李 書 波

(南京市測(cè)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(cè)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(chǎng)地中深基坑險(xiǎn)情的工程實(shí)例，針對(duì)該工程實(shí)施過程中出現(xiàn)的險(xiǎn)情，分析了險(xiǎn)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(duì)老粘性土中基坑工程的設(shè)計(jì)施工提出一些建議，以期在該土質(zhì)條件下基坑工程的設(shè)計(jì)與施工更為合理與安全。

老粘性土，深基坑，險(xiǎn)情分析

隨著城市化及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下空間開發(fā)蓬勃發(fā)展，深基坑開挖與支護(hù)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(shí)有發(fā)生，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)延誤了工程的建設(shè)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(jì)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(shì)。

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

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

1 工程概況

某擬建商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)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(chǎng)地范圍內(nèi)滿堂設(shè)置2層地下室，框剪結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)。基坑?xùn)|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(hù)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(xiàng)目的B地塊用地，其施工預(yù)計(jì)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(chǎng)地地勢(shì)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(bào)告，該場(chǎng)地土層描述及主要土層物理力學(xué)參數(shù)見表1[5]。

表1 土層物理力學(xué)指標(biāo)

本場(chǎng)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?？辈炱陂g地下水穩(wěn)定水位埋深約5 m，標(biāo)高約38 m(黃海高程)。地下水位隨季節(jié)變化。地下水補(bǔ)給主要為降雨入滲、河渠滲漏和相鄰含水層的的補(bǔ)給等，排泄途徑主要為地下徑流及居民用水。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2011年4月建設(shè)單位在未對(duì)本工程進(jìn)行基坑支護(hù)專項(xiàng)設(shè)計(jì)的情況下開始土方開挖，至4月底基坑?xùn)|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(shí)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(hù)措施，將可能對(duì)周邊環(huán)境及坑內(nèi)作業(yè)人員產(chǎn)生嚴(yán)重安全隱患，建設(shè)單位決定對(duì)基坑進(jìn)行專項(xiàng)支護(hù)設(shè)計(jì)。

根據(jù)基坑開挖現(xiàn)狀，場(chǎng)地工程地質(zhì)及環(huán)境條件，整體采用放坡土釘墻的支護(hù)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(shè)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(jí)放坡土釘墻支護(hù)形式，豎向設(shè)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(shì)較低，挖深7.7 m，采用1∶0.5一級(jí)放坡土釘墻，豎向設(shè)置4排土釘，坡面掛網(wǎng)噴漿，面層厚度80 mm。

3 險(xiǎn)情原因分析及處理

截至2011年6月底，基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè)東段已開挖區(qū)段，僅對(duì)坡體表面進(jìn)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(jìn)行任何處理；前期未開挖的基坑北側(cè)按設(shè)計(jì)要求施工土釘。

7月初連續(xù)陰雨天氣，7月7日基坑?xùn)|側(cè)及南側(cè)邊坡發(fā)生大范圍的坍塌，見圖3。其中，基坑?xùn)|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(yán)重沖刷。

由于結(jié)構(gòu)調(diào)整，北側(cè)原設(shè)計(jì)二級(jí)放坡土釘墻不能實(shí)施，現(xiàn)場(chǎng)在未與設(shè)計(jì)人員溝通情況下將二級(jí)土釘墻變更為一級(jí)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(biāo)高剩余1.0 m時(shí)再次因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)調(diào)整，北側(cè)邊坡坡腳未作任何處理?xiàng)l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(dòng)趨勢(shì)，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(hù)形式，分析發(fā)生滑塌的原因?yàn)椋?/p>

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(shì)及應(yīng)變軟化特性，天然強(qiáng)度高，但開挖暴露后，裂隙張開，水體侵入等將使裂隙急劇擴(kuò)大，土體迅速軟化。

2)施工原因。

在無任何防護(hù)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(hù)暴露時(shí)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(qiáng)度衰減，并為雨水浸入創(chuàng)造了條件。

基坑支護(hù)原設(shè)計(jì)中考慮基坑邊坡長時(shí)間暴露，支護(hù)形式采用土釘墻，而施工現(xiàn)場(chǎng)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(duì)鋼管進(jìn)行注漿處理，為水體滲透提供了條件，且噴漿厚度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。局部場(chǎng)地空間與設(shè)計(jì)不符區(qū)段任意改變?cè)O(shè)計(jì)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(xiǎn)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(chǎng)管理及施工各方，對(duì)老粘性土的工程的特性沒有正確全面的認(rèn)識(shí)，過度的信任老粘性土的高強(qiáng)度，沒有意識(shí)到此類土在干濕交替下土體強(qiáng)度的衰減，未及時(shí)將積水排除或坡體滲漏水部位進(jìn)行修補(bǔ)。

3.2險(xiǎn)情處理

險(xiǎn)情發(fā)生后，為防止事態(tài)繼續(xù)擴(kuò)大，迅速采取應(yīng)急搶險(xiǎn)補(bǔ)救措施，具體如下：

1)坍塌嚴(yán)重區(qū)段或者周邊有需要重點(diǎn)保護(hù)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(jìn)一步?jīng)_刷坡體、浸泡坡腳；天氣轉(zhuǎn)晴后在未進(jìn)行補(bǔ)救區(qū)段仍先采用彩條布覆蓋，防止暴曬后土體干縮進(jìn)一步影響坡體穩(wěn)定。

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

3)坡體處理后對(duì)坡面進(jìn)行掛網(wǎng)噴漿，并在坡體擾動(dòng)土中設(shè)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(shí)，坡體未進(jìn)一步發(fā)生坍塌，對(duì)周邊道路、建筑物等未造成嚴(yán)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(fù)坡體設(shè)置注漿花管的處理方式是有效的。

2)老粘性土基坑施工時(shí)應(yīng)重視兩個(gè)方面：一方面應(yīng)控制每次開挖高度和暴露時(shí)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(yīng)注意水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的危害，及時(shí)做好雨水及其他水體的防排措施，減小水體對(duì)邊坡體的軟化影響。

3)正確認(rèn)識(shí)老粘性土的高強(qiáng)度及破壞模式。老粘性土在未經(jīng)擾動(dòng)的情況下，確實(shí)具有較高的強(qiáng)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(qiáng)度將急劇衰減，而在結(jié)構(gòu)破壞、干濕交替變化后殘余強(qiáng)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(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)具體施工條件慎重選用抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，文獻(xiàn)[6]建議邊坡計(jì)算時(shí)原狀試樣測(cè)定的土體粘聚力c值應(yīng)乘以0.3～0.6的折減系數(shù)，對(duì)重要或永久性的老粘性土邊坡應(yīng)對(duì)其應(yīng)變軟化性能及長期強(qiáng)度作專門測(cè)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(shè)計(jì)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(xué),2003,5(10):854-857.

[4] 王珍菊.老粘性土場(chǎng)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(shè)計(jì)研究院有限公司.盱眙五洲國際廣場(chǎng)巖土工程勘察報(bào)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(cè)土木工程師(巖土)，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師