深基坑坍塌事故原因剖析與修復整改

張 華

（綠地地產集團有限公司， 上海 200023）

0 引言

城市建筑工程中通常會有施工場地受限的情況，如項目場地周邊有街道、居民樓、車道等，所以基坑工程的安全管理尤為重要[1]。城市建設中，基坑工程一般會采取支護措施，以此保證基坑開挖坑壁的穩定以及周邊建筑的安全[2]。而支護方案是基礎工程中最為重要的部分，只有合理、有效的支護方案才是基坑工程安全的有力保障。深基坑工程一旦發生坍塌事故對項目本身及社會都有重大影響，如何預防深基坑坍塌事故，保障施工安全，需要不斷總結實踐經驗。

1 工程概況

南寧某廣場D 地塊項目主要由三棟主樓和沿街商業構成，總建筑面積約為20.5 萬m2。本項目中發生基坑坍塌事故的是三棟主樓中的一棟，主樓地上44 層，高度為189.8m，地下5 層，該處基坑深度達22m，支護施工采用樁錨體系為Φ1000 灌注樁@1600、四道錨索的形式。本次基坑支護加固有關的地層地質巖土從上至下依次分布為素填土、圓礫、強風化泥巖、強風化泥質粉砂巖、中風化泥巖。

2 坍塌原因與應急處理

2.1 事故描述

事故于2019年6月8日傍晚發生，廣場D 地塊北側基坑局部支護樁發生坍塌，坍塌面長為55m，最大寬度達15m，深度約計17m，塌方總量達45000m3。本次事故直接造成的經濟損傷達到570 萬元，對工程本身工期造成影響并占用城市主干道半幅，其中四車道共6.5 個月，另半幅占用1.5 個月，對城市整體交通環境造成了較大影響。事故發生前，項目北側基坑支護數據有異常波動，企業立即通報有關部門，臨時對項目周邊道路進行交通封閉管制并對人員、車流進行引導分流，現場施工也進行了疏散撤離，因此本次事故無人員傷亡，而從經濟損失規模來看，定性為一般安全事故。

2.2 原因分析

經當地政府組織專家組的現場分析判斷：本次出現的基坑塌方問題根源在于相鄰基坑北側紅線外Φ500 自來水管道長時間漏水，進而使基坑壁土體被浸蝕流失、掏空并使基坑后側泥巖軟化，導致2019年5月24、2019年5月29日兩次水管爆裂情況發生，產生較大變形使錨索失效，支護內傾倒塌，造成了本次事故。

2.3 應急處理

事故發生后項目及時有效地采取了一系列應急處理措施。一小時內將事故簡要情況進行上報，主要包含事故簡要經過、初步原因、傷亡情況、現場處置情況等；啟動應急預案成立搶險小組，人力、措施、材料均進行統籌安排；相關總分包單位領導、技術人員都在現場生活工作；每日定時召開搶險例會，對基坑現狀進行分析，對當日工作進行總結，并向上級每日提交搶險日報；成立搶險專家組，委托相關專業的權威專家并簽訂任職協議，專門對項目搶險活動進行指導，由專家和設計人員牽頭進行本次基坑坍塌修復方案的制定并向政府進行項目搶險進展匯報。

現場方面進行坑外卸載，在事故穩定后對塌陷區域進行放坡施工，土方單位調整塌陷區坡度，封閉基坑北面、東面的部分道路以減小動荷載，已經形成滑移面的路面暫時不予通行。坑內做回填處理，回填施工進土累計達到30420m3，坑內倒土坑腳反壓1000m3。強化周邊裂縫處理及變形監測，拓寬監測范圍，增設監測點位，增加每日監測頻次并委托第三方監測單位、總包單位對數據進行復測，保證數據真實性、有效性。落實專人對周邊圍護、管線、道路變形狀態進行日夜巡視，發現的裂縫則采用瀝青、白灰、干水泥和膨潤土及時填實處理。

坑內排水，坡面覆蓋。本次事故發生時當地恰好是雨季，為預防雨水滲入基坑，使用塑料布覆蓋坡面土體并準備了足夠數量的抽水設備安排專人全天候值班，負責將坑內積水及時抽出。

3 基坑修復與整改

項目基坑修復、整改施工中，最為關鍵的目標區域為項目北側塌方區。事故發生后，迅速組織人員撤離并對周圍交通進行協調，避免影響范圍擴大，快速翻土反壓回填，確保不發生二次災情，同時進行基坑修復、整改方案的探討。項目事故發生后迅速制定三個修復方案供討論選擇。

3.1 方案設計

方案1：大開挖，做地下通道，建筑物做永久支護結構。該方案相對施工較為明確、簡單，同時能夠聯通工程中的C、D 地塊，工期需要八個月，成本達到2400 萬元。通道實現了各處的通行，不論是通道中間還是通道兩端都能實現交通，但工程量較大，同時較為集中，工期相對更長，無法實現短期施工；

方案2：結合雙排樁與錨索做永久支護，原建筑結構不變。該方案涉及廣泛，工期較短，東葛路能夠在施工四個月左右的時間內實現全線開通，能夠盡快便利交通。本方案中采用的是1600 樁徑的雙排樁，錨索共5 道，長度為19 到26m。砼扶壁擋墻高度達到10.2m，采用的鋼筋土釘及鋼花管規格為長9 到12m，直徑為25 或50。方案實施后期還需要進行回填施工，結構施工中要考慮到永久地下室擋墻；

方案3：單排樁加錨索作為臨時支護，建筑物做永久支護。該方案安全性高，較為可靠，后期地鐵施工及改造不會對東葛路造成影響，但是工期較長。該方案中采用的單排樁樁徑為2000，共三道錨索，長度為24 到26m，采用的鋼筋土釘或者鋼花管，直徑為25 或者50 ，長度為9 到12m。方案中需要做永久地下室擋墻、抗剪柱與抗拔柱。

3.2 方案對比

三個方案從對交通的影響與施工技術可靠性上對比分析：

1） 交通影響方面，方案一雖然能夠使項目中的C、D 地塊得到連通，但東葛路會全線封閉，在D 地塊支護結構沒有完成之前難以實現通車，因此需要封閉8 個月左右；方案二總體工期較短，能夠盡早恢復交通，四個月時間就能恢復交通；方案三做永久支護擋墻，工期也達到八個月，安全可靠，同時能夠盡早實現東葛路北側4 車道通車，雖然不能完全通車，但是對交通的影響相較第一種方案更好些；

2） 施工技術方面，對比單排樁與雙排樁兩種樁施工技術。雙排支護樁由兩排平行鋼筋混凝土預制樁與樁頂帽梁連接構成，雙排支護樁構造如同嵌入土中的門型框架，與擋墻、重力壩、帷幕樁等擋土結構物在受力特征上具有明顯的差異，單排樁便是擋土結構物中的一種[3]。錨索則是在框架上固定錨桿，通過框架傳遞到巖土體，巖土體中產生附加應力，對巖土體內應力環境進行調整，由此達成邊坡加固的效果。本項目中，雙排支護樁、錨索支護施工方案范圍超出紅線，對之后的地鐵施工會造成極大影響，而且錨索一旦發生損壞，支護結構的支護效果也會因此失效，安全性相對較低。因此單排樁在本工程中更加適用，若是使用雙排樁，需要減小雙排樁排距，會導致樁體兩側土體受壓情況發生變化，影響到支護結構的安全性。單排樁加錨索方案與地下連接通道方案從施工技術上相比，前者在造價上更低，施工范圍更小、影響更小，因此安全性上相對更高。

綜合對比來看，單排樁加錨索方案相對更為優秀，更符合項目的實際狀況，對項目周圍地下環境影響較小，安全可靠。同時對交通影響小，能夠盡早實現部分道路通車且經濟成本不高。從交通、施工技術兩個方面綜合考慮，選用該方案有著明顯的社會效益與經濟效益，因此一致建議選用方案三。

3.3 施工整改

本項目北側塌方區選擇臨時支護方案，為了有效應對修復過程中可能存在的施工問題，展開了補充性的勘探，對巖土參數進行重新勘測。項目基坑支護中，風險相對較高，主要集中在人工填土厚度不均、房屋密集、道路密集、地下水豐富的問題上；同時支護工程范圍較大，為了保證施工安全性，在施工中實施信息化管理，保證施工中存在的問題可以及時反饋，進而快速處理。錨索施工應干鉆或者跟管鉆進，保證孔壁粘結性能，不對邊坡巖體造成擾動影響。

4 經驗教訓

通過此次坍塌事故得出了不少經驗，與重大安全問題相關的基坑方案設計需要充分考慮安全性，對基坑設計中現場各種不利因素需要充分評估，經濟指標應在安全性之后考慮。方案設計中要有一定的安全富余度，報規方案、專家評審方案、實施必須統一，降本優化方案必須在報規及專家評審之前?；又苓呉A先保護，如果在基坑范圍中存在軍纜、燃氣管、水管等管線，不能因考慮費用、手續復雜等原因而放棄采取有效的保護措施，必須采取可靠有效的措施予以保護。

施工質量管控，要重視支護樁間泄水口觀察，一旦阻塞導致土體中水沒有及時排出，會使土體塑化，主動土區壓力提升。預應力錨索鎖具長度應該根據設計圖紙要求，一旦出現了變形要補充預應力，錨索和鎖具要做好防護處理，預防滑移、脫落。

地勘作業要保證全面，作為設計的根據，勘探單位要對紅線之內土質進行勘探，同時基坑外錨固端也要做土質勘探，要充分考慮泥巖在遇水飽和軟化下的情況下，指標會迅速降低的可能，因此勘探提供的對應關鍵參數應考慮一定系數的折減，這對錨桿的設計至關重要。錨固端到錨索自由端要分配合理，錨索上下間距合理，錨索或錨桿不能超過紅線，更不能在超紅線的前提下做永久支護。

根據規范及設計要求進行布點檢測。監測單位必須根據規范要求、設計圖紙對各級基坑范圍展開環境檢測，數據要保存完好，尤其是難度大、造價高的測量分項比如錨桿應力、深層土水平位移、周邊管線變形等。

關注與水有關的變化狀況，基坑坍塌、圍護結構變形有許多原因都是與水有密切關系，一般發生管道滲水或者爆裂、坑外水位下降、坑內滲水等要引起高度關注，當即采取有效措施預防事故擴大。

5 結束語

通過上述修復整改措施，項目的基坑得到有效修復，達到了周邊交通要求以及安全要求，同時項目后續工作順利展開。本次工程修復整改中，設計方案更加重視支護方案的安全性與可靠性，盡量避免施工過程中的安全問題發生，保障了有關預防措施，也為集團后續類似基礎設計與施工及應急響應提供了寶貴經驗。