李削云

（上海勘察設(shè)計研究院（集團）有限公司 上海200093）

0 引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，地下空間的開發(fā)利用越來越多，也帶來了一系列的基坑工程問題，近年來基坑事故[1-5]時有發(fā)生，給工程建設(shè)、社會經(jīng)濟、民生安全等造成了不同程度的不良影響。

長三角地區(qū)以軟弱地層為主，尤其淺層的淤泥質(zhì)土層，局部地區(qū)厚度達30 m。淤泥質(zhì)土具有高壓縮性、高含水量、高靈敏、易觸變、低強度等特性，土體抗側(cè)力較低，極易產(chǎn)生蠕變[6-8]。如基坑設(shè)計、施工不當，圍護變形不能有效控制，導致基坑事故發(fā)生；若應急措施、加固處理不力，可能導致形勢惡化，產(chǎn)生二次事故。

因此在重視與防范基坑工程風險的前提下，了解如何及時處理基坑坍塌事故，如何進行基坑工程加固等，也是非常必要的。本文以長三角地區(qū)某基坑工程坍塌案例為依托，提出了應急加固處理方案，供工程參考。

1 工程概況

本項目南側(cè)為地下1層，北部為地下2層，基坑挖深分別為5.20 m、8.50 m。在基坑東北區(qū)域開挖至坑底時發(fā)生坍塌，鋼筋混凝土圍檁被剪斷，圍護樁向坑內(nèi)傾斜約1.00～1.50 m，坑外污水管線破裂，污水涌入坑內(nèi)，如圖1所示。

圖1 坍塌現(xiàn)狀Fig.1 Status of Collapse

場地地層物理力學指標如表1所示，原基坑支護方案采用φ800@1000鉆孔灌注樁排樁+1道水平鋼筋混凝土支撐體系；為壓縮工期，現(xiàn)場施工的支護方案為φ800@1000鉆孔灌注樁排樁+1道φ500@2000錨桿（角部為水平鋼筋混凝土角撐），錨桿L=22.0 m，傾角40°，錨桿軸向力標準值Nk=390 kN，內(nèi)置3根φ15.2鋼絞線，鎖定荷載100 kN。坍塌區(qū)域基坑支護平面如圖2所示，圍檁被剪斷位置支護剖面圖如圖3所示。

表1 土性物理力學指標表Tab.1 Physico-mechanical Index Table

圖2 坍塌區(qū)圍護平面圖Fig.2 The Plan of Collapse Zone Surrounding Enclosure

圖3 圍檁被剪斷位置支護剖面圖Fig.3 The Section of Purlin Brace Supporting Structure

2 應急處理

基坑坍塌后，第一時間進行如下?lián)岆U措施：

⑴對坍塌區(qū)域進行回填，回填至支撐頂標高，回填區(qū)應覆蓋坍塌區(qū)，且外延不少于10 m；

⑵支護樁外側(cè)填土壓實，并設(shè)置10 cm混凝土的表層硬化，防止雨水滲漏；

⑶對坑外出現(xiàn)的裂縫縫隙采用水泥漿封堵；

⑷對坑外污水管線破裂處進行排查與修復；

⑸對基坑及周邊環(huán)境加強監(jiān)測，要求基坑回填前監(jiān)測頻率為3次/d，基坑回填后根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整。

⑹回填區(qū)域采用彩條布封蓋，防止雨水沖刷。

應急處理后，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，周邊環(huán)境變形逐漸趨于穩(wěn)定。

應急處理后的坍塌區(qū)如圖4所示。

圖4 應急處理后的坍塌區(qū)Fig.4 The Collapse Zone after Emergency Processing

3 基坑加固

考慮土體受擾動破壞，土體強度降低[9]，對基坑支護的力學指標按勘察報告的0.8倍取值，基坑支護加固方案采用鉆孔灌注樁排樁+1道鋼筋混凝土角撐體系，安全等級按一級考慮。

3.1 加固方案

擋土結(jié)構(gòu)設(shè)置在原止水樁外側(cè)，采用φ900@1100鉆孔灌注樁，有效樁長19.00 m，樁端進入第⑤-a粘質(zhì)粉土層，插入比1∶1.49；止水樁采用φ800@500高壓旋噴樁，有效樁長15.20 m，止水樁進入坑底以下6.70 m；同時鉆孔樁間設(shè)置一排φ800@1100高壓旋噴樁以提高隔水能力；支撐體系采用水平鋼筋混凝土支撐，圍檁尺寸1 200 mm×800 mm，支撐尺寸800 mm×800 mm，混凝土強度等級為C35。圍護平面、支撐平面、支護剖面如圖5～7所示。

圖5 基坑加固支護平面圖Fig.5 The Plan of Foundation Reinforcement

圖6 基坑加固支撐平面圖Fig.6 The Plan of Foundation Inforcement

圖7 基坑加固剖面圖Fig.7 The Section of Foundation Reinforcement

3.2 理論驗算

對圍護體系采用基坑設(shè)計計算軟件FRWS8.2進行驗算，圍護樁變形內(nèi)力及變形如圖8所示；穩(wěn)定性計算結(jié)果如表2所示，滿足規(guī)范要求。

圖8 圍護樁變形內(nèi)力及變形計算結(jié)果Fig.8 Internal Force and Deformation Calculation Result

表2 穩(wěn)定性計算匯總Tab.2 Stability Calculation Summarization

3.3 工況說明

⑴基坑內(nèi)回填土及整平，整平至圍檁頂標高，整平范圍應滿足新增圍護樁、立柱樁等正常施工；

⑵施工新增圍護樁鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁；高壓旋噴樁施工時鉆孔灌注樁應達到強度要求。

⑶新增圍護樁鉆孔灌注樁施工完成后再施工立柱樁及格構(gòu)柱（當與原支撐碰撞時應拆除原支撐）；

⑷拆除坍塌區(qū)圍檁、支撐，開鑿施工新增圍檁、支撐體系；

⑸分層、分塊開挖坍塌區(qū)坑內(nèi)回填的土方，至坑底標高；拆除原立柱格構(gòu)柱；

⑹施工墊層、止水片、底板、傳力帶；

⑺施工結(jié)構(gòu)至B2層頂板，施工中樓板傳力帶；待中樓板及傳力帶達到強度后拆除支撐體系和格構(gòu)柱；

⑻施工結(jié)構(gòu)出正負零，回填圍護樁與外墻之間的土方。

4 監(jiān)測分析

圖9為坍塌區(qū)北側(cè)圍護擋土結(jié)構(gòu)在不同工況下的側(cè)向變形情況，從中可知，支撐澆筑完成時圍護結(jié)構(gòu)基本無側(cè)向變形；當基坑開挖到設(shè)計底標高時圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向變形急劇增大，且最大變形基本處在坑底區(qū)域；待中樓板傳力帶施工完成，拆第一道支撐時圍護樁頂有一定變形，但總體變形均處于允許范圍。

圖9 圍護體在不同工況下的側(cè)向變形Fig.9 Lateral Deformation under Different Circumstances

可見，在坍塌區(qū)基坑加固施工及土方開挖過程中，圍護結(jié)構(gòu)變形處在變形控制范圍內(nèi)。除此之外，地表沉降、坑外水位等觀測結(jié)果亦處在允許范圍。

5 結(jié)語

本文以某基坑工程坍塌事故為依托，介紹了該事故項目的應急、加固處理措施。

⑴本項目采取鉆孔灌注樁排樁+1道鋼筋混凝土支撐的基坑加固方案是可行的，基坑側(cè)向變形最大在約18 mm。

⑵基坑工程中，當圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向變形突變，且未見收斂或基坑坍塌時，坑內(nèi)回填是行之有效的方法。

⑶基坑加固設(shè)計時應充分考慮前提坍塌、施工擾動引起的土體強度降低的因素，在沒有補勘的情況下，建議對土體力學指標按一定折減處理，同時也可以提高基坑加固安全等級。

基坑工程作為存在地下結(jié)構(gòu)建設(shè)工程中的一道關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是建設(shè)過程中的重大風險所在。在基坑工程過程中，各參建單位應嚴格遵守各自職責，不趕工期，不壓縮養(yǎng)護時間，按圖施工與土方開挖，重視風險，謹慎對待、及時處理可能存在的風險，以保障工程順利進行。