近年來成都地區基坑安全現狀的幾個典型問題探討

畢俊翔，任東興，毛洪運，程長立

近年來成都地區基坑安全現狀的幾個典型問題探討

畢俊翔，任東興，毛洪運，程長立

（中冶成都勘察研究總院有限公司，成都 610023）

近年來，隨著城市化進程的快速推進，地下空間得到了極大的利用，基坑周邊環境變得更復雜。結合近兩年來60余個基坑項目的檢查情況，在分析相關文獻資料的基礎上，歸納和探討了近年來基坑支護的幾個典型問題，即基坑邊坡滑移、基坑側壁滲水、基坑流沙和涌水，探討結果有利于提高深基坑整體安全水平，為工程提供一些參考價值。

基坑安全；成都地區；基坑隱患；典型問題

成都已成為新一線城市，城市規模不斷擴大，中心城區的土地資源也日益緊缺，隨著老城區的改造以及地鐵線路的修建，基坑周邊環境變得更加復雜。隨著基坑支護技術的不斷發展和地區經驗的不斷成熟以及基坑安全管理的進一步規范，尤其是國家住房和城鄉建設部2018年出臺了《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》，明確了深基坑安全管理的要求和程序。安全管理規定實施以后，成都地區的深基坑安全管理水平有了顯著的提升。相較于十幾年前（王曙光，2005；薛麗影等，2013），影響基坑安全的突出問題也發生了較大的變化。于此同時，基坑周邊環境變得更加復雜，基坑開挖深度不斷加深，城區居民的維權意識也不斷提高，基坑施工與周邊居民的糾紛案件也時候發生（楊文龍，2021），造成較大的社會影響。一些新的基坑問題也暴露了出來，以前在基坑事故頻發的時候并不十分明顯的安全隱患，現在成為了影響基坑安全的突出問題。因此，有必要對近年來影響基坑安全的典型問題進行歸納總結，分析其現狀和特點。基于此，根據成都地區近兩年來60余個基坑現場檢查情況和相關文獻資料，歸納和探討幾個對基坑安全穩定有較大影響的典型問題，研究結果可為后續的基坑支護設計、施工以及基坑安全管理提供借鑒。

1 成都地區工程地質條件

1.1 工程地質條件

成都主要屬于成都平原岷江水系階地地貌，區域地質基本穩定，區域內除牧馬山臺地略有起伏外，整體地形較為平坦，不良地質作用不發育，區域內地層主要是第四系全新統人工堆積層（Q4ml）之雜填土、素填土，第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl）及第四系中下更新統冰水堆積層（Q1-2fgl）成因的粉質粘土、粉土、夾砂層及卵石層，下伏基巖為白堊系上統灌口組泥巖（K2）。工程地質條件較好，適宜建筑。其中分布于成都東郊及南部牧馬山臺地的岷江水系二級和三階階地的粉質粘土、粘土屬于膨脹土，具有弱膨漲潛勢，下覆白堊系基巖屬中生代紅層泥巖，具有明顯的崩解性和水敏性。

1.2 水文地質條件

根據區域水文資料，成都平原河流縱橫，水系發育，流經成都市區的河流主要有錦江、金馬河、江安河、楊柳河、鹿溪河等，場地地下水類型主要為賦存于沙卵石層中的孔隙型潛水，次為上部填土層中的上層滯水和賦存于基巖中的基巖裂隙水。上層滯水主要賦存于場地上部的人工填土層底部，靠大氣降水補給，埋藏較淺，主要以蒸發方式排泄，大部分無統一自由水面，水量較小。卵石層為地下水的主要含水層，孔隙型潛水具有微承壓性，在枯水期，主要補給源是地下水的側向徑流及大氣降水，以向河流徑流方式排泄。基巖裂隙水主要賦存于泥巖層中，水面主要受裂隙發育程度、連通性及裂隙面充填特征等因素的控制，水量較小，無統一的自由水面。成都地區各地地下水的分布情況不盡相同，在地勢較低的一級階地和二級階地，場地地下水位較淺，水量豐富，臨河基坑場地內地下水與河水水力聯系較為密切，河水補給作用較強。而在地勢較高的三級階地地區，場地內地下水位埋藏較深，水量普遍較少，但該地區基坑對雨水滲入也最為敏感。

2 成都地區常見的基坑支護類型及整體評價

成都地區整體地層條件較好，根據筆者參與檢查的60余個基坑統計數據分析，80%的基坑開挖深度在5～12m之間，剩余約18%的基坑深度超過了12m，只有極少數的基坑開挖深度小于5m。這意味著成都地區的基坑絕大多數符合危險性較大的分部分項工程安全管理范圍，均應按危大工程安全管理的要求執行。

成都地區常見的基坑支護類型有懸臂排樁、錨拉樁、鋼板樁、雙排樁、土釘墻、放坡網噴支護以及這幾種支護類型的組合（張軍等，2020）。懸臂排樁主要用于開挖深度小于10m的基坑，樁徑約1.0～1.2m，間距1.8～2.5m，鄰近重要建筑物及市政道路側常用預應力錨索加固。膨脹土地區基坑排樁樁徑多為1.2～1.5m，多采用錨拉樁和雙排樁支護。基坑開挖深度較淺，周邊環境較簡單并具有放坡條件的基坑側壁也采用了土釘墻支護，放坡坡率從1∶0.3～1∶1.5不等。總體而言，大部分基坑支護設計偏于保守，少數基坑存在排樁嵌固段偏淺、放坡坡率較陡等問題。

目前，成都地區的基坑整體上基本穩定，基坑變形基本上在規范允許范圍內，只有少數膨脹土地區的深基坑變形較大，處于不穩定狀態。近年來基坑安全現狀也呈現出新的特點，即基坑局部破壞代替整體破壞，淺基坑垮塌的風險更大于深基坑，膨脹土基坑的安全形式依然嚴峻。

3 基坑的幾種典型問題

3.1坡頂截排水措施失效

“水”是影響基坑安全最大的因素，多數的基坑破壞都與水的作用有關，雨水滲入對基坑的破壞作用十分顯著，尤其是膨脹土地區的基坑，一方面，雨水滲入基坑土體后會顯著降低土體的抗剪強度，增加對基坑側壁的土壓力，甚至致使膨脹土吸水膨脹剪斷基坑排樁（彭濤，2016）。研究表明（彭濤等，2017）土體浸水后錨索預應力損失較大，并顯著降低基坑支護構件的穩定性。另一方面，不完善的防排水措施易造成基坑周邊雨水匯入基坑內部，沖刷基坑側壁，使得基坑內大量積水，臨河基坑和地勢較低的基坑還容易遭受上漲的河水沖擊淹沒基坑，造成基坑側壁的大面積垮塌。

因此，設計單位在做基坑支護設計時，一般會設置坡頂截排水溝和坡地盲溝，并要求基坑坡頂做翻邊和硬化處理，硬化處理寬度不盡相同，一般為1～2倍基坑開挖深度，但有研究表明，膨脹土基坑水平影響寬度可達約3倍基坑開挖深度。由此表明，坡頂截排水溝和硬化處理措施并不是可有可無的，尤其是在膨脹土地區，有效的坡頂硬化對基坑邊坡穩定性甚至是至關重要的。但多數基坑坡頂防排水措施失效，甚至無防排水措施。主要表現為未按設計要求施工截排水溝、截排水溝堵塞、排水溝內開裂破壞失效，坡頂未硬化、硬化寬度不足、坡頂裂縫未及時封填處理等問題。

3.2 基坑邊坡滑移

眾所周知，基坑邊沿是基坑邊坡的薄弱部位，基坑邊坡開挖后，坡頂卸荷致使該處產生較大的張應力集中區，基坑邊沿常因卸荷回彈而局部垮塌，坡頂堆載會明顯增大土體主動土壓力，支護結構承受超過設計值的荷載，從而發生較大的豎向變形，甚至壓碎邊坡的翻邊保護層，產生多條平行于基坑邊沿的橫向裂縫，嚴重者，可能壓垮基坑，發生局部垮塌。坡頂堆載并不僅僅指靜荷載，基坑邊沿行駛重車造成基坑垮塌的事故屢見不鮮，因此控制基坑周邊堆載及限制重車近距離行駛對基坑安全至關重要。

根據60余個基坑檢查情況來看，坡頂堆載是普遍存在的，主要堆載物是鋼筋、鋼管、木材等建筑材料，荷載較大者壓裂基坑坡頂，致使基坑截排水溝開裂和坡頂局部下陷。基坑坡頂普遍存在因重車行駛和較大堆載導致的破裂裂縫，形成雨水入滲通道。多數坡頂堆載有較多雜物，但荷載基本在設計要求的范圍內，主要堆載物為建筑廢棄物，該部分廢棄物會淤積于截排水溝內和坡面上，堵塞截排水溝、影響坡面滲流。因此，應及時清理坡頂雜物，減少堆載，根據不同支護形式，建議距離坡頂邊沿2～5m范圍內不得堆載，坡頂堆載值應控制在設計范圍內。

3.3 樁間網噴支護較差

基坑支護作為一種臨時性工程，其重要性往往不能得到應有的重視。基坑開挖后，不及時封閉樁間土、樁間植筋和鋼筋網片施工效果差、樁間支護與支護樁構件的連接強度弱、樁間網噴面層較薄等現象普遍存在，根據多個基坑的檢測數據，樁間支護混凝土面層厚度在15～30mm之間，遠小于設計網噴厚度。成都地區地層主要以沖洪積層和冰水堆積層為主，上部人工堆積層填土松散未固結，基坑開挖封閉后，易在上部堆載的作用下發生壓縮沉降，從而在基坑表面產生下陷和裂縫變形，破壞防水面層。若雨水滲入中部具有膨脹性的粉質粘土和粘土層（梁樹等，2017），在膨脹力的擠壓作用下，薄弱的樁間網噴層發生鼓脹變形，在坡頂下部剪應力較大的部位打開突破口，并與樁后側坡頂面形成滑動面，造成局部滑塌。下部砂卵石層自身穩定性較好，但局部細沙層較厚，砂層和卵石層之間連接弱，基本無膠結，基坑開挖后，砂卵石層易滑落，形成空洞，對樁間網噴面產生較大壓力。

較薄的樁間網噴面層是基坑支護的薄弱部位，在暴雨或其他不利因素作用下極易發生破損和局部垮塌，露筋現象十分明顯，使得樁間網噴面層失去了擋土作用。尤其是永久邊坡，破損部位鋼筋銹蝕由表及里，給邊坡的安全埋下了巨大的隱患。

3.4 基坑壁滲水、基坑流沙和基坑涌水問題

成都平原岷江水系源于都江堰，基坑開挖至基巖層后，由于泥巖層為隔水層，卵石層與泥巖層交界處的地下水無法完全從降水井中排除，導致基坑中下部泥巖層和卵石層交界處滲水量較大，致使基底積水較多，尤其是臨河基坑，基坑場地地下水與河水補給聯系密切。基坑開挖到基底后，泥巖層與砂卵石層交界處大量滲水，形似瀑布，個別基底還有輕微的流沙現象。基坑支護設計時基本都考慮了基底排水，在離基底一定距離設置了排水盲溝，但大部分基坑實際施工時并未施工排水盲溝，而是采用積水明排的方式疏排水。因此，在處理這種滲水較大的基坑時，首先應對泥巖與卵石層交界處進行加固處理，并適當設置反濾措施；其次應加寬加深基底截排水溝，硬化截排水溝與基底邊沿之間的地面，將基底積水從集水井中排除。

4 膨脹土基坑的破壞

成都平原岷江水系Ⅱ～Ⅲ級階地地貌分布的黏土大多具有膨脹性，膨脹土作為特殊性巖土具有遇水后，抗剪強度迅速降低及隨含水率變化不斷膨脹、收縮變形的特點。因此膨脹土地區的基坑在雨季出現變形過大或垮塌的情況經常發生（劉泳鋼等，2014）。主要原因在于防排水措施不完善，相較于一般地層的基坑，膨脹土基坑的變形普遍較大，常超過基坑變形報警值。近幾年，膨脹土基坑變形的事故也時有發生，一般地層基坑所具有的典型問題，膨脹土基坑仍然存在，并且得到了進一步放大，其危害往往更大，尤其是截排水措施失效和樁間土支護較差是膨脹土基坑破壞的兩個薄弱環節。截排水措施失效是膨脹土基坑浸水膨脹的前因，樁間支護較差往往是膨脹土基坑破壞的突破口，若膨脹土基坑支護構件強度和剛度不夠，則容易在膨脹力的擠壓作用下被剪斷破壞，發生較大的變形，引起周邊環境的沉降和開裂。因此，膨脹土基坑的安全形式目前仍然十分嚴峻。

5 結論

通過對近年來成都地區60余個基坑現場檢查情況的統計分析，結合相關文獻資料。提煉并分析了影響基坑安全的幾個典型問題，得出以下結論：

（1）成都地區基坑整體結構基本穩定，局部垮塌破壞已成為基坑破壞的突出現象，尤其是以樁間土和土釘墻的局部垮塌為代表，相較于深基坑，淺基坑的垮塌風險更大。

（2）基坑邊坡滑移、基坑壁滲水、基坑流沙和基坑涌水等問題已成為影響基坑安全的幾個典型問題。

（3）膨脹土地區基坑整體變形較大，影響膨脹土基坑變形過大的根本原因在于基坑防排水措施失效。膨脹土基坑的安全形式依然十分嚴峻，施工和檢查中應予以注意。

需要指出的是以上典型問題是在統計分析多個基坑現場情況后統計而得的，具有普遍性和典型性，因各個基坑地層條件、開挖深度、支護形式和施工管理水平等各不相同，基坑安全隱患并不僅限于以上的典型問題，需要結合具體的基坑條件具體分析。

王曙光. 2005. 深基坑支護事故處理經驗錄[M]. 北京：機械工業出版社，56-58.

薛麗影，楊文生，李榮年. 2013. 深基坑工程事故原因的分析與探討[J]. 巖土工程學報，35（增刊1）：468-473.

楊文龍. 2021. 深基坑施工對周邊建筑產生安全及糾紛問題的探討[J]. 廣東土木與建筑，28（12）：81-83.

張軍新，黎鴻，宋志堅，文興，李恩興. 2020. 成都地區常見深基坑支護措施及其運用的探討[J]. 四川建筑科學研究，46（增刊）：90-96.

彭濤. 2016. 成都地區膨脹土深基坑變形事故分析[J]. 工程勘察，增刊（2）：273-282.

彭濤，鄧安. 2017. 不同類型支擋結構錨索預應力損失測試[J]. 四川地質學報，37（4）：6541-654.

梁樹，謝強，郭永春，李朝陽. 2017. 不同降雨條件下成都黏土基坑邊坡入滲深度研究[J]. 水文地質工程地質，44（5）：107-111.

劉泳鋼，任鵬. 2014. 成都膨脹土地區基坑事故原因分析與預防[J]. 四川建材，40（3）：116-117.

Discussion on Several Typical Problems of Safety Situation of Foundation Pit in the Chengdu Area in Recent Years

BI Jun-xiang REN Dong-xing MAO Hong-yun CHENG Chang-li

(Chengdu General Investigation and Research Institute Co. , Ltd. MCC, Chengdu 610023)

The environment around foundation pits has become more complex due to great use of underground space with the rapid progress of urbanization in the Chengdu area in recent years. This paper has a discussion on several typical problems of safety situation of foundation pits in the Chengdu area such as slope slipping of foundation pits, seepage of side wall of foundation pits, quicksand and water gushing in foundation pits based on inspection of more than 60 foundation pit projects over the past two years.

foundation pit safety; typical problem; Chengdu area

P642.26

A

1006-0995（2022）02-0263-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.02.016

2021-12-28

畢俊翔（1986— ），男，山東人，碩士，工程師，主要從事基坑設計及地基處理研究