某深基坑工程事故分析

　　摘 要：某深基坑工程采用复合土钉墙支护，开挖到底后，基坑西侧发生坍塌事故，本文就其事故发生 原因作一分析。

    关键词：深基坑支护 复合土钉

　　某深基坑工程位于江苏省某市市中心，拟建建筑物为一综合性商业广场，总建筑面积6329l m3，框筒结构，地面以下为2层地下室基坑。在基坑开挖到底后经历了连续3天的大雨，2006年7月1日早晨基坑西侧长约30m、宽约8m的路面发生灾难性沉陷。人行道下的城市水管道破裂，汇集马路上大量的积水一起从坍塌处流向坑内，国防光缆、电缆暴露，致使路面单边封闭达数日，造成较为严重的社会影响。

    1  工程概况及地质情况

    该深基坑占地8024m。，平面形状为一不规则七边形，南北最大长89.9m，东西最大长74.8m，深约8.95～11.65m。基坑周围环境较复杂，其中基坑西侧紧邻繁华的商业路面，南靠以一座19层的高楼，东侧为结构较差的三层居民房，北临一学校。本区地下水类型为上部潜水，下部承压水，勘探期间测得地下上部潜水位在自然地面以下1.0m，受大气降水、居民生活补给、排泄与蒸发和分散的居民用水影响。

    根据江苏省某市建筑设计研究院的勘察报告，基坑由以下几种土层组成。

    杂填土层：主要由上部水泥地坪，下部填粉土构成，层厚0.7～1.5m。黄泛冲积土层：以粉土、淤泥质粉土为主，粘土少量，层厚8～14.1m。其中粉土较为密实，干强度较低，中压缩性土，流塑，场区普遍分布。

    2 基坑支护设计方案

    设计共分两类设计，基坑西南角处按钻孔灌注桩支护设计(由于该支护不是关心的，不详述)。基坑其余部分采取复合土钉支护设计，上部3m采用放坡+2排土钉支护，下部5m采用双排水泥土搅拌桩+5排土钉的围护方案。

    止水深搅桩墙参数：墙厚1700mm，双轴深搅桩叶片直径为700，桩中心距1.00m(0.85m)，桩体搭 接200(350)，使用32.5级普通硅酸盐水泥，其掺入量为16％，水灰比为0.45～0.50，要求试块抗压强度gu28>1.0MPa。提升速度≤0.5m•min-1，采用两喷三搅工艺，垂直度偏差<L％。< DIV>

      土钉结构设计参数：土钉选用材料为妒8×3.5mm钢管，采用7层土钉，第二、三排土钉倾角为、二5cGuANl2o，其余均为15o，各层土钉间距均为1m，梅花型布置，机械钻孔孔径均为120rmm，中间四排的土钉长度为13.5m，其余长度均为9m。为了减小基坑变形，施工方特别在第四排土钉处固定两排槽钢并安装200mm×200ram×10mm的钢垫板，通过拧紧螺母对土钉施加少量预应力。

    3 事故情况及应急处理

    该工程从2006年3月开始大规模开挖，在此以前基坑周围的深搅桩墙已经施工完毕，降水工作也有步骤的展开。挖土方案先东后西，先南后北，出土口留在西侧中部，到2006年6月基坑挖土工作已经基本结束，东侧的地下室底板已经浇注完毕，整个基坑只有出土口处有少量土待开挖。施工组织设计中要求挖土按照分层分段作业，每层挖深1 m。由于挖土 工作都是在夜间进行，加之土方基本开挖完毕，挖土作业人员不仅直接超挖到底，并将基坑西侧中部的深搅桩墙挖断，形成一个长约10m，深6m的缺口。

    此情况引起了设计施工单位的重视，准备在该处采取补强措施，但由于施工协调不够，加之挖土没有按层开挖，支护工作进展缓慢。挖土在末采取加固措施下又进行土方开挖。施工机械处于人行道边上作业，巨大的压力，加之基坑边沿已有的变形使得人行道下面的城市供、排水管道发生错位裂缝，此时水量只是在坑壁渗出，水较清。6月底的数日大雨后，雨 水顺着豁口流向基坑，造成地下水管彻底爆裂，大量水携带着流土和流沙直接流入基坑，此时已经做好的部分土钉由于刚刚灌浆还无法受力，基坑西侧中部支护结构坍塌，紧邻的马路和人行道大面积沉陷。

    4 事故原因分析  

    (1)随意破坏支护结构是造成险情的根本原因，为了出土方便，挖土单位在挖土工程处于尾声时，挖土单位擅自将出土口挖出深6m的出土豁N。这个出土豁口不仅破坏了已经封闭的止水帷幕。由于水位差的存在，被帷幕隔开的水带着粉土中的细颗粒流人基坑，造成地下水管和路面沉陷，基坑壁向基坑塌滑，6月底的大雨加剧了这一过程。

    (2)尽管监理在开挖前曾明文提出要分区、分层、平衡开挖，但由于一次超挖土6m，支护作业不得不搭架施工，不能及时喷护混凝土和放置土钉，造成基坑变肜较大，又赶上6月30日的大雨，基坑塌方。

    (3)施工中把所有设计方案中的~25iIlm的锚筋改为妒8×3．5IIllll的锚管。虽然使用锚管要比使用锚筋施工速度快，但是，由于锚管与锚筋的施工工艺不同，它们的锚固力差距很大。锚管是先在土中成孔后，把周面带孑L、端部密闭的钢管放人坑壁，然后从管内注浆并透过蹙孔将浆体渗到周围土体；锚筋也是先在土中成孔，置人变形钢筋，沿杆长通过细塑料管注浆填孔，然后通过二次挤裂注浆来加固土体。

    (4)施工控制不严格，由于施工场地的需要，基坑边沿的狭窄平台作为材料加工场堆放了大量的钢材，这些都导致坑外的超载值远大于20kPa，极大的增加了主动区土压力。

    (5)土钉支护设计施工的一大特点就是“动态设计，信息施工”，开挖后根据实际情况，可能对原方案进行局部凋整。对于本工程，在6月25号时坍塌附近的测斜管监测的水平位移最大达到40mm．大大超出土体水平累计位移量为开挖深度3％。的安全标准。安全意识淡漠和对信息化施工认识不足，在事故发生一周，此处的基坑附近出现变形、裂缝，此时应该采取措施以控制变形速度，却没有引起足够的重视，失去了信息化施工的意义。

    5 处理措施

    事故发生后，坑底土和坑壁土为粉土，土质较差，灵敏度高，在发生渗水和边坡滑动后，坑底土强度急剧降低。经有关专家论证研究，采取下面的加固方案：在原深搅桩外侧的坍塌处钻孑L后放人两排长约12m的咖114×6有缝钢管抗滑桩，桩间距0.5m．桩内部碎石密实后1：1水泥砂浆压密注浆，喷100厚混凝土进行表层硬化。7月19号的暴雨后，此处仍然发生坍塌事故，尽管未造成大的事故，但上次加固用的钢管大部分被冲入基坑底部。主要因为钢管桩与土难以有效连接；且钢管桩难以打人下层土体，桩底部易形成一个塑性铰；浇注的混凝土在管子内部，难以向周围土体渗透，并没有加固周围的土体；且由于下层土已经掏空，整个加固部位没有形成整体性的结构，在大雨的冲刷下发生事故在所难免。

    第二次塌方事故后的加固针对已经掏空的部位采取打木桩，填沙袋，毛石，喷混凝土和钢筋等措施来密实下部土体，同时在基坑底部深深打人一排长5m的ф200的木桩来支撑加固，通过注浆将其连接成整体。这些措施制止了事态的发展。施工方能够在这些部位覆盖塑料布，同时在基坑外侧马路边沿处垒起一道0.5m高的沙袋墙体以防雨水回灌，这些措施在以后的雨天中证明是积极有效的，基坑的变形甚微。

    6 结语

    基坑支护工程虽为临时性工程，一旦出现问题，就会导致延误工期，严重的还会引起安全事故，从本文所述基坑事故中，以下教训应该汲取：

    (1)施工不当(超挖，挖断止水帷幕，补强加固不及时)及挖土机的重载碾压直接造成水管破裂，水管破裂加剧变形，形成恶性循环。

    (2)对于任何形式的基坑工程，都要以经济、安全、合理为标准，不能单纯强调经济性，而忽视工程的安全性，设计施工单位不得随意做出降低基坑安全度的修改。

    (3)土钉墙作为一个新型结构形式，有一个摸索、发展的过程，故设计、施工均应持慎重态度；重视信息化施工，建立严密的监测与巡视系统，出现异常要及时采取处理措施，加强监测。

    (4)在软土地区应用土钉墙支护基坑，要求谨慎处理地表和地下水。

    (5)在饱和软土地区其搅拌桩止水帷幕除了隔水作用外，它还起到抗滑移时提供抗剪的作用，故在设计、施工中不得忽视。

    (6)基坑周边不应堆放重载，致使增加了主动区压力。