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(zhì)條件、施工方法、塌陷過程的調(diào)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(dǎo)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(jìn)行挖孔樁施工時，流砂是一種常見的工程地質(zhì)現(xiàn)象，常帶來慘痛的教訓(xùn)[1]，應(yīng)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(chǎn)生了流砂現(xiàn)象，導(dǎo)致該場地在初汛到來時發(fā)生地表塌陷，造成已成型的四十多個樁孔報廢，損失巨大。現(xiàn)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(zhì)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(yè)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(dá)45°。

場地內(nèi)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(xì)砂?？紫侗却?，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(zhì)成分，厚0.5 m～2.10 m。

砂質(zhì)泥巖:紫色、粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀，巖質(zhì)較硬，為場地內(nèi)基巖的主要組成部分。

場地在地質(zhì)構(gòu)造上屬龍王洞背斜近軸部地帶，地層產(chǎn)狀為115°∠12°，巖體整體性較好，裂隙較發(fā)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(shù)K＝4.33 m/d。

本段未發(fā)現(xiàn)滑坡、斷層、構(gòu)造破碎帶等影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地巖層穩(wěn)定。由于斜坡為坡角達(dá)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(xiàn)象發(fā)生，但尚無整體穩(wěn)定性問題。

場地內(nèi)有已建公路橋墩及一道護(hù)坡?lián)跬翂Γ录绾蟠嬖谝蛔旊婅F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(chǔ)。

2 塌陷過程及原因分析

根據(jù)調(diào)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(guī)模施工，采用人工挖孔樁。而進(jìn)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(jìn)入粉土、粉砂層時，孔內(nèi)出現(xiàn)流砂，說明樁周物質(zhì)已大量涌入樁內(nèi)。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(xiàn)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(qū)，塌陷深度達(dá)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(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，粉砂及粉土的標(biāo)貫擊數(shù)為2擊～4擊，較原詳細(xì)勘察時的5擊～8擊，有較大幅度下降，塌陷區(qū)外則未受影響。變形觀測結(jié)果則表明，塌陷區(qū)內(nèi)的變形以沉降變形為主，塌陷區(qū)外其余地段均保持穩(wěn)定，說明本次塌陷尚未引發(fā)斜坡滑動變形，場地整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)現(xiàn)場所發(fā)生的變形及破壞特征及場地地層結(jié)構(gòu)、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?xí)r，未采取有效的施工措施，而是涌入多少就挖出多少，根據(jù)施工會議紀(jì)要所述，孔內(nèi)挖出的砂“堆積如山”，遠(yuǎn)超樁孔開挖的理論方量，導(dǎo)致大量井壁周圍的砂、土涌入樁孔內(nèi)，樁周虛空，地層擾動，并使砼護(hù)壁產(chǎn)生脫節(jié)，形成空隙，即使強(qiáng)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(dǎo)致地下水位上升，樁周水壓增大，空洞區(qū)上覆土層下塌，最終發(fā)展至地表。由于本段施工范圍內(nèi)樁孔數(shù)量多、間距小，且進(jìn)度基本一致，各樁孔間已基本貫通(根據(jù)監(jiān)理和施工單位介紹，在先行完工的樁孔內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑時，出現(xiàn)了漏漿至相鄰樁孔的現(xiàn)象)，因此，當(dāng)在江水觸發(fā)塌陷時，就出現(xiàn)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(xiàn)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(wěn)定的特殊情況，必須采取有針對性的措施來進(jìn)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(fā)生后，由于土體強(qiáng)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(gòu)筑物安全的風(fēng)險。

為保證岸坡穩(wěn)定和安全度汛及復(fù)工建設(shè)，在專家咨詢、論證的基礎(chǔ)上，采取了如下?lián)岆U措施:

(1)對岸坡上既有的建構(gòu)筑物樁周、擋土墻地基進(jìn)行壓力注漿，預(yù)防發(fā)生地基事故。

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

(3)由于嘉陵江每年均有數(shù)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(shí)度增加(類似水夯作用)，因此可以在填土后實(shí)施原定的停工度汛方案。

(4)加強(qiáng)變形觀測，制定汛期應(yīng)急搶險預(yù)案。

4 搶險效果

汛期后進(jìn)行的施工勘察證實(shí)，應(yīng)急處理并經(jīng)過汛期后，場地內(nèi)的粉砂、土層的標(biāo)貫擊數(shù)上升為6擊左右，接近塌陷前數(shù)值，處理效果明顯；變形觀測數(shù)據(jù)表明，場地除原塌陷區(qū)、填土區(qū)存在地表沉降變形外，斜坡頂部與相鄰建構(gòu)筑物均無變形產(chǎn)生，場地穩(wěn)定，可以復(fù)工建設(shè)。

5 結(jié) 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(chǎn)生流砂現(xiàn)象，可致孔壁坍塌，嚴(yán)重時可導(dǎo)致地面塌陷，是施工中應(yīng)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(xiàn)象重視不夠、處理措施與方法單一，加劇了流砂現(xiàn)象，是導(dǎo)致大面積地面塌陷事故的主要原因。

在工程建設(shè)中，應(yīng)注重對場地地質(zhì)條件的深入分析，遇到流砂或其他異常現(xiàn)象時，應(yīng)采取措施及時有效處置，才能避免造成嚴(yán)重后果。而在事故處理時，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)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(jìn)行處理的方法，經(jīng)濟(jì)有效。

[1]張永平.立井過流砂施工及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2003年30卷b06期

[2]左名麒等.樁基礎(chǔ)工程[M].北京；中國鐵道出版社，1996

[3]隋春蕾，張曉濱.流砂基礎(chǔ)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(shù)工作。