根據勘察報告FG段地層為4.2 m厚的①層素填土，其下為②層粉質黏土，軟-可塑狀，根據現場開挖情況，西北角②層土質類似淤泥質粉質黏土，土層工程性質差。

4)土釘材料選取不適。GFRP由于其彈性模量較小，對邊坡的變形控制較差。且其抗剪強度低，對存在滑裂面的邊坡支護存在被剪斷的風險。該工程填土層深厚，結構松散，變形大，采用鋼筋(花管)土釘更合適。

2.2 事故處理措施

發現險情后，施工單位立即通知甲方和監理，并連夜組織挖機在坡腳回土反壓。險情發生的第二天早晨9:00，所有參建單位及專家討論處理措施。

根據現場實際開挖情況，針對西側、北側出現滑塌現象的EF、FG、GH段進行加固處理。

1)在坡腳采用土方進行反壓處理，防止產生二次滑坡。

2)對目前空鼓的掛網噴漿進行切割處理，對坡面進行修坡處理并及時噴射鋼筋混凝土面層。

3)在坡面電纜下方增設4排直徑80 mm、壁厚3.0 mm花管注漿，長度6.0 m，水平間距1.0 m，豎向間距0.80 m，梅花形布置(如遇與原有土釘有沖突，可適當調整豎向間距)，對原有松動土體進行加固處理，端部設置橫向加強筋，使其與鋼筋混凝土面層形成整體，具體型式見圖3。

4)在第3(4)排土釘坡面位置增設豎向直徑108 mm、壁厚4.0 mm錨管樁，間距1.0 m，長度9.0 m(6.0 m)，端部通過與面層鋼筋及加強筋與土釘進行焊接，形成整體。

6)對坡頂管線內積水進行疏排，同時根據填土分布情況在坡面填土下部增設泄水孔。對坡頂已產生裂縫進行灌縫處理。

7)土釘支護應嚴格按照分層開挖、順序施工的原則。

8)加強現場巡視及基坑監測，做到信息化施工。

圖3 加固處理圖

經過上述加固方案處理后，基坑邊坡的變形得到了控制，北側路面開裂寬度沒有再擴大， 達到了預期效果。

3 結 論

1)基坑工程雖為臨時性工程，但同時也是一項非常重要的巖土工程，一旦出現事故后，不僅經濟遭受損失，工期受到拖延，嚴重時更會威脅到群眾的生命安全，造成的后果十分嚴重。設計過程中一定要堅持安全第一的原則，不能為了迎合業主要求而冒風險。業主不能一味追求經濟效益和縮短工期，強令設計冒險。施工單位應按圖施工，不得心存僥幸。

2)在雨季施工且深度超過6 m的基坑應慎用土釘支護，若必須采用該支護型式，應做好坡頂擋水，并及時地封閉坡頂，必要時應加寬翻邊。

3)GFRP作為土釘用于基坑支護時，由于其彈性模量較小、抗剪強度較低，更適用于抗剪強度高的老黏土土層中。