某基坑工程事故的原因分析及加固處理措施

王德意，王金鳳，盧鎮文

（1.珠海大橫琴投資有限公司，廣東 珠海 519000；2.珠海市燃氣工程研究設計有限公司，廣東 珠海 519000；3.國網長沙供電公司，湖南 長沙 410100）

1 工程概況

某大型基坑工程位于深圳市南山區，基坑的西側與北側均臨現狀市政道路，南側為正在運行的鐵路，南側及東北向臨規劃地鐵線路。基坑開挖深度約為15.25m，基坑支護周長約1000m。基坑平面如圖1所示。

圖1 基坑平面布置示意圖

2 地質條件

場地為原填海區域，原始地貌為海岸灘涂，后經人工回填成陸地，工程地質水文條件復雜，含深厚淤泥層。土質不均勻，呈流塑狀，有球狀風華殘留體存在，容易引起不均勻沉降，同時首層土含有大量填石，均屬不穩定土體，其工程地層如下：第四系人工填土層、第四系海相沉積層、第四系沖洪積地層以及第四系殘積層。下伏基巖為加里東期混合花崗巖。場地地層巖性分述如下：第四系人工填土層（Qml）、第四系海相沉積層（Qm）、第四系沖洪積地層（Q3al+pl）以及第四系殘積層（Qel）。下伏基巖為加里東期混合花崗巖（Mγ53）。

3 水文條件

地下水類型主要分為孔隙水、基巖裂隙水兩類。第四系孔隙水主要賦存于人工填土層、海相沉積淤泥質細砂層、沖洪積含粘性土砂層中，其次賦存于沖洪積含砂粘性土等其他粘性土層。地下水位與周邊河水及海水存在水力聯系，含砂層結構松散，自穩性差。

4 原設計及事故情況

由于基坑距離規劃地鐵線位較近，錨索打設長度較大，為避免對后期地鐵盾構開挖的影響，節約投資與工期，靠近規劃地鐵線路側采用可回收錨索，其余均為普通錨索。為掌握基坑開挖對周邊土體及深層土體的位移情況，錨索預應力情況，設計時加強了對可回收式錨索段的監測要求。原設計支護采用φ1.0m@1.6m灌注樁+φ1.0m旋噴樁止水+4道錨索維護結構。具體標準支護斷面如圖2所示。

圖2 基坑標準支護斷面圖

險情發生前，基坑已開挖至第四道錨索標高處，基坑東南側（采用可回收式錨索）支護段中部突發基坑滑坡險情，首先發現可回收式錨索錨頭開始崩落，緊接著局部腰梁掉落，錨索松弛，最后支護樁折斷并伴有異常聲響，基坑出現垮塌現象。整個過程持續不足40s，產生滑坡面積約5000㎡，所幸無人員傷亡和機械損壞。

5 主要原因分析

圖3 基坑險情現場

根據基坑險情發生過程資料、現場實際調查情況結合原設計圖紙資料分析，導致本次險情的原因主要如下。

5.1 可回收錨索錨具及錨索失效

回顧險情發生過程，首先是錨索錨頭錨具的脫落，導致錨索腰梁的掉落，從而錨索失效。同時根據對現場其它段已實施普通錨索及可回收式錨索現狀調查發現，普通錨索無異常現象，另一使用可回收式錨索段錨索錨頭錨具出現局部脫落現象（見圖4）。加之現場監測單位巡查工作人員反饋，在夜間進行巡查監測時可聽到個別錨具松動的響聲，由此可見，可回收錨索錨具與本次險情存在著一定的關系。

圖4 現場已松弛的錨索錨具及已更換的錨具圖

5.2 荷載影響

基坑險情發生后，經核實垮塌前基坑頂部堆載情況發現，垮塌段現場堆載過多，多數為建筑材料且距離基坑頂部較近（見圖5），同時基坑頂部及周邊工程錘擊樁基等大型施工機械動荷載的影響，在一定程度上可使土體中的剪應力超過其抗剪強度，產生失穩垮塌。

圖5 基坑頂部及周邊荷載情況

5.3 地質、水文因素

本基坑處于深圳填海區，原始地貌為海岸灘涂，淤泥層分布因場地的不同而存在一定的差異，現有維護結構計算采用朗金土壓力理論，假設維護結構后為均質無粘性土，現狀淤泥分布狀況與土壓力理論的假設存在較大的差異，同時險情發生時，正值雨季，地下水位的變化以及地下水受海水潮汐的影響，加之淤泥的流動和聯通性，上部及周邊荷載的增加，都將迫使淤泥向基坑大量涌進，在一定程度上對維護結構產生較大壓力。

5.4 其它因素的影響

除了上述主要原因影響，設計時對可回收錨索的技術要求、錨索的監測及張拉情況、錨索及灌注樁的施工質量、土方開挖及第三方監測情況等等都對基坑的安全性存在一定的影響。

6 應急加固措施及效果

險情發生后，根據現場情況及對事故原因的分析，為了避免險情的進一步擴大，相關參見單位進過討論研究制定了相應的應急及加固處理措施。

①及時封閉地表裂縫，地面設置擋水坎，設置安全警示范圍，修坡及坡面整理，對有條件的及時進行土方反壓等；

②在清理后的放坡坡面上淤泥、淤泥質土中打入一定數量的φ100mm，長3～4m的木樁，以利于臨時坡的穩定；

③對于現場兩側尚未坍塌段，進行支護樁的檢測，并加大監測頻率，在進行臨時土方反壓的同時，重新設置錨索腰梁，并對錨索重新張拉鎖定；

④對現場已坍塌段，在利用底部支護樁的同時，對邊坡進行大坡率放坡支護，并對坡面進行噴砼防護；

⑤對基坑周邊堆載進行限制，控制在設計允許范圍內，同時為避免振動對錨索的影響，主體結構工程樁錘擊樁均調整為靜壓樁。

⑥加強對基坑的監測。

上述處理措施實施后，基坑險情得到了有效的控制，在基坑后續開挖及主體結構施工過程中，基坑均處于安全狀態，基坑穩定性良好。

7 結語

根據本基坑事故原因的綜合分析，在復雜淤泥及淤泥質土中，采用排樁+錨索的支護形式設計與施工時，應汲取以下經驗和教訓。

圖6 加固處理措施及效果圖

①排樁+錨索的支護形式的破壞垮塌過程極為短暫，為脆性破壞，鑒于基坑計算理論、作用機理與不同類型錨索的施工工藝均與實際存在一定的差異和有待進一步的實踐摸索，建議在深厚軟土地區采用本支護形式，特別當采用可回收式錨索時，需加大安全儲備；

②排樁+錨索的支護形式中錨索錨具在整體體系中起著至關重要的作用，在設計、施工中應給予足夠的重視；

③基坑頂部堆載及附近工程樁的施工形式，對基坑安全也產生一定的影響，基坑開挖是一個動態的過程，設計、施工和監測單位，應根據現場不同變化情況，信息互通及時聯動，合理選擇支護形式、施工工藝及一系列的動態調整措施；

④基坑險情發生后，在避免險情進一步發展，及時封閉地表裂縫，地面設置擋水坎，設置安全警示范圍，修坡及坡面整理，對有條件的及時進行土方反壓等是一些快速有效的臨時處理措施。