樁基施工場地塌陷的原因及搶險措施

段輝云

(重慶市勘測院，重慶 400020)

樁基施工場地塌陷的原因及搶險措施

段輝云?

(重慶市勘測院，重慶 400020)

通過對場地地質條件、施工方法、塌陷過程的調查，分析了在嘉陵江岸坡地段的輕軌大溪溝車站挖孔樁施工場地因流砂而導致的地面塌陷原因，同時介紹了在考慮防洪度汛和斜坡安全的情況下所采取的一些特殊措施及其處理效果。

流砂；地面塌陷；施工

在有粉砂、粉土的場地進行挖孔樁施工時，流砂是一種常見的工程地質現象，常帶來慘痛的教訓[1]，應該引起我們高度重視。

重慶市輕軌二號線大溪溝高架車站場地位于嘉陵江岸，在挖孔樁施工時遇粉砂、粉土而產生了流砂現象，導致該場地在初汛到來時發生地表塌陷，造成已成型的四十多個樁孔報廢，損失巨大。現將塌陷原因及搶險措施介紹如下，希望對類似工程能有所借鑒。

1 場地工程地質概況

場地為江邊岸坡河漫灘地貌，中線地面高程166 m～179 m，斜坡體由南往北傾斜。本段原為大溪溝電廠工業垃圾(主要為碳渣、煤渣)、建筑垃圾及附近居民生活垃圾堆棄地，故岸坡均為雜填土覆蓋，地形較陡，坡角約20°～40°，局部達45°。

場地內地層如圖1所示，特征如下:

圖1 場地典型剖面圖

新近沉積粉土:黃灰色，軟塑～可塑狀。孔隙比大，中～高壓縮性，本層厚度0 m～1.80 m，夾于人工填土層中。

雜填土:主要為碳渣、煤渣及砂、泥巖碎塊石夾粘性土、砼塊等組成，稍密～中密，稍濕，厚度7 m～15 m。

素填土:由砂、泥巖碎塊石夾粘性土等組成，稍密，濕，顆粒骨架含量約20%～40%，堆填年限超過10年。

粉土:黃灰色～灰黑色，稍密，很濕，含大量粉細砂。孔隙比大，中～高壓縮性，本層厚度0.2 m～5.83 m。

粉砂:褐黃～褐灰色，松散～稍密，很濕，含少量泥質成分，厚0.5 m～2.10 m。

砂質泥巖:紫色、粉砂泥質結構，厚層狀，巖質較硬，為場地內基巖的主要組成部分。

場地在地質構造上屬龍王洞背斜近軸部地帶，地層產狀為115°∠12°，巖體整體性較好，裂隙較發育。

地下水類型為松散層孔隙水，屬潛水，平時水量較小，由于本段樁位處地面高程低于嘉陵江常年洪水位，因此，汛期水量豐富，土層滲透系數K＝4.33 m/d。

本段未發現滑坡、斷層、構造破碎帶等影響場地穩定性的不良地質現象，場地巖層穩定。由于斜坡為坡角達30°～45°的雜填土斜坡，在降雨時或洪水期，常有表層沖蝕和剝蝕現象發生，但尚無整體穩定性問題。

場地內有已建公路橋墩及一道護坡擋土墻，坡肩后存在一座輸電鐵塔和兩棟8層～10層的住宅。除擋土墻采用填土地基外，其余均采用嵌巖樁基礎。

2 塌陷過程及原因分析

根據調查，該段原計劃于2002年1月底動工，由于多種原因，3月才開始規模施工，采用人工挖孔樁。而進入春季后，雨水增多，尤其是4月以后，降雨明顯增加，大氣降水滲入地下較多，施工進入粉土、粉砂層時，孔內出現流砂，說明樁周物質已大量涌入樁內。4月底，受上游暴雨影響，嘉陵江水迅速上漲，5月初，伴隨江水回落，施工場地出現大面積塌陷，地表多處開裂，最大縫寬約 20 cm，形成長度近 200 m、寬度約30 m的塌陷區，塌陷深度達0.3 m～0.5 m。

在本次塌陷后的搶險勘察中，對粉砂及粉土進行了標準貫入試驗，試驗結果顯示，粉砂及粉土的標貫擊數為2擊～4擊，較原詳細勘察時的5擊～8擊，有較大幅度下降，塌陷區外則未受影響。變形觀測結果則表明，塌陷區內的變形以沉降變形為主，塌陷區外其余地段均保持穩定，說明本次塌陷尚未引發斜坡滑動變形，場地整體處于穩定狀態。

根據現場所發生的變形及破壞特征及場地地層結構、施工過程分析，地表及樁孔塌陷的原因是:在施工遇粉砂、粉土時，未采取有效的施工措施，而是涌入多少就挖出多少，根據施工會議紀要所述，孔內挖出的砂“堆積如山”，遠超樁孔開挖的理論方量，導致大量井壁周圍的砂、土涌入樁孔內，樁周虛空，地層擾動，并使砼護壁產生脫節，形成空隙，即使強行穿過砂土層后，孔周砂土仍隨著地下水順此空隙不斷流失，在樁周圍形成空洞。江水上升導致地下水位上升，樁周水壓增大，空洞區上覆土層下塌，最終發展至地表。由于本段施工范圍內樁孔數量多、間距小，且進度基本一致，各樁孔間已基本貫通(根據監理和施工單位介紹，在先行完工的樁孔內進行混凝土澆筑時，出現了漏漿至相鄰樁孔的現象)，因此，當在江水觸發塌陷時，就出現了大面積塌陷、樁孔破壞的情況。

3 事故的處理措施

對于流砂的處理措施，在許多文獻中都做了較全面的研究和分析[2，3]，但本場地由于存在渡汛和斜坡穩定的特殊情況，必須采取有針對性的措施來進行處理。

本場地位于嘉陵江岸坡地段，在前期的承臺施工時，形成了高3 m～5 m且基本連通的承臺基坑邊坡。在塌陷發生后，由于土體強度下降，加上即將到來的洪水，存在滑移變形、影響岸坡已有建構筑物安全的風險。

為保證岸坡穩定和安全度汛及復工建設，在專家咨詢、論證的基礎上，采取了如下搶險措施:

(1)對岸坡上既有的建構筑物樁周、擋土墻地基進行壓力注漿，預防發生地基事故。

(2)由于場地內的樁孔已垮塌損毀，因此決定對斜坡下部進行填土反壓，防治發生滑坡；對塌陷區進行填土增壓，主動使空洞塌陷，利用填土壓力和粉砂土固結時間相對較短的特性，促使塌陷土層的密實度增加以提高其強度，同時，通過填土減緩斜坡坡度。

(3)由于嘉陵江每年均有數次洪峰，且漲落速度較快，在新增填土的重力壓覆下，江水漲落的水動力作用，也可促使土體密實度增加(類似水夯作用)，因此可以在填土后實施原定的停工度汛方案。

(4)加強變形觀測，制定汛期應急搶險預案。

4 搶險效果

汛期后進行的施工勘察證實，應急處理并經過汛期后，場地內的粉砂、土層的標貫擊數上升為6擊左右，接近塌陷前數值，處理效果明顯；變形觀測數據表明，場地除原塌陷區、填土區存在地表沉降變形外，斜坡頂部與相鄰建構筑物均無變形產生，場地穩定，可以復工建設。

5 結 語

場地存在大量的粉土及粉砂，在大氣降水入滲和地下水作用下，樁井施工時極易產生流砂現象，可致孔壁坍塌，嚴重時可導致地面塌陷，是施工中應予以重視的不利因素。此次場地塌陷，是流砂和江水漲落所致，施工中對流砂現象重視不夠、處理措施與方法單一，加劇了流砂現象，是導致大面積地面塌陷事故的主要原因。

在工程建設中，應注重對場地地質條件的深入分析，遇到流砂或其他異常現象時，應采取措施及時有效處置，才能避免造成嚴重后果。而在事故處理時，應當堅持因地制宜的方針，如在本工程中采用的填土加壓并利用降水漲落進行處理的方法，經濟有效。

[1]張永平.立井過流砂施工及經驗教訓[J].礦業安全與環保，2003年30卷b06期

[2]左名麒等.樁基礎工程[M].北京；中國鐵道出版社，1996

[3]隋春蕾，張曉濱.流砂基礎施工處理方法[J].黑龍江水利科技，2008年36卷4期

The Reasons of Collapse in Pile Foundation Construction Site and Emergency Measures

Duan HuiYun
(Chongqing Survey Institute，Chongqing 400020，China)

Through the investigation for geological condition of site，construction method and collapse process，The reasons of surface collapse，as a result of quicksand in excavating pile construction site of Da Qi Gou light rail station in the Jialing River bank slope，are analysed.And in considering the flood prevention in flood season and the slope safety，some special measure and treatment effect are introduced.

quicksand；surface collapse；construction

1672－8262(2010)02－170－02

P642.21

B

2009—11—27

段輝云(1963—)，男，高級工程師，主要從事巖土工程勘察技術工作。