三十個土釘墻基坑支護失事分析
2010-12-31 00:00:00楊育孔令偉王勇劉俊巖
中華建設科技 2010年12期
【摘 要】引發土釘墻失穩的因素很多，其中不同影響因素可能出現在不同的實例中，單個或少量的實例反映出的問題有限。為了全面掌握土釘墻失事原因，避免類似事故的發生，本文選擇了有代表性的實例30個，建立數據庫。通過對它們分析發現，施工階段存在的問題最多，發生的次數也最多，其中土釘注漿效果差或不及時、超挖、不按設計方案施工是首要存在的問題。地下水處理不當和設計方面存在的問題幾乎并列其后。文中提出的參數C，既反映出土釘提供的潛在錨固力大小，又描述出主動區土體強度增強程度，與其它參數一起，可作為土釘墻設計界限控制，維持土釘墻穩定。
【關鍵詞】土釘墻；事故；施工
Survey on thirty failed soil-nailed excavations
Yang Yu-wen
(1.Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Institute Wuhan 430022;2.Medium Wuhan rock soil in the section hospitalWuhan 430071;3.Benefit the south university flashing college Jinan Shandon 250022)
【Abstract】There are many factors to induce instability of soil nail walls and among which， different ones possibly emerge in different cases. So， a single or few of them reveal only the limited inducing factors. To identify and comprehensively understand them to avoid similar failures， 30 cases of the soil nail walls where excess displacement or collapse have happened in deep excavation are chosen to develop a database. From it， it is found that in construction， the inducing factors are most and probability also occurs highest， including these primary factors of untimely grouting， poor grouting effect for soil nails， over-excavating and constructing not following design. The inducing factors in groundwater and design of soil nail walls follow up almost in side by side. The new parameter C is proposed to reflect not only the potential anchor force of soil nails but also the reinforced strength of soil in active zone. Together with other parameters， the parameter C conducts the boundary value of soil nail setting to maintain stability of soil nail walls.
【Key words】Soil nail walls；Failure；Construction
1. 前言
土釘技術發源地在西方，但大規模的應用和發展卻是在我國。當這一技術從二十世紀九十年代初傳入我國時，正好趕上了我國大規模的基礎建設時期。由于它具有經濟、安全可靠、、結構輕柔性大抗震好、施工設備簡單、速度快、施工噪音小、不影響環境等優點，深受工程界歡迎，廣泛地應用于我國深基坑等多個領域，并使這一技術得到了很快的發展，獲得了很好的經濟和社會效益。2005年以前的幾年，是土釘技術在我國應用的鼎盛時期，各種問題也出現得最多。在這一階段內，由于盲目地追求經濟效益和基坑工程問題的復雜性等原因，結果先后在北京、廣州、武漢等地發生了多起大的滑塌事故。介紹土釘墻失事的文獻不少［1-28］，但它們中絕大多數只涉及到單個工程，闡述的問題存在一定的局限性，代表性不強。要全面地了解和掌握失事的原因等，有必要收集盡可能多的失事土釘墻實例，進一步進行統計分析，從反面汲取教訓，發現一般性的規律，減少事故的發生。本文將收集到的實例建立數據庫，對它們進行分析總結，發現引起土釘墻失事的典型原因。關于補救措施、經驗教訓等其它方面的問題將另文探討。
2. 實例資料的收集和整理
從發表在我國各類學術期刊上關于土釘技術在深基坑工程領域應用的近2000篇學術論文中，選出發生過過大變形或滑塌事故的實例。另外，筆者從事深基坑工程實際工作多年，已收集到一些類似工程資料。對所收錄的每個實例中必須含有:
(1)工程地質和水文地質條件。
(2)土釘墻支護設計方案。
(3)失事原因分析。
(4)補救措施。
這四個方面的內容，或包括大部分內容介紹。
篩選后，只有28個文獻中共30個土釘墻或復合土釘墻實例滿足要求，將它們收錄進來，建立數據庫，分析整理后的結果如表1所示。
表1中， n表示土釘排數；SH 、Sv分別表示土釘水平間距和垂直間距；L為該剖面土釘總長；h0、hc分別表示最終開挖深度和發生事故時的開挖深度；sn表土釘墻，csn表復合土釘墻。在表1、2中涉及到文獻中，不同的作者，由于存在不同的技術水平和不同的觀察角度，文中的寫作方法和強調的重點是不同的。因此，在資料整理過程中，我們首先認真閱讀原文獻，然后對有效信息進行提取，使錄入的內容做到客觀、真實、全面，盡可能地少作推理。
在表1“土質特性”欄中，從地表到下的順序，只列出了與土釘墻穩定關系較大的土層名稱，根據場址土層概況、厚度、土釘穿過的土層、坑底附近土層、是否存在軟土層等控制因素來確定，沒有列出文獻中介紹的土層全部信息。
須說明的是，表1中只包含了與土釘墻支護失事相關的主要內容，一些不重要的信息沒有錄入其中。例如，沒有收入土釘面層、土釘材料等相關資料。這些支護方案中，面層厚度大多為100～400mm，采用C20細料混凝土，分兩次噴射，鋼筋網6.5@200×200，加強筋18～25，呈菱形布置，加強筋與土釘頭焊接。面層的設計和施工大同小異，發生滑塌時大多都沒有出現明顯的破壞，這說明絕大多數層面的設計施工是合理的，與基坑失事沒有直接的關系，因此沒有錄入表中。大多土釘采用48鋼管或25螺紋鋼筋材料，與水平方向傾角10～15°設置，土釘孔徑50～130mm，采用鉆孔或直接擊入土層中，并灌入水泥砂漿。在失事工程中，很少出現土釘被拉斷的現象，說明土釘材料的選擇是安全的。另外，大多復合土釘墻中超前支護是水泥土攪拌樁，也有采用木樁、預應力錨桿等，它們設計施工方法類似，也沒有詳細收錄這方面的資料。
3. 土釘墻工況統計分析
土釘墻工作狀況，是指實例中的幾何尺寸、土釘等擋土結構以及地質條件等影響基坑穩定的一些因素。表1中資料表明，失事工程大多位于我國華北、華中、華南、華東、西北五個個地區，遍布全國大部分地區，其中華中最多，達7個，華北最少，僅2個，7例沒有注明位置。盡管一例位于越南，但是該工程是由我國相關單位承建的［5］。失事基坑多的地方，基坑工程總數也多，在一定程度上反映了不同地區這種比例關系。從發生事故的時間來看， 2001年到2005年這段時期內，失事工程最多，2005年以后最少。
3.1 失事土釘墻概況
3.1.1統計。
失事時基坑的狀況。根據表1分析，基坑工程發生事故時，有的是已開挖到最終設計開挖深度h0，有的是開挖過程中發生的（hc 邊坡幾何尺寸。在表1中所列出的30個基坑工程中，有5個工程坡頂對雜填土層等進行了深度1.5～2.0m挖除卸載，12個工程采用垂直開挖，其余采用了邊坡坡度1:0.1～1:1的單級（或多級）開挖。最終開挖深度在4.2～20m范圍內變化，其中6m或以上的基坑26例，占86.7%，小于6m的4例，統計結果如圖2所示。 土釘墻支護方式。表1“支護方式”欄中，包括土釘墻和復合土釘墻兩種:(1)12個工程是土釘墻支護方式；(2)18個復合土釘墻中，12個基坑工程采用土釘墻+水泥土墻形成的復合墻支護方式，攪拌墻主要發揮超前支護、止水防滲的功能，有8個由預應力錨桿（錨索），或抗滑木樁形成復合支護方式。 圖1 失事時基坑工程所處的狀況統計 圖2 最終開挖深度分布 3.1.2 分析。 3.1.2.1 圖1表明，在發生過大變形或滑塌事故的基坑工程中，有近一半的基坑發生事故時正處開挖過程中，其中有6例發生在凌晨［9］［20～21］［23］［26～27］， 1例發生在夜晚［11］。為了方便運土，基坑開挖大多選擇在晚間至第二天7點以前這一階段進行。這段時間光線暗，監測人員可能不在現場值班，很容易錯過觀察到基坑滑塌的前兆，如地面出現的裂縫等。另外，由于這段時間不是上班時間，及時組織搶險較困難，往往耽誤了保貴的時間，導致事故發生。 3.1.2.2 表1中，僅5例坡頂部挖土卸載的工程發生了事故，說明合理的邊坡尺寸是有效防止基坑失事的工程措施之一。 3.1.2.3 就土釘墻支護方式在全國的應用情況來看，一層地下室的基坑占絕大多數。但是，圖2中，最終開挖深度小于6m的基坑失事頻率很小，在10%左右，這說明開挖深度小于6m的基坑，采用土釘墻支護是比較安全。 3.2 場地地質條件的影響。 表1中“土質特性”欄列出了主要土層名稱，沒有將文獻中介紹的所有土層名列出。這些列出的土層相對較厚，反映了場地主要地質特征，可將這30個實例分成兩種地質情況： 3.2.1 軟土區（存在淤泥、淤泥質土、淤泥質粘土等）。 3.2.2 非軟土區（以粘土、粉土、殘積土等為主）。 軟土區基坑工程開挖深度4.5～10.3m，共14個實例中，其中7個基坑在開挖過程中發生了事故，占50%(如圖3所示)，大于圖1中出現的頻率(43%)，說明軟土區基坑在開挖過程中容易發生事故。 圖3 土質特征和位于軟土區基坑的滑塌狀況統計 對存在深厚淤泥、淤泥質土、或未固結松散深厚雜填土地區，由于軟土具有低強度、高壓縮性、高靈敏度、高流變性的性質，很容易誘發基坑發生大變形。據Rankine土壓力理論，由于≈0，主動土壓力與被動土壓力相接近，抗滑力不夠； 施工中，軟土中土釘成孔困難或灌漿效果差；軟土所能提供的摩擦阻力有限。因此，基坑一旦開挖形成一定的高差，土釘墻支護結構就很難達到穩定平衡狀態，容易產生深層滑移，引發土釘墻支護外部失穩。在這種情況下，即使采用復合土釘墻，也很難保證安全［3］［21］［27］，更不用說單純的土釘墻支護方式。 圖4 地下水位控制方式 在表1中的所有實例中，事實上都存在地下水，但有6個實例沒有描述出來。地下水以三種形式存在:上層滯水、潛水、承壓水。對一個具體工程來看，多存在一至二種地下水。大多采用水泥土墻作止水帷幕(圖4)，阻隔上層滯水或潛水，也有幾乎一半的工程采用降水井降低地下水位等方式控制地下水，如圖4所示。一個工程中，大多采用一至二種地下水控制方式。 3.3 土釘等擋土結構的設計。 土釘的長度、間距等由計算確定。一般采用極限平衡法，由安全系數值來確定土釘墻的穩定狀態。但是，僅從來計算結果很難評判土釘墻安全性。這是因為存在由于計算方法本身有待完善或應用不合理［29］、合理土層參數值不易確定、穩定安全系數取值的不確定性、土釘墻支護的工作狀態難預測等方面的問題，使得計算結果不能真實反映土釘墻實際穩定狀態，例如參考文獻［1］、［2］等中介紹的基坑工程?；幽芊癖３址€定，土釘長度、間距等布置是決定因素之一。表1實例中，大部分的失事原因不是由土釘長度不夠引起的，我們有必要對它們重新進行分析。 表2土釘布置 實例編號l(m)A=l/h0R=Sh×Sv(m2)C 68.21.01.21.8 760.72.11.17 890.951.01.95 119.81.01.02.0 125.50.552.11.0 14121.2?? 188.91.192.251.6 196.60.852.251.29 206.00.671.441.36 257.20.922.251.36 269.81.531.442.22 307.51.781.542.43 3.3.1 土釘墻。 在12例采用土釘墻支護的基坑中，僅4例屬于軟土區，大多數土質條件較好。因為土質較好，可以充分發揮土釘加筋、錨固等作用，開挖中不易發生局部塌土等問題，這說明大多失事基坑支護選型是合理的。土釘墻適用于土質條件好、無地下水環境，這是1972年世界上第一個土釘墻支護場址地質條件［30］。根據表1中“土釘布置”欄中數據和對應最終開挖深度h0，可以得到土釘長度平均值l等，列于表2中。表2中，h0為最終開挖深度； SH、SV分別為土釘水平間距和垂直間距，1SH×SV 表示每平方米土釘布置根數； C是土釘綜合指標，定義如式(1)所示。 C=1SH×SV+1 h0(1) 顯然，C越大，表示土釘越長和(或)布置越密。 由表2 “l/h0”欄知，土釘平均長度l與開挖設計深度h0之比值在0.55～1.78范圍內變化，其中在l/h0在1～1.25范圍內的土釘墻最多。83%工程中l/h0小于1.25。從設計上來看，土釘長度偏短，土釘不能提供足夠的錨固力是土釘墻失事的一個重要原因。表2中，編號為6、8、11、14這四個工程主要是由于土釘設計偏短發生的事故，其中后三個工程位于軟土區，它們的l/h0值在0.7～1.2內變化。l/h0≥1.2的實例失事頻率低，不到20%。由此可以看出，存在軟土(深厚軟土除外)的土釘墻，土釘長度l/h0≥1.2時，設計是較合理的。 表1中， SH和SV在1.0～1.5m范圍內變化，可推得表2中土釘間距在1.0～2.25m2內變化。Sh×Sv的值表示了每根土釘承擔的面積，反映了土釘提高主動區土體強度和抗滑的性能。SH或Sv最小值為1.0m，當小于1.0m時，因為群錨效應，土釘相互影響加強，發揮的作用并不能相應地提高。SH或Sv合理取值，它是一個與土層性質、邊坡幾何尺寸、土釘長度、坡頂超載等多因素密切相關的一個優化問題，還有待進一步研究。表2中， 45%工程中土釘空間布置Sh×Sv值在2.0～2.25m2范圍內，它們大多位于非軟土區，依據表1知，它們主要失事原因不是由于土釘空間布置。對非軟土區工程，土釘空間布置在2.0m2附近較合理。 表2中C在1.0～2.43范圍內變化。據前面分析，對軟土區，A≥1.2較合理，而1.5≥R≥1，推得C≥2.0；對非軟土區，R≈2.0較合理，而一般情況下A≈1，推得C≥1.5。因此，土釘墻設計參數可由式(2)、(3) 控制，作為界限值。式(2)為軟土區土釘墻，式(3)為非軟土區。 A1.2 C2.0 (2) A1.0C1.5 (3) 表3 擋土結構布置統計 實例編號l(m)A=l/h0R=Sh×Sv(m2)Clp(m)Ap=lp/h0la(m)Aa= la/h0 16.51.01.81.5560.9// 29.21.5312.536*1*// 313.52.251.23.08122// 411.01.831.02.853//61.0 512.01.571.563.13//81 9??1.0?132// 1012.41.062.251.580.68// 137.671.341.681.9311.62.0// 1513.251.321.12.2313.51.35// 169.751.921.22.766*1.18*// 179.250.781.961.2980.67181.52 2191.112.1101.22202.4 22121.162.251.61101.0151.5 237.670.382.10.85//180.9 24101.642.252.0871.15// 279.41.341.442.03111.57// 28101.672.12.15101.67// 29112.441.823.0122.67// 3.3.2 復合土釘墻。 表1中收集到的18個復合土釘墻中，10個實例開挖范圍內存在淤泥或淤泥質土，8個以粉土或粉質粘土為主要土層； 有13個采用了水泥土攪拌墻作為超前支護，其余在坡腳附近插入木樁，或采用預應力錨桿，發揮輔助擋土作用。統計結果如圖5所示（其中有3個實例存在兩種方式）。 統計見表3。表3中，h0、 SH、SV、 C定義與表2相同；lp、Ap分別表示水泥土攪拌樁或木樁的長度和該長度與最終開挖深度之比； la、Aa分別表示預應力錨桿長度和該長度與最終開挖深度之比。表4中“lp”、“Aa”欄中，實例編號2和16數據帶有*，表示設置的為木樁，在坡腳附近。 由表3 “l/h0”欄知，土釘平均長度l與開挖設計深度h0之比值在0.38～2.44范圍內變化，其中在1～1.75范圍內的實例最多，占65%。表1中，五個實例土釘設計偏短［1］［2］［15］［21］［23］。由于存在軟土，復合土釘墻中土釘設計較長，取A≥1.5較合適。 表3中Sh×Sv值在1.0～2.25m2范圍內變化，61%工程中土釘空間值大于1.25，取R≈2.0較合理。 表3中土釘綜合指標C在0.85～3.13范圍內變化，大部分大于2.0。取C≥2.0較合理。 表3中水泥土攪拌樁或木樁的長度與最終開挖深度之比Ap在0.67～2.67范圍內變化， 大于1.0的實例占78%。取Ap≥1.2較合理。樁頂大多位于地表以下一定深度，樁端則穿過軟土層，嵌入強度相對較高土層中。 表3中預應力錨桿長度與最終開挖深度之比Aa在0.9～2.4范圍內變化。取Aa≥1.50較合理，錨桿須進入被動區穩定土（巖）層中。 對復合土釘墻，土釘長度、空間布置、樁長度等設計參數可由式（4）控制，作為設計界限值，其中A、C是基本控制參數。式（4）中，若存在水泥土攪拌樁或木樁，用Ap控制，樁頂大多位于地表以下一定深度，樁端則穿過軟土層，嵌入強度相對較高土層中； 若存在預應力錨桿，用Aa控制，錨桿須進入被動區穩定土（巖）層中。 A1.5C2.0Ap1.2 Aa1.5 （4） 圖5 復合土釘墻中超前支護類型統計 4. 失事原因分析 4.1 基坑失事類型與原因。 表1中收集到的30個實例中，土釘墻支護破壞存在3種類型： 4.1.1 內部失穩。 4.1.2 外部失穩。 4.1.3 過大變形，引起相鄰地下管網或地上建筑物損壞等，但基坑本身并沒有發生破壞。 內部失穩，即滑裂面從土釘中間穿過，失穩時土釘一般被撥出。外部失穩指滑裂面位于布置的土釘范圍以外，滑動過程中土釘不能提供抗滑力。第三種類型是指基坑發生了過大變形，但由于采取的處理措施及時和有效，基坑工程變形沒有進一步增加而進入破壞階段。表1中30個實例中，7例發生了內部失穩，13例發生了外部失穩，10例發生了過大變形。統計分析表明，內部失穩一般是由于土釘不能提供足夠大的錨固力這一直接原因所引起的，具體表現在勘察中忽略了軟弱土夾層的存在［11］［26］、土釘設計偏短或注漿效果差或不及時等［1］［10］［17］［22］、土體發生了滲透破壞［11］［22］等這三個主要方面；外部失穩大多是由于土釘設計偏短［2］、場址存在深厚軟弱土層或土體長期被浸泡變軟［2］［3］［4］［9］［18］［21］［23］［27］、墻頂超載估計不充分［15］等主要原因造成。 表4 主要原因分析 階段主要存在的問題出現次數 勘察（1）忽略了軟弱土夾層的存在8 設計（1）土層參數取值偏大1 （2）墻頂超載估計不充分9 （3）整體穩定驗算缺乏等2 （4）不適合采用土釘墻支護方式3 （5）其它。如未考慮土層自穩能力、未考慮黃土溫陷問題2 施工（1）土釘注漿效果差或不及時9 （2）土層超挖7 （3）未做土釘抗拔試驗2 （4）水泥攪拌樁質量差3 （5）開挖過快，擋土結構效果差3 （6）開挖深度超設計值2 （7）不按設計方案施工7 （8）其它。如調整支護方案不及時、施工中破壞支護結構2 地下水（1）水滲入墻體9 （2）土體發生滲透破壞3 （3）土體長期浸泡變軟4 （4）地下水水位沒有降到設計深度1 監測（1）漠視監測結果或滑塌先兆4 （2）監測數據不準確。1 4.2失事基坑原因統計和分析。 表1中所列失事原因表明，一個基坑工程發生工程事故，往往不是單個原因造成的。對表1中“ 主要原因”欄進行統計，結果如表4中所列，它們涉及到勘察、設計、施工、地下水、監測五個方面。顯然，表4中列舉的施工階段存在的問題中包括了施工組織管理、監理方面存在的問題，如土釘注漿不及時、土層超挖、不按設計方案施工等。 4.2.1 表4中數據表明: (1)勘察階段主要存在一個問題，出現8次。 (2)設計階段存在五個問題，17次出現。 (3)施工中存在八個問題， 35次出現。 (4)地下水處理方面存在四個問題，17次出現。 (5)監測中存在兩個問題，5次出現。 共二十個問題，82次出現，平均一個基坑事故由近三個主要原因引起的，統計結果如圖8所示。其中，施工階段出現的次數最多，占42%，設計階段次之，占21%，地下水不利影響出現20%。 4.2.2 統計數據表明: (1)勘察階段由于疏忽，容易忽略了軟弱土夾層的存在，出現頻率近10%。 (2) 設計階段墻頂超載估計不充分，導致抗滑穩定不夠是主因，也存在支護方式選擇不當、缺少整體穩定驗算等。 (3) 施工階段存在土釘注漿效果差或不及時、超挖、不按設計方案施工等主要問題，分別占施工階段出現問題的25.7%、20%、20%。 (4)水滲入墻體、土體長期浸泡變軟是地下水主要的不利影響。 (5)監測過程中漠視監測結果或滑塌先兆是主因。 統計結果如圖6所示。 表1 -1 土釘墻或復合土釘墻支護失事原因 基坑工程實例編號工程地點開挖深度h0 （m）hc（m） hu(m)邊坡坡度 土質特性支護方式 土釘布置層數SH(m)SV(m)總長L(m) 復合形式地下水和控制方式主要原因 1［1］昆明6.36.3垂直粉質粘土，粉土csn41.21.526長6m水泥攪拌樁，樁徑500mm，樁心距350mm潛水，水位埋深2.5m左右。水泥攪拌樁為止水帷幕，樁頂距地表1m(1) 土層參數取值偏大;(2)土釘注漿質量差;( 3)超挖 2［2］浙江661:0.5淤泥質粘土csn51(?)1.046坡腳 200松木樁，長度6m， 間距0.3m?(1)墻頂超載;(2)缺少外部深層整體滑移穩定驗算 3［3］沿海城市661.8淤泥csn41.21.054水泥攪拌樁， 600@450，長12m 水泥攪拌樁為止水帷幕(1)不適合土釘墻支護;(2) 未做土釘抗拉試驗;(3)土釘注漿、水泥攪拌樁施工質量差;(4)開挖超過設計值 4［4］寧波662.01:0.5淤泥質粘土csn41.01.044坡腳超前錨桿長度為6.0m，間距為800mm水位埋深0.2～0.6m潛水，承壓水(1)土釘錨固體的強度尚未達到設計強度就進行下一層開挖；(2)基坑產生隆起現象時未能及時打設松木樁以穩定土體；(3)地表水滲入墻體 5［5］越南河內7.67.61：0.5淤泥質粉質粘土csn71.21.384坡腳錨桿間距為1m，兩排，長度分別為8m、7m用水泵及時抽走積水(1)軟土中土釘第1、2層成孔困難，注漿不能一次注滿;(2)軟土在基坑開挖中局部產生流土 6［6］?8.38.3 垂直粉質粘土sn81.21.065.5-地下水為孔隙水、裂隙水。不考慮地下水的影響土釘墻竣工后，在坡腳開挖了深2m的水溝，使墻體出現了吊腳現象 7［7］北京市朝陽區8.68.61:0.3粘質粉土sn61.51.435.5-上層滯水和潛水。采用自滲井和抽水井降水方案(1) 地下車庫東部土質松散，勘察階段被遺漏;(2)開挖中漠視位移監測結果;(3)出于經濟上的考慮，不調整設計方案;(4)基坑內積水嚴重;(5) 缺乏處理突發事故的經驗 表1-2土釘墻或復合土釘墻支護失事原因 8［8］?9.55.01:1淤泥質粉質粘土，粉質粘土sn51?1.045-?(1) 勘察中誤將2m厚淤泥當作淤泥質粉質粘土(2)坡頂卸土因場地限制未能實現 (3)開挖過快，土釘施工未能及時跟上 9［9］嘉興市6.531:0.51:1粉質粘土，淤泥質粘土csn11.0？長13．0 m水泥攪拌樁，樁徑0.6m，中心距0.4m 潛水，地表下1 m左右。采用水泥攪拌樁為止水帷幕(1) 沒有重視早在一個月前就已出現的由于開挖引起附近地面的下沉;(2)自來水管斷裂，水滲入墻體 10［10］?11.78.21:0.5雜填土，粉質粘土csn71.51.584樁徑lm、長8m旋噴樁。位于邊坡中間的平臺上 采用旋噴樁作為止水帷幕(1) 開挖時未達到設計放坡要求；(3)墻頂超載;(3) 坑壁出現流砂;(4)土釘注漿、水泥攪拌樁施工質量差 11［11］?9.551.51:0.3淤泥質粉質粘土，粉質粘土sn61(?)1.059-地下水十分豐富(1)勘察中誤將2m厚淤泥看作淤泥質粉質粘土; (2)35t車輛在基坑附近進出;（3）土釘孔局部塌孔，注漿效果差；（3）地下水滲透 12［12］?1010垂直填土，粘性土sn61.51.433-上層滯水和基巖裂隙水(1)雨水滲入; (2)墻頂超載; (3)土釘孔底灌注壓力不夠;(4)住宅樓開裂前，基坑坑壁有鼓起、坑底有隆起現象，但施工、監理方對此未引起重視 13［13］鄭州5.75.7垂直粉土，粉質粘土csn31.21.423水泥土攪拌樁止水帷幕，樁徑500mm，樁中心距350 mm，長11．6 m上層滯水；承壓水。水泥土攪拌樁止水帷幕；坑內6眼管井和7組輕型井點降水(1)水泥土攪拌樁止水帷幕漏水、涌砂; (2)墻頂超載 14［14］長沙市湘江東岸8.59.5超挖垂直人工填土，沖積軟弱土sn6？？72-上層滯水和孔隙承壓水。水位埋深1．80m，孔隙承壓水賦存于圓礫層中(1)施工期間，基坑附近地面上頻繁的車來車往;(2)由于勘察間距過大，土層局部為過渡淤泥未能詳細查明;(3) 設計中未考慮到施工期間正值長沙雨季和坑壁士自穩能力差; (4) 超挖 15［15］?約103.0垂直淤泥質粘土，粘土及粉土csn81(?)1.1106（？）長13.5m水泥土攪拌樁， 500@350水泥土攪拌樁止水帷幕(1) 施工中破壞支護結構;(2)一次超挖土6m深，又未及時噴混凝土和放置土釘; (3)墻頂超載;(3)在事故發生前一周，坍塌處水平位移已超過安全標準 表1 -3 土釘墻或復合土釘墻支護失事原因 16［16］浙江5.065.061:0.9粘土，淤泥csn411.239僅在南面邊坡打長度為6m木樁地表下0．5m，孔隙潛水，底部孔隙承壓水(1)為了趕搶進度，一次性開挖面過大、超挖，施工中土釘未及時跟上;(2) 土釘打入后，注漿不及時，注漿質量差 17［17］深圳市11.811.8垂直含礫粉質黏土csn81.41.474(1) 長18 m一排預應力錨索;(2)水泥攪拌樁，間距0.4 m，平均樁長8 m， 上部空樁2．0 m孔隙潛水。水泥攪拌樁作為止水帷幕(1)滑塌前大雨引起了地下水位上升，地下水在基坑底部滲出;(2)有近三排土釘因地下障礙無法達到設計長度，但施工單位沒有告知設計單位; (3)沒有進行土釘和錨索的拉拔試驗;(4)土釘孔灌漿效果不好;(5）監測單位沒有及時反饋給有關單位，更沒有提出安全預警值 18［18］陜西省靖邊縣7.5約4垂直粉質粘土，淤泥質粉質粘土sn41.51.535.5-?(1)設計未考慮到可能的水患導致濕陷性黃土產生濕陷的情況;(2)出現多次嚴重超挖現象;(3)污水管中大量滲漏水滯留在土體和坑內 19［19］無錫7.14，7.11:0.27雜填土層，粉質粘土層sn41.51.526.5-?(1)地下水管中水流滲入雜填土(約4米深);(2)用挖機砸碎路面震動荷載較大，導致邊坡土體松動，下水管道漏水(基坑深7．1m) 20［20］成都931: 0.15雜填土，粉砂sn61.21.235.5-?(1) 地下水管中水流滲入雜填土中; (2)墻頂超載; (3)超挖;(4)土釘注漿不及時 21［21］深圳市田8.24～7 雜填土，粉質黏土csn511(?)45(1)一排預應力錨索，長20m。(2)水泥攪拌樁，長10m攪拌樁止水帷幕(1)整體穩定安全系數不足; (2)雨水滲入; (3)為降低工程造價，將原設計預應力錨索的3 根鋼絞線改為1 根 22［21］深圳市10.310.3未固結雜填土層厚 9.5m，淤泥質土 csn81.51.5(?)96(1)單排擺噴樁，長約10m。(2)1 排32鋼筋預應力錨索，長15m，@2.4m 地下水埋深1.6 m。擺噴樁止水帷幕，坑內設降水井不適合采用止水帷幕+預應力錨桿形成的復合土釘墻支護結構 23［22］北京朝陽區20201:0.2 ～1:0.35粘土，粉土粉砂，碎石csn121.51.492兩道預應力錨索，長分別為15m、18m潛水(1)土層被水浸泡變軟;(2)土釘偏短; 表1 -4 土釘墻或復合土釘墻支護失事原因 24［23］武漢市新華路6.141.5垂直一級階地，粘土csn31.51.530雙排粉噴樁，長7m，樁頂埋深2m上層滯水。雙排粉噴樁止水(1)雨水和排水管中的污水下滲; (2)坍滑地段的軟弱土厚度約4．6 m，而原勘察報告顯示的厚度約3．5 m;(3) 卸荷平臺寬度僅0.8m，不滿足設計要求 25［24］甘肅省7.87.81:0.32黃土狀粉土sn51.51.536-四個降水井（1）施工中沒有按原設計放坡；（2）降水過程 中間沒有連續降水 26［25］6.451:0.1人工填土，粉質粘土sn51.21.249-排水溝，降集水井土體的裂隙很發育，雨水的浸泡，軟化土體 27［26］漢口新華路76垂直一級階地，粘土csn51.21.247單排擺噴樁止水帷幕，長11m上層滯水，承壓水。擺噴樁止水帷幕，深井降水(1) 原地質報告沒有將粉質粘土部分地段為淤泥或淤泥質軟弱土劃分出來;(2)測斜管太淺，監測數據不準確 28［27］漢口64.5垂直一級階地，淤泥層厚9mcsn41.41.540單排擺噴樁止水帷幕，長10m上層滯水；承壓水。止水帷幕，深井降水不適合采用土釘墻支護 29［27］漢口4.54.5垂直一級階地，粘土，淤泥csn31.31.4333排插鋼管漿噴樁，長12m。坑底粉噴樁上層滯水，承壓水。漿噴樁止水帷幕，深井降水（1）未經設計單位許可修改了原設計方案;(2) 土方開挖速度過快，承臺未分批分段開挖 30［28］漢口4.24.21:0.2粘土，粉砂sn41.41.130-上層滯水，承壓水。深井降水相鄰地下排水管滲漏，土體抗剪強度降低 圖6 主要原因統計 表1涉及的28個文獻中，除了9個以外［2］［5］［6］［8］［13］［19］［22］［23］［28］，其余19文獻中都提到責任心或施工組織管理方面的問題。事實上，引起土釘墻失事的出現頻率高的大多數原因，例如設計中存在的問題(2)、(5)； 施工中(1)至(8)；地下水中的(1)、(3)、(4)；監測中的(1)(見表4)等，大多是由于從業人員責任心缺失、施工組織管理不到位引起的。技術方面的問題，如設計中(1)、(3)、(4)； 地下水中的(2)； 監測中的(2)等(見表4)，居次要地位。 5. 結論 由于存在著報喜不報憂的現象，收入表1中的實例可謂是冰山一角，我們沒有辦法收集到我國所有發生了事故的工程。但是，這也沒有必要，因為它們中的很多是類似的工程。重要的是選出典型的、有代表性的實例，對它們進行分析，這是我們工作的立足點。該文收集到的30個實例，分布在我國大部分地區，反映出基坑工程越多的地區，發生事故也越多的總趨勢。通過以上的討論，本文總結出以下一些結論，它們較好地反映了我國目前的實際情況。 5.1 單個土釘墻失事，一般由三個原因引起。高頻率出現的問題，存在于施工階段。大多是由于從業人員責任心缺失、施工組織管理不到位引起的，而技術方面存在的問題，則居次要地位。 5.2 有的基坑失事時正處于開挖過程中，有的則已竣工多時，這兩種情況幾乎各占一半。軟土區，在土方開挖過程中基坑更容易發生事故。 5.3 施工前，應組織科學慎密、易于操作的施工組織；施工中，建立以施工工藝流程為主線、以風險控制為目標的質量管理體系，同時加大監測工作力度。特別注意增強從業人員責任心和提高施工組織管理水平。 5.4 對土釘墻支護穩定來說，地下水是最危險的因素，極易誘發工程事故。 5.5 文中提出的參數C，既能反映土釘所能提供的錨固力又能反映主動區土體強度增強情況，它與A、Ap、Aa一起，用于對土釘墻或復合土釘墻設計參數的控制。 參考文獻 ［1］ 徐國民，吳道明，楊金和，昆明某訓練基地基坑變形失穩原因分析，巖土工程界，Vol.6，No.2，2003，31-33. ［2］ 孔劍華，某工程基坑支護坍滑事故的整體穩定性分析，城市勘測，第3期，2005，48-52. ［3］ 陳琦，陳文廣，一起基坑支護倒塌事故的分析處理，科技資訊，No.13，2008，55. ［4］ 屠毓敏，莫鼎革，胡進金，土釘墻在鎮海煉化軟弱基坑支護中的應用，地下空間，Vol．23，No.2，2003，128-132. ［5］ 辛海京，土釘墻支護技術在越南某住宅樓工程中的應用，施工技術，第36卷第11期，2007，48-50. ［6］ 徐曉洪，百富公司宿舍樓區西側邊坡事故分析，巖±工程界，第10卷，第1期，34-36. ［7］ 劉存林，葛克水，北京市某深基坑工程事故分析與處理，探礦工程（巖土鉆掘工程），第3 期，2007，26-28. ［8］ 鄭堅，采用土釘墻支護的深基坑險情原因及加固分析，建筑技術，第34卷，第2期，2003，115-117. ［9］ 杜常春，復合土釘墻支護基坑事故分析與處理，土工基礎，Vol.2l，No.2，2007，7-9. ［10］ 張明平，王永貴，孔祥慶，孫兆樹，復雜條件下的深基坑支護問題分析與處理，建筑施工，Vol.31，No.6，2009，444-446. ［11］ 鄭堅，徐剛毅，含軟土層的基坑支護失穩的原因分析及加固方案，鐵道建筑，2002年第10期，8-10. ［12］ 陳果元，唐小弟，魏麗敏，基坑開挖對相鄰建筑物安全性影響分析，中南林業科技大學學報，Vol.29，No.2，2009，136-139. ［13］ 王榮彥，孫芳，某復合土釘墻支護體變形原因分析，土工基礎v，Vol.21，No.4，2007，10-12 ［14］ 彭柏興，閆兵，王星華，某基坑事故分析及處理，工業建筑，增刊，2004，318-322. ［15］ 張尚根，張衛通，吳步旭，某基坑坍塌事故原因分析，常州工學院學報，增刊，Vol.21，2008，111-112. ［16］ 朱元華，王敏芝，姜伯明，某深基坑采用土釘支護的險情原因分析及處理，建筑安全，2007年第7期，5-7. ［17］ 黃圭峰，深圳市某建筑深基坑支護滑塌事故剖析，地質科技情報，增刊，Vol.24，2005，65-68 ［18］ 隆威，劉飛禹，土釘和錨桿聯合在深基坑事故處理中的應用，探礦工程，2002年第4期，16-18. ［19］ 張琴，無錫祝大椿故居會所地下室基坑工程的事故分析，科協論壇（下半月），2008，3-4 . ［20］ 李峰，趙仕興，熊貓萬國商城基坑變形原因分析與處理措施，四川建筑，Vol.24，No.4，2004，83-84. ［21］ 付文光，張俊，四個基坑加固工程案例分析，巖石力學與工程學報，，增刊，Vol.25，2006，3593-3599. ［22］ 朱繼永，倪曉榮，深基坑失穩實例分析，巖石力學與工程學報，，增刊，Vol.24，2005，5410-5412. ［23］ 李綱林，張杰青，施木俊，徐光耀，武漢市新華路某基坑工程邊坡失穩加固處理，城市勘測，No.1，2008，140-143. ［24］ 王曉，黃土基坑土釘墻支護工程事故分析，甘肅科技，Vol.21，No.11，2005，194-195. ［25］ 宋明亮，基坑工程土釘與錨桿聯合支護的設計與施工，鐵道運營技術，Vol.14，No.3，2008，24-25. ［26］ Yuwen Yang， Remediating a soil-nailed excavation in Wuhan China， Geotechnical Engineering， Vol.160， No.4， 2008， 209-214. ［27］ 楊育文， 徐德馨， 唐傳政. 武漢地區深基坑工程設計優化技術研究 (武漢市科技局2006年重點攻關項目)［R］. 武漢: 武漢市勘測設計研究院， 武漢市設計審查辦公室， 2007. ［28］ 楊育文，吳先干，林科，劉秀萍，土釘墻施工監測與破壞機理探討，地下空間與工程學報， Vol.2， No.3， 2006， 459-463. ［29］ 楊育文， 土釘墻計算方法的適用性，巖土力學，2009，30(11):3357-3364. ［30］ Bruce D.A.， Jewell R.A.， Soil nailing: the second decade， Proceeding of international conference on foundations and tunnels， London， 1987， 68-83.
