劉合寨，劉合伍

（1、湖南中核巖土工程有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙 410005；2、廣東省東莞地質(zhì)工程勘察院有限公司 廣東東莞 523000）

0 引言

基坑工程在城市發(fā)展過程中發(fā)揮了巨大作用，基坑工程不光能節(jié)約城市用地，還能提高城市的整體運(yùn)行功能，進(jìn)而提高城市形象。但是基坑工程在施工過程中也存在較多的風(fēng)險(xiǎn)［1］，如果不對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和控制，則會(huì)造成工程安全事故［2?3］，特別是在淤泥質(zhì)軟土地區(qū)，淤泥質(zhì)軟土因其具有含水量高、強(qiáng)度低、壓縮性高、靈敏度高等不良工程地質(zhì)特性，在基坑開挖時(shí)很容易造成基坑邊坡形成滑坡，淤泥質(zhì)軟土地區(qū)基坑的變形控制和治理問題已成為巖土工程的一個(gè)重要課題［4?6］。該場(chǎng)地某基坑在開挖過程中突然發(fā)生邊坡滑坡，造成坑內(nèi)預(yù)應(yīng)力預(yù)制管樁樁頭發(fā)生傾斜破壞，引起工程質(zhì)量事故。針對(duì)滑坡主要從工程地質(zhì)和基坑施工兩個(gè)角度分析了該基坑邊坡產(chǎn)生滑坡事故的原因，并對(duì)該基坑滑坡和預(yù)制管樁的傾斜破壞提出了具體的修復(fù)措施。

1 事故概況

某項(xiàng)目位于東莞市水鄉(xiāng)片區(qū)，基坑開挖深度約5.0 m，基坑周邊環(huán)境相對(duì)較簡(jiǎn)單，支護(hù)形式采用放坡加輕型井點(diǎn)降水的方案。在基坑開挖到坑底時(shí)，南側(cè)邊坡突然發(fā)生滑坡，造成該區(qū)域基底土隆起，坑內(nèi)預(yù)應(yīng)力預(yù)制管樁樁頭發(fā)生傾斜破壞，如圖1所示。

圖1 滑坡引起樁身傾斜Fig.1 Piles Inclination Caused by Landslide

2 工程地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)場(chǎng)地的勘察資料顯示，該基坑南側(cè)影響范圍內(nèi)的地層自上而下劃分為3個(gè)土層及分屬不同大層的亞層，工程地質(zhì)剖面如圖2 所示，土的物理性質(zhì)如表1所示。

圖2 工程地質(zhì)剖面Fig.2 Engineering Geological Profile

表1 土的物理性質(zhì)Tab.1 Physical Properties of Soil

①1層雜填土（Q4ml）灰黃，灰褐色，濕，松散，由較多的碎石，廢棄磚塊，混凝土塊及粘性土組成，近期堆填。該層在全場(chǎng)地鉆孔部分有揭露，鉆孔揭露厚度為0.40～3.80 m、平均厚度1.95 m。

①2層素填土（Q4ml）灰黃色，灰褐色，濕，松散，主要由填砂組成，局部含粘性土、碎塊石，近期堆填。該層在全場(chǎng)地鉆孔大部分有揭露，鉆孔揭露厚度為0.50～3.30 m、平均厚度1.60 m。

②1層淤泥質(zhì)土（Q4al）：深灰色，飽和，流塑，污手，有腥臭味，底板夾中細(xì)砂粒，局部相變?yōu)橛倌?。該層?chǎng)地鉆孔均有揭露，鉆孔揭露厚度為13.00～16.90 m、平均厚度14.13 m。

②3層粉質(zhì)粘土（Q4al）：灰黃、灰白色，濕，可塑，成分以粉粘粒為主，土質(zhì)均勻性一般、弱粘結(jié)性，沖積成因。該層場(chǎng)地鉆孔均有揭露，鉆孔揭露厚度為2.00～3.40 m、平均厚度2.13 m。

③1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖（K）：灰黑色，原巖結(jié)構(gòu)大部分已破壞，巖芯手捻易散，巖芯為半巖半土狀，為極軟巖，巖體破碎，局部殘留中風(fēng)化泥巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類。該層場(chǎng)地鉆孔均有揭露，鉆孔揭露厚度為1.10～11.80 m，平均厚度5.67 m。

③2層中風(fēng)化泥巖（K）：灰色，灰黑色，巖質(zhì)稍硬，風(fēng)化裂隙發(fā)育，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，礦物成分以長(zhǎng)石、黑云母為主，巖芯呈短柱狀，鉆進(jìn)較困難，為軟巖，巖體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類。該層場(chǎng)地鉆孔均有揭露，未揭穿。

2.2 水文地質(zhì)條件

勘察深度范圍內(nèi)之地下水主要為潛水和基巖裂隙水。根據(jù)場(chǎng)地的巖土性狀，本場(chǎng)地內(nèi)的①1層雜填土和①2素填土屬中等透水性地層，②1層淤泥質(zhì)土和②3層粉質(zhì)粘土屬于弱透水性地層。本場(chǎng)地地勢(shì)較為平坦，上部填土層的透水性較好，場(chǎng)地的富水性較好。風(fēng)化泥巖裂隙發(fā)育，基巖裂隙水賦存于風(fēng)化巖的構(gòu)造裂隙及風(fēng)化裂隙中?；鶐r裂隙水的水量不大，埋藏較深，對(duì)工程的影響相對(duì)較小。

3 滑坡成因分析

根據(jù)勘察資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析滑坡是在②1層灰色淤泥質(zhì)土中，引起滑坡的原因主要有：②1土層性質(zhì)較差、放坡不到位、坡頂有堆載、基坑降水不到位。

②1層灰色淤泥質(zhì)土，其具有含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低、壓縮性高、靈敏度高等不良工程地質(zhì)特性，受擾動(dòng)易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，抗剪切能力差，進(jìn)而誘發(fā)基坑邊坡滑動(dòng)；還具有低滲透性、觸變性和流變性等特點(diǎn)，在荷載作用下，應(yīng)力狀態(tài)易發(fā)生改變，易產(chǎn)生流變。

放坡開挖的基坑邊坡坡度應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)、開挖深度確定，各級(jí)邊坡坡度不宜大于1∶1.5，淤泥質(zhì)土層中不宜大于1∶2.0；多級(jí)放坡開挖的基坑，坡間放坡平臺(tái)寬度不宜小于3.0 m，且不應(yīng)小于1.0 m［7］?，F(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)放坡坡率較陡，沒按照設(shè)計(jì)圖紙要求的坡率放坡，坡率明顯大于1∶2.0，兩級(jí)坡之間的平臺(tái)明顯過窄。

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：JGJ 120—2012》［8］第8.1.5 條規(guī)定：基坑周邊施工材料、設(shè)施或車輛荷載嚴(yán)禁超過設(shè)計(jì)要求的地面荷載限值?，F(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)大量綁扎基坑底板和樁基承臺(tái)的鋼筋堆放在邊坡坡頂上，且施工的挖土機(jī)也處于坡頂和坡間平臺(tái)上施工作業(yè)。

放坡開挖的基坑應(yīng)采取降水等固結(jié)邊坡土體的措施。多級(jí)放坡基坑的降水井宜設(shè)置在坡頂、放坡平臺(tái)；降水對(duì)周邊環(huán)境有影響時(shí)，應(yīng)設(shè)置隔水帷幕。基坑邊坡位于淤泥、暗塘等極軟弱的土層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行土地加固。設(shè)計(jì)圖紙要求采用輕型井點(diǎn)降水，現(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)基坑坡頂無(wú)任何降水措施，基坑底部無(wú)任何明排井溝，施工單位以軟土低滲透性，地下潛水量少為由擅自取消設(shè)計(jì)要求的降水方案。

4 事故修復(fù)措施

對(duì)于滑坡的修復(fù)，在保證工程安全的前提下，采取經(jīng)濟(jì)合理的工程措施。根據(jù)本工程基坑滑坡產(chǎn)生的原因，對(duì)于滑坡的修復(fù)措施主要為支擋、坑頂卸載及坑底反壓、排水；預(yù)應(yīng)力預(yù)制管樁由于中空薄壁，使其抗剪能力較差，抗彎強(qiáng)度低，不能承受較大水平力，很容易受外界水平推擠而產(chǎn)生樁位偏移甚至斷樁，對(duì)于預(yù)應(yīng)力預(yù)制管樁發(fā)生傾斜的修復(fù)措施可采用樁基糾偏法、灌樁芯法，對(duì)于預(yù)應(yīng)力預(yù)制管樁已發(fā)生破壞的修復(fù)措施可采用鉆孔灌注樁進(jìn)行補(bǔ)樁。

4.1 滑坡的修復(fù)措施

支擋措施可利用鋼板樁［9］，將鋼板插入到下部穩(wěn)固的土體中，使其承受滑體的部分下滑力，并將其傳遞到下部穩(wěn)固的土體中，以起到穩(wěn)固滑體的作用。鋼板樁整體性好，抗滑能力強(qiáng)，容易插入到下部較深的穩(wěn)固的土體中，樁位靈活，可設(shè)置在滑體的最佳部位，可重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)效率高，節(jié)約工程成本。

對(duì)于軟黏土邊坡，破壞面基本上為圓弧破壞，滑動(dòng)面基本為圓弧形［10］。卸載及反壓措施，在滑體的穩(wěn)定性驗(yàn)算中，可通過滑坡的極限平衡狀態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算［11］。

式中：K為穩(wěn)定性系數(shù)；W1為滑體下滑部分的重量（kN/m）；d1為W1對(duì)于通過滑動(dòng)圓弧中心的鉛垂線的力臂（m）；W2為滑體阻滑部分的重量（kN/m）；d2為W2對(duì)于通過滑動(dòng)圓弧中心的鉛垂線的力臂（m）；c為土的黏聚力（kPa）；L、R分別為滑動(dòng)圓弧的全長(zhǎng)及半徑（m）。

如果在基坑邊坡滑體的頂部挖土卸載可以減少滑體下滑部分W1的重量，在基坑邊坡底部堆載反壓可以增加W2的重量，根據(jù)滑坡的極限平衡狀態(tài)穩(wěn)定性公式計(jì)算可以提高邊坡穩(wěn)定性系數(shù)。

對(duì)于本工程的基坑降水可采用多級(jí)輕型井點(diǎn)的降水方案，在坡頂和坡間平臺(tái)處分別設(shè)置井點(diǎn)，井點(diǎn)管排距不宜大于20.0 m，過濾器頂端宜位于坡底和坑底以下1.0 m，井管內(nèi)真空度應(yīng)不小于65 kPa。并在基坑外側(cè)場(chǎng)地設(shè)置排水溝，在基坑內(nèi)設(shè)置臨時(shí)集水明井和排水溝。在基坑外側(cè)設(shè)置排水溝時(shí)，排水溝距坡頂要有一定距離，不宜小于0.5 m 的距離；在基坑內(nèi)設(shè)置臨時(shí)集水明井和排水溝時(shí)，臨時(shí)集水明井和排水溝應(yīng)隨土方開挖過程適時(shí)調(diào)整，土方開挖到坑底后，臨時(shí)集水明井和排水溝與坑邊的距離不宜小于0.5 m。對(duì)于雨季施工時(shí)，可在放坡平臺(tái)上設(shè)置排水溝和集水井，保證基坑邊坡的安全。

4.2 管樁傾斜的修復(fù)措施

對(duì)于樁頂發(fā)生傾斜的樁，首先應(yīng)采用低應(yīng)變法去判斷樁類型，對(duì)于Ⅰ類和Ⅱ類樁，且樁頂位移較小的情況下，可采用樁基糾偏法［12?14］進(jìn)行修復(fù)；對(duì)于Ⅲ類樁，且能確定缺陷位置的情況下可采用灌樁芯法［15?16］來(lái)進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)救樁基承載力。

⑴樁基糾偏法：在樁偏位相反方向清除樁身側(cè)土體，利用鉆機(jī)鉆多個(gè)直徑約200 mm 的鉆孔插入注漿管，利用注漿管進(jìn)行高壓沖孔，注漿管緊貼樁身沖孔，邊沖邊向下插入注漿管，直到?jīng)_至持力層。在樁頂采用橡膠圈包裹樁頭，然后在樁偏移方向利用千斤頂頂著橡膠圈緩慢地進(jìn)行糾偏，速率要慢，以1～3 cm/h為宜，當(dāng)推至偏移量的一半時(shí)，可停止1 h，保持高壓沖孔，然后繼續(xù)推樁，直至樁頂復(fù)位。樁體復(fù)位后在樁推移方向兩側(cè)的孔穴內(nèi)填入顆粒較大的砂土，振搗密實(shí)，并注入早強(qiáng)型混凝土，將樁側(cè)土中的孔隙進(jìn)行填充，易于恢復(fù)樁基承載力。對(duì)于糾偏后的樁，仍需采用低應(yīng)變法去檢測(cè)樁基的完整性，低應(yīng)變法檢測(cè)合格的樁才可以正常使用，樁基糾偏法示意圖如圖3所示。

圖3 樁頂糾偏法示意圖Fig.3 Diagram of Pile Top Deviation Correction

⑵灌樁芯法：對(duì)于低應(yīng)變法判斷的Ⅲ類樁且能確定缺陷位置的情況下可采用灌芯法來(lái)進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)救樁基承載力。根據(jù)低應(yīng)變法檢測(cè)出缺陷位置設(shè)置鋼筋籠的長(zhǎng)度，制作鋼筋籠，利用鉆機(jī)清除管樁內(nèi)部的泥土，樁孔內(nèi)部必須清理干凈，放入鋼筋籠，澆筑強(qiáng)度等級(jí)比管樁樁身高一級(jí)的微膨脹混凝土，用插入式振搗器振搗密實(shí)，灌樁芯法施工如圖4所示。

圖4 灌樁芯法施工Fig.4 Pouring the Core of Pile

4.3 管樁破壞的修復(fù)措施

對(duì)于低應(yīng)變法判斷的Ⅳ類樁或樁基糾偏法中斷裂的樁，經(jīng)實(shí)際承載力不滿足要求的樁，可采用鉆孔灌注樁進(jìn)行補(bǔ)樁，實(shí)際補(bǔ)樁位置可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)情況重新設(shè)計(jì)，實(shí)施過程中應(yīng)注意補(bǔ)樁對(duì)已完成樁基的影響。采取合理的成（沉）樁順序，挖土?xí)r宜逐層均勻開挖，樁周土體高差不宜超過1 m。先挖區(qū)塊與后挖區(qū)塊需要進(jìn)行放坡，坡率1∶2，且坡腳應(yīng)進(jìn)行砂包反壓。以防樁兩側(cè)土壓力不平衡從而造成工程樁發(fā)生傾斜。挖土盡量采用小型挖機(jī)機(jī)械及運(yùn)輸車輛，防止挖土機(jī)械及運(yùn)輸機(jī)械對(duì)基底土產(chǎn)生擾動(dòng)及側(cè)向推力。土方開挖過程中，每臺(tái)挖機(jī)應(yīng)設(shè)立指揮員，確保挖土過程中嚴(yán)禁挖機(jī)碰撞到樁頭。

5 結(jié)語(yǔ)

⑴本工程基坑邊坡滑坡的主要原因是邊坡體內(nèi)的淤泥質(zhì)軟土厚度大、強(qiáng)度低，自穩(wěn)能力差，施工單位對(duì)工程性質(zhì)差的軟土沒引起足夠重視，不按照設(shè)計(jì)圖紙要求的坡率放坡，不采取有效的降水措施，施工時(shí)在坡頂和坡間平臺(tái)處堆載造成。

⑵在分析基坑邊坡滑坡產(chǎn)生原因的情況下，針對(duì)基坑邊坡滑坡提出了3 種修復(fù)方法，針對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁傾斜破壞也提出了3 種修復(fù)方法，這些方法雖然原理不一樣，但基本都能起到修復(fù)作用，最后采取鋼板樁支護(hù)加坡頂卸載及坑底反壓的建議措施修復(fù)基坑邊坡滑坡，及時(shí)有效地阻止了滑坡的繼續(xù)滑動(dòng)，采取了灌樁芯法和鉆孔灌注樁補(bǔ)樁的建議措施修復(fù)基坑邊坡滑坡預(yù)應(yīng)力管樁傾斜破壞，并將各樁基承臺(tái)用連梁進(jìn)行了連接，取得了比較好的處理效果。

⑶本工程基坑滑坡事故對(duì)后續(xù)類似的項(xiàng)目起到借鑒意義，加強(qiáng)對(duì)軟土的重視和研究，以及合理的施工管理是避免類似事故發(fā)生的有效措施。