揚州某基坑支護失穩原因分析與處理措施

胡峰華 趙 松 陶 鵬

江蘇省工程勘測研究院有限責任公司

1 引言

鋼板樁是一種邊緣帶有聯動裝置，且這種聯動裝置可以自由組合以便形成一種連續緊密的擋土或者擋水墻的鋼結構體，在基坑支護中廣泛應用，具有強度高、防水性能好、容易打入堅硬土層、可多次重復使用、施工速度快等優點。本文就揚州老黏土地區某鋼板樁支護的質量事故進行了分析，并提出搶險補救措施，同時對鋼板樁在揚州老黏土地區施工過程中出現的質量問題做個總結并提出預防措施。

2 工程概況

某項目基坑長350.00m，寬310.00m，深5.80m。基坑北側、東側均具有放坡條件且周邊無任何地上地下管線及建（構）筑物，基坑支護采用二級放坡支護；基坑南側臨近現狀道路、西側距坡頂3m 布置一條施工道路，均不具備放坡條件，采用鋼板樁垂直支護。設計計算超載：基坑邊3.00m 以內附加荷載10.00kPa，3.00m 以外附加荷載30.00kPa.。基坑安全等級為二級，工程重要性系數γ取1.0。基坑開挖降雨后西側邊坡中部出現失穩。

3 場地工程地質條件

3.1 場地地層概況

根據勘察報告，40.00m 深度范圍內所揭示的地層均為第四紀松散堆、沉積物，按成因類型、土質特征分為9層，自上而下分述如下。

3.2 場地水文地質條件

勘察表明，①層素填土及耕作土含較多孔隙及縫隙，具有一定透水性；②、③、④層粉質黏土上部由于受人類活動自然因數的影響較大，易產生裂隙、孔隙，具有一定的透水性，構成場地上層滯水含水層。④層下部、⑤層粉質黏土、黏土構成含水層的隔水底板。

勘察期間，地下水穩定水位埋深0.15m~0.25m。根據場地區域水文地質資料，地下水位隨季節變化而變化，變化的幅度在0.84m~2.15m左右。

3.3 基坑支護設計參數

表1 基坑支護設計參數表

4 西側邊坡支護設計參數及施工概況

4.1 西側邊坡支護設計參數

根據場地地層情況及基坑周邊環境，西側邊坡無法放坡，且坡頂布置一條施工道路，對變形控制要求較高，故采用鋼板樁垂直支護。設計參數如下。

①鋼板樁：型號為Ⅳ拉森鋼板400×170×15.5，樁長12.00m，嵌固深度為6.20m。

②圍檁：型號為H400×400×13×21。

③監測項目：根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120—2012）[1]、《建筑基坑工程監測技術標準》（GB 50497—2019）[2]，按照二級基坑支護監測要求，監測內容包括:坡頂、樁頂水平位移和垂直位移、地面沉降監測。

④其他施工要求：做好基坑周邊防排水工程，嚴禁大量水滲入邊坡土體中。

圖1 西坡支護剖面圖

4.2 施工情況

在施工過程中，施工單位未在坡頂設置排水溝，只在坡頂設了一道擋水墻。基坑開挖至基底設計標高后，坡體暫時處于穩定狀態。在完成基槽開挖后，遇一場大雨，鋼板樁發生向坑內傾倒，如圖2。

圖2 西側邊坡傾倒圖

4.3 基坑監測情況

監測工作于2019年11月10日開始，根據基坑開挖情況完成的各監測點的布設，于12月7日對各監測點進行了第18次觀測，根據測量數據分析，西側樁頂WY33 號點水平位移變形速率為6.1mm/d，已超報警值，第一次報警；12月12日持續降雨，于12月13日對各監測點進行了第24次觀測，根據測量數據分析，WY33號點單日變形量水平位移為146mm，垂直位移為26.38mm，水平位移累計變形量已達153mm，超報警值，第二次報警。

5 事故原因分析

事故發生后，經過現場踏勘調查分析后認為，造成邊坡失穩主要有以下四個原因。

5.1 施工原因

（1）施工單位為了加快工期、節約成本，未按設計要求施工坡頂排水溝。基坑支護設計需要對基坑周邊環境做好調查，尤其是地上與地下給、排水系統[3]。或者不根據場地實際情況，只做地面硬化及擋水墻。本次事故原因是由于大量的雨水通過硬化路面的裂縫滲入鋼板樁施工時導向槽的回填土中，浸水后水土壓力加大，造成鋼板樁產生較大的水平位移。

（2）施工單位未按設計要求在坡頂設置限位墩，重型渣土車靠近坡頂行走，產生的振動導致坡頂的硬化路面破裂，形成了地表水下滲的通道。

（3）產生邊坡失穩的部位地勢低洼，降雨后大量雨水匯聚于此，坡頂設置的擋水墻阻擋了地表水的排泄。

（4）鋼板樁施工時開挖的導向槽太深，回填土沒有分層壓實，填土間縫隙成為地表水的下滲通道。

5.2 地質原因

老黏土具有“遇水變軟、失水變硬”的工程特性[4]，在鋼板樁施打的過程中，在鋼板樁的側壁處形成豎向的縫隙，地表水進入縫隙后浸泡老黏土，土的抗剪強度會急劇降低，造成邊坡的失穩。

5.3 設計原因

在挖基坑的過程中，支護結構的較大位移一般發生在基坑的最長邊，且為跨中部位，短邊的位移相對較小，尤其基坑端部拐角部位，位移最小。上述現象表明基坑具有明顯的空間效應，基坑短邊的空間作用較小，長邊的空間作用較大，故叫作“長邊效應”[5]。基坑西側邊坡設計時未考慮基坑的“長邊效應”，設計時未采取中部加強措施。

5.4 管理原因

（1）施工單位管理不到位，沒有安全意識，認為基坑淺，土質好，就偷工減料，施工過程中不按設計圖紙施工，質檢人員沒有盡職，在關鍵部位沒有把好關，導致支護體系強度不足。

（2）監理單位應對工程質量嚴格把關，尤其在排水工程的關鍵工序中應起到監管作用。

（3）建設單位管理混亂，對深基坑危大工程的重要性認識不足。為了保工期，默許施工單位偷工減料。

6 事故處理

事故發生后，施工單位啟動應急預案，在確定沒有人員傷亡和財產損失的情況下，迅速地降低坡頂土方高度，減小其對鋼板樁的側壓力，同時會同建設方、監理、基坑設計人員到現場進行研究，通過各方意見確認了如下加固措施。

（1）樁頂開裂部位土方全部挖除，挖除深度為2.00m，挖除寬度為2.80m，土方挖除長度同鋼板樁長度。

（2）挖除部位底部和側面表面做砼硬化處理，側面做成斜坡，在鋼板樁上開洞作為泄水孔能及時排除雨水。

（3）斜坡頂設置止水坎和防護欄桿。

（4）鋼板樁在坑底部位設置長方形限位墩抵住鋼板樁同時可防止雨水通過樁與土的縫隙滲透進地基土中。

通過采取以上處理措施，支護系統得以加固，在后期使用期間，雖經歷多次降雨未再出現邊坡的失穩。

圖3 西側邊坡處理示意圖

7 結束語

本文主要從揚州老黏土地區基坑出現邊坡失穩的問題進行思考，通過現場邊坡失穩部位、地層情況及周邊環境綜合分析，以理論和經驗相結合，推測出基坑邊坡失穩原因，有針對性地提出合理有效地處理措施，并取得較好的效果，保證了基坑工程的安全且使工程順利地開展，為今后類似工程提供了參考和思路。