唐大樂，謝汪洋，陳道政

（1.銅陵永昌工程咨詢管理有限公司，安徽 銅陵 244000；2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

0 前言

就基坑而言，其本身就有一定的施工難度，外加如今建設(shè)規(guī)模不斷加大，而且對基坑支護(hù)這種臨時結(jié)構(gòu)缺乏重視，導(dǎo)致坍塌事故時有發(fā)生。

本文通過對廣西一工程項(xiàng)目基坑支護(hù)事故進(jìn)行原因分析，在解決問題的同時也為類似條件下基坑工程的設(shè)計、施工、使用方面提供經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 地理位置

“霖峰壹號”項(xiàng)目用地位于廣西南寧市青秀區(qū)鳳嶺北,屬于城市中央居住區(qū)。項(xiàng)目用地呈不規(guī)整多邊形,整體狹長,中間有兩條規(guī)則路穿過,將用地分割為三塊,其中3#地塊總建筑面積59.3萬m2左右,包括4棟商業(yè)樓和9棟超高層住宅,建筑高度達(dá)144.5m～230m?；悠骄疃葹?5m,用以施工3層地下室，坑內(nèi)結(jié)構(gòu)采用支護(hù)樁預(yù)應(yīng)力錨索體系,支護(hù)樁為800～1000樁徑的旋挖鋼筋混凝土灌注樁,錨索長度16m～25m不等。

1.2 地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場鉆孔資料、區(qū)域地質(zhì)資料及附近地質(zhì)調(diào)查,場地地基土層自上而下簡要敘述如下:素填土①層,棕色,稍濕,主要由粘性土、風(fēng)化泥巖、粉砂巖組成,局部為建筑垃圾,結(jié)構(gòu)松散,均勻性差。該層在擬建場地大部分分布,勘察揭露層厚為0.40m～32.40m;粉質(zhì)黏土②層,灰色,硬塑為主,局部可塑狀，稍濕，主要成分是粉質(zhì)黏土,局部相變?yōu)轲ね粱蚍弁?場地內(nèi)層厚為0.40m～12.80m;黏土圓礫③層:灰黃色,中密,稍濕,級配良好,顆粒成分以石英、硅質(zhì)巖為主,其間為粗砂和黏性土充填。該層局部分布于擬建場地,層厚約0.40m～3.00m;泥巖、粉砂質(zhì)泥巖④層:青灰色泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，稍濕，局部砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，勘察揭露場地內(nèi)層厚為0.50m～11.40m。具體物理力學(xué)指標(biāo)見表1.

圖1 “霖峰壹號”項(xiàng)目3#地塊規(guī)劃平面圖

1.3 水文條件

地勘報告顯示地下水主要為上層滯水和基巖裂隙孔隙水。其中上層滯水主要賦存于素填土①層,主要來自大氣降水和地表水下滲,水量小,勘探期間在部分鉆孔有揭露,穩(wěn)定水位埋深為1.00m～15.30m,易于疏排;基巖裂隙孔隙水主要賦存于粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖④層,導(dǎo)致局部泥巖濕軟。大氣降水和同一含水層的側(cè)向共同補(bǔ)給,水量中等,稍有承壓性,總體向周邊低洼地勢排泄,穩(wěn)定水位為2.20m～18.20m。

2 支護(hù)施工方案

2.1 施工步驟

本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工步驟順序?yàn)橹ёo(hù)樁施工——冠梁澆筑——第一排錨索土方挖掘——腰梁澆筑——第一排錨索施工（含齡期滿張拉）——第二排錨索土方挖掘——腰梁澆筑——第二排錨索施工。依次完成至基坑設(shè)計底標(biāo)高，同時完成基坑頂部和基坑底部的排水系統(tǒng)以及基坑壁泄水孔布置。

土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 表1

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)部分平面圖

2.2 施工要點(diǎn)

2.2.1 土方開挖

在支護(hù)結(jié)構(gòu)5～6.3m范圍內(nèi),應(yīng)分層分段開挖,且每層開挖至當(dāng)排錨(索)桿高度以下0.5m停止,嚴(yán)禁超挖；每段開挖長度不得超過15m;開挖出噴錨作業(yè)面后,立即進(jìn)行支護(hù)作業(yè),防止坑壁暴露時間過長導(dǎo)致土體松動引發(fā)坍塌事故。逐層開挖過程中下層土方應(yīng)待上排支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度70%方可進(jìn)行。最后一層錨桿施工完,土建施工單位必須立即施工地下室墊層。土方開挖應(yīng)嚴(yán)格按照制定的詳細(xì)挖土方案,間隔跳挖并嚴(yán)禁超挖。

2.2.2 鉆孔灌注樁(長螺旋樁)及冠梁施工

①本工程圍護(hù)樁采用鉆孔灌注樁,直徑800mm，樁間距為2m,局部根據(jù)場地實(shí)際情況可做調(diào)整,對某些地段樁施工中出現(xiàn)填土厚度比設(shè)計預(yù)定深度要深時,則應(yīng)相應(yīng)增加長度;鉆孔灌注樁樁身混凝土設(shè)計C30,樁頂應(yīng)嵌入冠梁中100mm；樁身鋼筋籠采用焊接,主筋保護(hù)層厚度為50;樁位水平偏差不得大于50mm,垂直度偏差要求不得大于樁身長度的0.5%;

②冠梁施工時,樁頂應(yīng)鑿至新鮮混凝土面,鋼筋按照設(shè)計要求露出一定長度，且保持光滑平直；澆注樁頂混凝土前,為保證樁與梁牢固連接，必須清理端部殘渣、浮土和積水等雜質(zhì)；施工應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行,不允許出現(xiàn)樁身縮頸、裂縫、斷裂等現(xiàn)象。

2.2.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

①預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔孔徑130mm，自由端及預(yù)留1.5m張拉部分采用20波紋管封閉。在無房屋或房屋基礎(chǔ)處可以采用濕法成孔工藝，其余采用干法；②錨索材料選用兩根1860級(1×7)S15.24鋼絞線,不允許出現(xiàn)搭接,沿錨桿軸線方向每隔1.5～2.0m設(shè)置一個定位支架。錨具為兩孔鎖口；③錨索張拉必須在錨固段強(qiáng)度大于10MPa后方可進(jìn)行，下一層土方必須在錨索進(jìn)行張拉錨固后才能開挖。

圖3 基坑樁、錨桿剖面圖

3 事故經(jīng)過

本工程基坑支護(hù)施工自2014年5月開工至2015年8月完工歷時超過一年，經(jīng)歷了14年的雨季和冬季，另外地塊西高東低，高差近12m，跨年施工加之施工單位按總包計劃分段施工，很大程度影響樁錨結(jié)構(gòu)體系的完整性。從第1次到第11次基坑位移監(jiān)測報告上數(shù)據(jù)分析來看，位移和速率基本上在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。但從第33次基坑位移監(jiān)測報告上可以看出，位移開始增加，從36次到第43次基坑位移監(jiān)測報告開始位移和下滑速率同時都在增加，過程中監(jiān)測位移嚴(yán)重超限，導(dǎo)致8月30日中午12點(diǎn)部分基坑支護(hù)失穩(wěn)垮塌，共12根支護(hù)樁在距基坑底部3m處斷裂，垮塌面積達(dá)到120m2，所幸沒有造成人員傷亡。部分事故現(xiàn)場圖如下。

4 事故處理

4.1 原因分析

圖4 局部柱間混凝土脫落、土坍塌

從2014年5月開始基坑支護(hù)施工到基坑垮塌歷時一年3個月，施工周期較長，環(huán)境因素影響很大。綜合歸納有以下幾點(diǎn)原因。

①設(shè)計原因：由于基坑支護(hù)工程本身就是臨時設(shè)施，待建筑主體工程完工后就失效報廢，建設(shè)方也不愿意投入更多資金，設(shè)計方考慮設(shè)計參數(shù)未必嚴(yán)格按照規(guī)范強(qiáng)條設(shè)計取值，安全系數(shù)大打折扣，結(jié)構(gòu)安全性得不到正常保障。加之該地塊東西高差12m，支護(hù)樁、冠梁和錨索體系無法按照正常工況協(xié)同一致承受外力。

②工期影響：該工程地下室面積較大，工期較長，總包單位和基坑支護(hù)單位必須按照建設(shè)方要求完成作業(yè)，導(dǎo)致施工工序銜接矛盾，存在重復(fù)施工和返工的現(xiàn)象。另外基坑由于長時間暴露對土體本身的穩(wěn)定也有很大的影響。

③地質(zhì)原因：該地塊地質(zhì)情況比較復(fù)雜，地層內(nèi)不同類型土質(zhì)相互滲透，構(gòu)造復(fù)雜，有砂層和煤層分布增加了設(shè)計參數(shù)取值的難度和施工的難度。

④氣候的影響：南寧市地處北回歸線南側(cè)，屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候。氣候溫和，全年平均氣溫在21.6℃左右，冬季較短，最冷的1月平均12.8℃，夏季較長，最熱的7、8月平均28.2℃。炎熱潮濕是濕潤的亞熱帶氣候特征，年均降雨量達(dá)1304.2mm，平均相對濕度為79%，雨量充沛。相對而言，一般是夏季潮濕，而冬季稍顯干燥，春秋兩季氣候溫和，干濕季節(jié)分明，集中的雨季是在夏天。而基坑施工樁錨體系受力最大的時間正是大量降雨的7、8月份，又恰恰2015年正是北部灣臺風(fēng)最多的一年，雨水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過往年，所以天氣對基坑失穩(wěn)垮塌起了疊加的效應(yīng)。

⑤施工工藝影響：施工單位在施工錨索鉆孔的過程中為方便施工采用水鉆施工工藝，結(jié)果導(dǎo)致土層內(nèi)沙土流失嚴(yán)重，直接降低了預(yù)應(yīng)力錨索和土壤之間的握裹力，從而影響了錨索的受力性能。

⑥周邊環(huán)境影響：基坑垮塌部位靠近榮和大地住宅圖，小區(qū)內(nèi)道路緊貼基坑，車輛震動荷載也是影響基坑穩(wěn)定的因素之一，住宅區(qū)地下室對錨索施工也造成了較大的影響。

4.2 解決措施

加固措施完成后，按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，統(tǒng)計基坑結(jié)構(gòu)部分參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，根據(jù)計算書荷載，抗拔，抗隆起驗(yàn)算合格，措施有效。

5 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

①基坑支護(hù)工程雖然是臨時建筑工程，但是一旦發(fā)生事故，會給當(dāng)事人造成相當(dāng)大的生命財產(chǎn)損失，同時也無法保證主體工程的順利進(jìn)行，造成工期延誤。建設(shè)單位必須應(yīng)高度重視，給予適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)投入；設(shè)計單位要綜合考慮場地位置氣候、環(huán)境等可變因素以及主體工程工期的合理性來確定基坑支護(hù)的使用年限。

②施工單位在施工工藝的選擇上要深刻研究項(xiàng)目工程地質(zhì)資料，對于沙土含量較高的土質(zhì)應(yīng)避免采用水鉆工藝，防止水土流失。

6 結(jié)語

基坑工程由于其自身復(fù)雜性和關(guān)鍵性的特征，存在著一定的施工風(fēng)險，一旦出現(xiàn)事故將造成不可挽回的災(zāi)難和損失。在解決“霖峰壹號”工程項(xiàng)目基坑支護(hù)局部坍塌事故時通過分析基坑施工中可能出現(xiàn)的問題，綜合考慮了內(nèi)外在因素，提出合理的施工方案和意外處理應(yīng)對措施，來以此引起各責(zé)任方廣泛重視并為防范其他類似事故發(fā)生提供參考。