深基坑上部放坡段事故分析與防治措施

游 灝

(廈門大學嘉庚學院 福建廈門 361006)

深基坑上部放坡段事故分析與防治措施

游 灝

(廈門大學嘉庚學院 福建廈門 361006)

隨著工程建設技術的發(fā)展，深基坑支護風險得到重視和有效控制，但深基坑上部放坡段(掛網噴漿支護)常出現(xiàn)工程事故。文章以某工程事故為例，介紹了該工程在外部因素(強降雨)作用下放坡掛網噴漿段發(fā)生的坍塌事故，分析了事故發(fā)生的原因，闡述其處理措施，并基此提出類似工程今后防治措施，避免重蹈覆轍。

深基坑上部放坡段;事故分析;防治措施

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，高樓大廈不斷涌現(xiàn)，地下空間得到充分發(fā)展，從地下1層發(fā)展到地下6層，深基坑支護技術得到充分發(fā)展。近年來，各地區(qū)都強調深大基坑支護的風險，忽略了深基坑上部淺層地基段的質量安全風險。從媒體報道和筆者從事的房屋工程管理中不難發(fā)現(xiàn),在深基坑事故中上部放坡段事故遠高于其他段事故。這不僅造成經濟損失，還延誤工期，給社會帶來負面影響。因此，有必要研究深基坑上部放坡段質量事故原因及處理措施，以有效控制此部位質量安全風險。

徐至鈞等在2011年發(fā)表的《減少深基坑支護事故發(fā)生的經驗和措施》文中提出：多數深基坑事故是對淺層地基沒有足夠重視和施工措施等方面存在不當或疏忽所引起的[1]。針對普遍存在房建工程深基坑上部放坡段的質量安全問題，本文擬以廈門市某項目深基坑支護實例，研究分析在深基坑施工過程中發(fā)生的放坡部位坍塌事故的原因及其處理措施，提出事故防治措施。

1 工程案例

1.1工程概況

該項目為由5棟高層住宅樓及配套幼兒園、商業(yè)等組成的一座綜合性商業(yè)建筑的單位工程，樓層分析：地下一、二層為停車場，地上一、二層為商場，地上三至四十六層為住宅。

該工程基坑面積達4.2萬m2，土方量超過45萬m3，土方開挖深度5m～15m,場地現(xiàn)狀地坪高程4.15m～12.68m，土方大開挖應采取分層、分塊、分段施工，以免卸荷載過快，影響基坑穩(wěn)定。

1.2地質概況

該工程場地地質概況如表1所示。

表1 工程場地土層分層及力學性質表

1.3支護方案

事故發(fā)生地段的支護結構形式采用：自然放坡(內掛鋼筋網+噴漿)+灌注樁+錨索。

坍塌處1a-1a和2-2剖面支護如圖1～圖2所示。

圖1 1a-1a支護結構剖面圖

圖2 2-2支護結構剖面圖

坍塌處1a-1a剖面放坡段的地層分別為：素植土、粉質粘土，坡高5.4m、坡率1∶0.83，坍塌處2-2剖面放坡段的地層分別為：素植土、中砂、粉質粘土，坡高3.61m、坡率1∶1。

1.4基坑支護施工布置

由于現(xiàn)場主要為人工挖孔樁+錨索+噴射砼支護和鋼筋土釘，噴射砼和局部噴射砼支護，因此為了保證施工現(xiàn)場的順利連續(xù)施工，圍護樁采用跳孔開挖，全面開展，以加快施工進度。鋼筋土釘、噴射砼、土方開挖則根據現(xiàn)場的情況進行分塊分層開挖，邊坡的掛網噴漿緊跟其后。

2 事故發(fā)生及分析處理

2.1事故發(fā)生

2014年7月中旬，廈門連降暴雨,10h最大降雨量85mm,7月14日傍晚，兩處邊坡出現(xiàn)坍塌(1a-1a和2-2剖面)，其中1a-1a剖面破壞面處呈近似倒梯形，上邊長16m，高5.4m，噴漿內掛鋼筋網脫落。另一處在2-2剖面，邊坡土方已修整尚未鋼筋網噴漿，坍塌長度21m，高3.6m,如圖3～圖4所示。

圖3 1a-1a剖面掛網噴漿坍塌

圖4 2-2剖面土體坍塌

2.2事故分析

基坑1a-1a和2-2剖面上部放坡掛網噴漿段和未掛網噴漿段在雨水沖刷和滲透下，出現(xiàn)坍塌事故，分析如下。

2.2.1意識上未重視

雨季施工，建設各方未充分警覺雨水對邊坡工程的破壞作用；當邊坡發(fā)生危險征兆時未及時補救；或基坑監(jiān)測單位在施工過程中未能及時提供真實有效的監(jiān)測數據，提請各方注意報警值。

2.2.2邊坡穩(wěn)定性不足

該事故段開挖深度5.4m和3.6m，在冠梁平臺和冠梁底部的土方開挖過程中，由于挖掘機挖土技術限制，坡角無法按圖挖出設計角度，通常是近似直角，導致土體的抗滑力降低。同時在原有支護(內掛鋼筋網+噴漿)基礎上增設土釘的邊坡部位都很安全，未出現(xiàn)工程事故(坍塌)，這反映事故部位的邊坡穩(wěn)定性不足，設計部門要引起注意。

2.2.3邊坡開挖坡度大于設計坡度

發(fā)生事故的(1a-1a和2-2剖面)地質情況是素填土、粉性粘土、 殘積土地層，設計要求1∶0.8、1∶1放坡，在實際開挖土體時，開挖坡度1∶0.7，未按設計坡度施工。

2.2.4掛網噴漿施工質量不能滿足施工工藝要求

噴射作業(yè)未分片進行，施工現(xiàn)場是整片噴射混凝土。噴射方向未按照從下往上施噴，按“S”形運動，致使噴射回彈物附著在未噴的受噴面上而影響噴層與受噴面的粘結力、噴射混凝土應分二次噴射，一次噴射厚度過厚會削弱混凝土顆粒間的凝聚力，致使噴層因自重過大而大片脫落。

2.2.5雨水作用

吳長富等在2008年發(fā)表的《強降雨條件下土質邊坡瞬態(tài)穩(wěn)定性分析》文中提出：水分在坡體內的運移對邊坡穩(wěn)定性的時間空間影響效應，以及雨水入滲造成的土性滲透特性的改變[2]。

由于長時間的降雨及受雨水浸泡，土中含水量增大，土體飽和容重增加，土體內部剪應力增大。土中含水量增加，自由水在土顆粒表面產生一定潤滑作用，降低土粒間摩阻力，同時細小粘粒間結合水膜變厚，降低了土的內聚力c和內摩擦角φ，導致土體抗剪強度減小。同時，降雨使這些因素造成邊坡穩(wěn)定平衡破壞，出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象[3～5]。

3 事故處理及其效果

經現(xiàn)場事故原因分析討論，處理措施如圖5所示。

圖5 邊坡坍塌位置應急措施示意圖

3.1穩(wěn)定坡角、增強土體穩(wěn)定性

在坡底插入長6m的16號工字鋼間距500mm，在冠梁處工字鋼間設置Φ14@200mm×200mm的鋼筋網片。用來穩(wěn)定坡腳，形成一堵?lián)跬翂?，擋住土的正向推力，避免土體繼續(xù)坍塌[3]。

3.2就地取材、規(guī)范噴射混凝土工藝

清理坍塌的松散土方，將土裝入土袋堆砌在工字鋼鋼筋網片后面，壓實后與未坍塌土體連成一體，在土袋外表面上覆土壓實，掛上鋼筋網片分片從下往上噴漿，與工字鋼一同形成一道擋土墻。

3.3加強隔水排水措施

內掛鋼筋網片布置到圍墻處，硬化土體，防止雨水滲入土體,引起土體液化，降低土體的抗剪能力和土體穩(wěn)定系數。截水溝移至冠梁水平位置旁，組織雨水通過坡面流至截水溝，排到市政管網。

3.4查漏補弱

組織檢查設計圖和施工現(xiàn)場薄弱部位，在土體薄弱處，增設土釘或加密圍護樁措施，增強土體穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)新的坍塌。

3.5開展嚴密的現(xiàn)場基坑監(jiān)測

加強加密監(jiān)測，隨時掌握土層和支護結構內力的變化情況，判斷施工工藝和施工參數是否符合預期要求,判定被支護體系的安全狀態(tài)，檢驗設計的正確性。當出現(xiàn)報警值，立即停止施工，分析原因采取措施后再繼續(xù)施工。

3.6效果評估

事故處理后，在后續(xù)基坑支護及主體施工過程中，未曾出現(xiàn)任何邊坡事故，效果顯著，如圖6～圖7所示。

圖6 1a-1a剖面位置事故處理后現(xiàn)場實拍圖

圖7 2-2剖面位置事故處理后現(xiàn)場實拍圖

4 事故防治措施

該工程案例印證了徐至鈞等《減少深基坑支護事故發(fā)生的經驗和措施》文中觀點：外部因素及內在因素變化考慮不周，是導致深基坑上部放坡段坍塌事故的原因。

針對普遍存在的深基坑上部放坡部位的質量安全問題，應加強事故防治措施。

4.1重視外部因素的破壞作用

連續(xù)強降雨增加了土體重度，同時對上部土體產生沖刷和滲透作用，造成土的內聚力c和內摩擦角φ降低，土體抗剪強度減小，這兩方面因素容易誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。

外部因素還包括施工荷載，設計應考慮施工荷載設計允許值，嚴禁在基坑邊10m范圍內堆重載和坑邊行車。

4.2邊坡設計應滿足規(guī)范要求

在設計時，邊坡要考慮坡頂水對邊坡的滲透侵蝕作用；同時計算土和水壓力對邊坡作用，按《建筑基坑支護技術規(guī)程》粘性土邊坡穩(wěn)定安全系數Fs大于1.3[6]。

當外部因素復雜時可考慮在放坡面設置適量的土釘或坡角加固措施(設置微型樁基)，確保邊坡穩(wěn)定。掛網噴漿工藝的鋼筋網片應繞過截水溝接到紅線處，確保地面水無法滲透到土里，把水與土體隔離，形成一個隔水封閉系統(tǒng)[7]。

4.3邊坡支護施工忠于設計

嚴格按照設計要求施工，邊坡坡率應達到設計要求；噴射混凝土，分為初噴和復噴兩道。初噴在開挖完成后立即進行，防止表層風化剝落。復噴混凝土在掛網和插筋安裝后進行，盡快形成噴錨支護整體受力。

噴射砼應與土方開挖穿插進行，每開挖一層，支護一層。

4.4嚴格監(jiān)控，做好預案

基坑開挖期間，監(jiān)測單位按設計要求提供各種真實數據，指導設計和施工。同時，施工單位和監(jiān)理單位應做好預案，發(fā)現(xiàn)報警值時，立即處理，防止事故發(fā)生。

5 結語

深基坑淺層放坡段質量安全容易被忽視，在內外因素作用下誘發(fā)工程事故概率高，影響著工程項目目標，故各建設主體都應充分重視設計、施工、監(jiān)測等環(huán)節(jié)，做好此類事故防治工作。

[1] 徐至鈞.減少深基坑支護事故發(fā)生的經驗和措施[J].建筑技術，2011(3):253-259.

[2] 吳長富.強降雨條件下土質邊坡瞬態(tài)穩(wěn)定性分析[J].巖土力學，2008(2):386-391

[3] 陳宏偉.強降雨下土質邊坡穩(wěn)定性分析方法[J].鐵道學報,2016(1):108-114.

[4] 羅方悅.水位下降條件下土坡破壞的離心模型試驗研究[J].土木工程學報,2017(3):108-114.

[5] 王艷.上海地區(qū)淺大基坑事故原因及對策[J].地下空間與工程學報,2011(6):599-603.

[6] JGJ 120-2012 建筑基坑支護技術規(guī)程[S].中國建筑研究院,2012.

[7] GB50007-2011 建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

Thepreventionmeasuresandaccidentanalysisfortheslopeoftheupperpartofdeepfoundation

YOUHao

(Jiageng College,Xiamen University,Associate professor,Xiamen 361006)

With the developing of the engineering construction technology, the risk of the retaining and protecting for the deep foundation excavation has been attached importance to and effectively controlled, yet there are engineering accidents usually in the upper the deep foundation pit of the slope. This article takes an engineering accident as an example, showing the collapse accident in the upper of the deep foundation when this construction project is effected by external factors (like rain), analyzing the reason and solutions of this accident. In the end, the prevention measures of similar projects are put forward to avoid the same mistake.

The slope of the upper part of deep foundation; Accident analysis; Treatment measures

TU4

A

1004-6135(2017)10-0050-04

游灝(1970.1- )，男，高級工程師，高級經濟師。

E-mail:2663340988@qq.com

2017-04-19