游 灝

(廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院 福建廈門 361006)

深基坑上部放坡段事故分析與防治措施

游 灝

(廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院 福建廈門 361006)

隨著工程建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，深基坑支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)得到重視和有效控制，但深基坑上部放坡段(掛網(wǎng)噴漿支護(hù))常出現(xiàn)工程事故。文章以某工程事故為例，介紹了該工程在外部因素(強(qiáng)降雨)作用下放坡掛網(wǎng)噴漿段發(fā)生的坍塌事故，分析了事故發(fā)生的原因，闡述其處理措施，并基此提出類似工程今后防治措施，避免重蹈覆轍。

深基坑上部放坡段;事故分析;防治措施

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，高樓大廈不斷涌現(xiàn)，地下空間得到充分發(fā)展，從地下1層發(fā)展到地下6層，深基坑支護(hù)技術(shù)得到充分發(fā)展。近年來，各地區(qū)都強(qiáng)調(diào)深大基坑支護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)，忽略了深基坑上部淺層地基段的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。從媒體報(bào)道和筆者從事的房屋工程管理中不難發(fā)現(xiàn),在深基坑事故中上部放坡段事故遠(yuǎn)高于其他段事故。這不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，還延誤工期，給社會(huì)帶來負(fù)面影響。因此，有必要研究深基坑上部放坡段質(zhì)量事故原因及處理措施，以有效控制此部位質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。

徐至鈞等在2011年發(fā)表的《減少深基坑支護(hù)事故發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)和措施》文中提出：多數(shù)深基坑事故是對(duì)淺層地基沒有足夠重視和施工措施等方面存在不當(dāng)或疏忽所引起的[1]。針對(duì)普遍存在房建工程深基坑上部放坡段的質(zhì)量安全問題，本文擬以廈門市某項(xiàng)目深基坑支護(hù)實(shí)例，研究分析在深基坑施工過程中發(fā)生的放坡部位坍塌事故的原因及其處理措施，提出事故防治措施。

1 工程案例

1.1工程概況

該項(xiàng)目為由5棟高層住宅樓及配套幼兒園、商業(yè)等組成的一座綜合性商業(yè)建筑的單位工程，樓層分析：地下一、二層為停車場，地上一、二層為商場，地上三至四十六層為住宅。

該工程基坑面積達(dá)4.2萬m2，土方量超過45萬m3，土方開挖深度5m～15m,場地現(xiàn)狀地坪高程4.15m～12.68m，土方大開挖應(yīng)采取分層、分塊、分段施工，以免卸荷載過快，影響基坑穩(wěn)定。

1.2地質(zhì)概況

該工程場地地質(zhì)概況如表1所示。

表1 工程場地土層分層及力學(xué)性質(zhì)表

1.3支護(hù)方案

事故發(fā)生地段的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式采用：自然放坡(內(nèi)掛鋼筋網(wǎng)+噴漿)+灌注樁+錨索。

坍塌處1a-1a和2-2剖面支護(hù)如圖1～圖2所示。

圖1 1a-1a支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

圖2 2-2支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

坍塌處1a-1a剖面放坡段的地層分別為：素植土、粉質(zhì)粘土，坡高5.4m、坡率1∶0.83，坍塌處2-2剖面放坡段的地層分別為：素植土、中砂、粉質(zhì)粘土，坡高3.61m、坡率1∶1。

1.4基坑支護(hù)施工布置

由于現(xiàn)場主要為人工挖孔樁+錨索+噴射砼支護(hù)和鋼筋土釘，噴射砼和局部噴射砼支護(hù)，因此為了保證施工現(xiàn)場的順利連續(xù)施工，圍護(hù)樁采用跳孔開挖，全面開展，以加快施工進(jìn)度。鋼筋土釘、噴射砼、土方開挖則根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行分塊分層開挖，邊坡的掛網(wǎng)噴漿緊跟其后。

2 事故發(fā)生及分析處理

2.1事故發(fā)生

2014年7月中旬，廈門連降暴雨,10h最大降雨量85mm,7月14日傍晚，兩處邊坡出現(xiàn)坍塌(1a-1a和2-2剖面)，其中1a-1a剖面破壞面處呈近似倒梯形，上邊長16m，高5.4m，噴漿內(nèi)掛鋼筋網(wǎng)脫落。另一處在2-2剖面，邊坡土方已修整尚未鋼筋網(wǎng)噴漿，坍塌長度21m，高3.6m,如圖3～圖4所示。

圖3 1a-1a剖面掛網(wǎng)噴漿坍塌

圖4 2-2剖面土體坍塌

2.2事故分析

基坑1a-1a和2-2剖面上部放坡掛網(wǎng)噴漿段和未掛網(wǎng)噴漿段在雨水沖刷和滲透下，出現(xiàn)坍塌事故，分析如下。

2.2.1意識(shí)上未重視

雨季施工，建設(shè)各方未充分警覺雨水對(duì)邊坡工程的破壞作用；當(dāng)邊坡發(fā)生危險(xiǎn)征兆時(shí)未及時(shí)補(bǔ)救；或基坑監(jiān)測單位在施工過程中未能及時(shí)提供真實(shí)有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提請(qǐng)各方注意報(bào)警值。

2.2.2邊坡穩(wěn)定性不足

該事故段開挖深度5.4m和3.6m，在冠梁平臺(tái)和冠梁底部的土方開挖過程中，由于挖掘機(jī)挖土技術(shù)限制，坡角無法按圖挖出設(shè)計(jì)角度，通常是近似直角，導(dǎo)致土體的抗滑力降低。同時(shí)在原有支護(hù)(內(nèi)掛鋼筋網(wǎng)+噴漿)基礎(chǔ)上增設(shè)土釘?shù)倪吰虏课欢己馨踩?，未出現(xiàn)工程事故(坍塌)，這反映事故部位的邊坡穩(wěn)定性不足，設(shè)計(jì)部門要引起注意。

2.2.3邊坡開挖坡度大于設(shè)計(jì)坡度

發(fā)生事故的(1a-1a和2-2剖面)地質(zhì)情況是素填土、粉性粘土、 殘積土地層，設(shè)計(jì)要求1∶0.8、1∶1放坡，在實(shí)際開挖土體時(shí)，開挖坡度1∶0.7，未按設(shè)計(jì)坡度施工。

2.2.4掛網(wǎng)噴漿施工質(zhì)量不能滿足施工工藝要求

噴射作業(yè)未分片進(jìn)行，施工現(xiàn)場是整片噴射混凝土。噴射方向未按照從下往上施噴，按“S”形運(yùn)動(dòng)，致使噴射回彈物附著在未噴的受噴面上而影響噴層與受噴面的粘結(jié)力、噴射混凝土應(yīng)分二次噴射，一次噴射厚度過厚會(huì)削弱混凝土顆粒間的凝聚力，致使噴層因自重過大而大片脫落。

2.2.5雨水作用

吳長富等在2008年發(fā)表的《強(qiáng)降雨條件下土質(zhì)邊坡瞬態(tài)穩(wěn)定性分析》文中提出：水分在坡體內(nèi)的運(yùn)移對(duì)邊坡穩(wěn)定性的時(shí)間空間影響效應(yīng)，以及雨水入滲造成的土性滲透特性的改變[2]。

由于長時(shí)間的降雨及受雨水浸泡，土中含水量增大，土體飽和容重增加，土體內(nèi)部剪應(yīng)力增大。土中含水量增加，自由水在土顆粒表面產(chǎn)生一定潤滑作用，降低土粒間摩阻力，同時(shí)細(xì)小粘粒間結(jié)合水膜變厚，降低了土的內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角φ，導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度減小。同時(shí)，降雨使這些因素造成邊坡穩(wěn)定平衡破壞，出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象[3～5]。

3 事故處理及其效果

經(jīng)現(xiàn)場事故原因分析討論，處理措施如圖5所示。

圖5 邊坡坍塌位置應(yīng)急措施示意圖

3.1穩(wěn)定坡角、增強(qiáng)土體穩(wěn)定性

在坡底插入長6m的16號(hào)工字鋼間距500mm，在冠梁處工字鋼間設(shè)置Φ14@200mm×200mm的鋼筋網(wǎng)片。用來穩(wěn)定坡腳，形成一堵?lián)跬翂?，擋住土的正向推力，避免土體繼續(xù)坍塌[3]。

3.2就地取材、規(guī)范噴射混凝土工藝

清理坍塌的松散土方，將土裝入土袋堆砌在工字鋼鋼筋網(wǎng)片后面，壓實(shí)后與未坍塌土體連成一體，在土袋外表面上覆土壓實(shí)，掛上鋼筋網(wǎng)片分片從下往上噴漿，與工字鋼一同形成一道擋土墻。

3.3加強(qiáng)隔水排水措施

內(nèi)掛鋼筋網(wǎng)片布置到圍墻處，硬化土體，防止雨水滲入土體,引起土體液化，降低土體的抗剪能力和土體穩(wěn)定系數(shù)。截水溝移至冠梁水平位置旁，組織雨水通過坡面流至截水溝，排到市政管網(wǎng)。

3.4查漏補(bǔ)弱

組織檢查設(shè)計(jì)圖和施工現(xiàn)場薄弱部位，在土體薄弱處，增設(shè)土釘或加密圍護(hù)樁措施，增強(qiáng)土體穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)新的坍塌。

3.5開展嚴(yán)密的現(xiàn)場基坑監(jiān)測

加強(qiáng)加密監(jiān)測，隨時(shí)掌握土層和支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化情況，判斷施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求,判定被支護(hù)體系的安全狀態(tài)，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警值，立即停止施工，分析原因采取措施后再繼續(xù)施工。

3.6效果評(píng)估

事故處理后，在后續(xù)基坑支護(hù)及主體施工過程中，未曾出現(xiàn)任何邊坡事故，效果顯著，如圖6～圖7所示。

圖6 1a-1a剖面位置事故處理后現(xiàn)場實(shí)拍圖

圖7 2-2剖面位置事故處理后現(xiàn)場實(shí)拍圖

4 事故防治措施

該工程案例印證了徐至鈞等《減少深基坑支護(hù)事故發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)和措施》文中觀點(diǎn)：外部因素及內(nèi)在因素變化考慮不周，是導(dǎo)致深基坑上部放坡段坍塌事故的原因。

針對(duì)普遍存在的深基坑上部放坡部位的質(zhì)量安全問題，應(yīng)加強(qiáng)事故防治措施。

4.1重視外部因素的破壞作用

連續(xù)強(qiáng)降雨增加了土體重度，同時(shí)對(duì)上部土體產(chǎn)生沖刷和滲透作用，造成土的內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角φ降低，土體抗剪強(qiáng)度減小，這兩方面因素容易誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。

外部因素還包括施工荷載，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮施工荷載設(shè)計(jì)允許值，嚴(yán)禁在基坑邊10m范圍內(nèi)堆重載和坑邊行車。

4.2邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)滿足規(guī)范要求

在設(shè)計(jì)時(shí)，邊坡要考慮坡頂水對(duì)邊坡的滲透侵蝕作用；同時(shí)計(jì)算土和水壓力對(duì)邊坡作用，按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》粘性土邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fs大于1.3[6]。

當(dāng)外部因素復(fù)雜時(shí)可考慮在放坡面設(shè)置適量的土釘或坡角加固措施(設(shè)置微型樁基)，確保邊坡穩(wěn)定。掛網(wǎng)噴漿工藝的鋼筋網(wǎng)片應(yīng)繞過截水溝接到紅線處，確保地面水無法滲透到土里，把水與土體隔離，形成一個(gè)隔水封閉系統(tǒng)[7]。

4.3邊坡支護(hù)施工忠于設(shè)計(jì)

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，邊坡坡率應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；噴射混凝土，分為初噴和復(fù)噴兩道。初噴在開挖完成后立即進(jìn)行，防止表層風(fēng)化剝落。復(fù)噴混凝土在掛網(wǎng)和插筋安裝后進(jìn)行，盡快形成噴錨支護(hù)整體受力。

噴射砼應(yīng)與土方開挖穿插進(jìn)行，每開挖一層，支護(hù)一層。

4.4嚴(yán)格監(jiān)控，做好預(yù)案

基坑開挖期間，監(jiān)測單位按設(shè)計(jì)要求提供各種真實(shí)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。同時(shí)，施工單位和監(jiān)理單位應(yīng)做好預(yù)案，發(fā)現(xiàn)報(bào)警值時(shí)，立即處理，防止事故發(fā)生。

5 結(jié)語

深基坑淺層放坡段質(zhì)量安全容易被忽視，在內(nèi)外因素作用下誘發(fā)工程事故概率高，影響著工程項(xiàng)目目標(biāo)，故各建設(shè)主體都應(yīng)充分重視設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測等環(huán)節(jié)，做好此類事故防治工作。

[1] 徐至鈞.減少深基坑支護(hù)事故發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)和措施[J].建筑技術(shù)，2011(3):253-259.

[2] 吳長富.強(qiáng)降雨條件下土質(zhì)邊坡瞬態(tài)穩(wěn)定性分析[J].巖土力學(xué)，2008(2):386-391

[3] 陳宏偉.強(qiáng)降雨下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析方法[J].鐵道學(xué)報(bào),2016(1):108-114.

[4] 羅方悅.水位下降條件下土坡破壞的離心模型試驗(yàn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2017(3):108-114.

[5] 王艷.上海地區(qū)淺大基坑事故原因及對(duì)策[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2011(6):599-603.

[6] JGJ 120-2012 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].中國建筑研究院,2012.

[7] GB50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

Thepreventionmeasuresandaccidentanalysisfortheslopeoftheupperpartofdeepfoundation

YOUHao

(Jiageng College,Xiamen University,Associate professor,Xiamen 361006)

With the developing of the engineering construction technology, the risk of the retaining and protecting for the deep foundation excavation has been attached importance to and effectively controlled, yet there are engineering accidents usually in the upper the deep foundation pit of the slope. This article takes an engineering accident as an example, showing the collapse accident in the upper of the deep foundation when this construction project is effected by external factors (like rain), analyzing the reason and solutions of this accident. In the end, the prevention measures of similar projects are put forward to avoid the same mistake.

The slope of the upper part of deep foundation; Accident analysis; Treatment measures

TU4

A

1004-6135(2017)10-0050-04

游灝(1970.1- )，男，高級(jí)工程師，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師。

E-mail:2663340988@qq.com

2017-04-19