建筑工程基坑事故案例思考分析

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摘要:伴隨海綿城市、地下綜合管廊、超高建筑等的飛速發(fā)展，地下工程的開發(fā)與利用逐漸成為巖土工程學(xué)科的一項熱門，而這些工程的實現(xiàn)需解決的首要問題便是深大基坑工程的支護(hù)及加固。通過對某基坑支護(hù)工程事故加固處理方法及效果分析，探討基坑工程的常用加固措施及利弊，以期為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞:基坑支護(hù)加固，樁錨支護(hù)，樁撐支護(hù)

住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部于2018年所發(fā)文件建辦質(zhì)［2018］31號明確指出基坑工程為“危險性較大的分部分項工程”，并對規(guī)模超出一定界限的定義為“超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程”，可見基坑工程安全的重要性及問題的突出性。深基坑開挖過程中基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)既要保證基坑的結(jié)構(gòu)安全，同時也要滿足基坑及周邊環(huán)境的變形限值要求，否則都會給基礎(chǔ)施工帶來不利的影響。

1工程概況

某建設(shè)工程項目場地位于太原市南中環(huán)南側(cè)，地貌屬汾河西岸Ⅰ級階地，基坑側(cè)壁土層主要為第四系全新統(tǒng)河流相沖、沖洪積(Q1al+pl4)粉土、粉砂、粉質(zhì)黏土;第四系上更新統(tǒng)河流相沖、洪積層(Qal+pl3)粉土、砂類土。場地地下水位較高，初見水位埋深介于4．00m～4．80m之間，實測穩(wěn)定水位埋深為3．00m～3．80m之間，標(biāo)高為778．20m～779．00m。該基坑?xùn)|側(cè)為某小區(qū)高層住宅，距坑頂約24．65m，基坑西側(cè)、南側(cè)均為市政道路，距坑頂約6．05m～9．13m，基坑北側(cè)為城市快速路及綠化帶，距坑頂約5．25m，且坑頂平行于基坑方向埋設(shè)有兩道熱力管線，深度約1．5m。基坑開挖深度為7．50m～9．70m，基坑開挖面積約12168．13m2，周長452．18m。基坑支護(hù)采用灌注樁+(攪拌樁)止水帷幕+錨索的支護(hù)方案(支護(hù)平面圖及典型剖面圖見圖1，圖2)，支護(hù)安全等級一級，重要性系數(shù)1．1。現(xiàn)場實際施工時，基坑坑頂未清表至設(shè)計樁頂標(biāo)高位置，實際高出設(shè)計樁頂標(biāo)高約1．2m，且由于地下車庫結(jié)構(gòu)圖紙發(fā)生調(diào)整，實際基底較原設(shè)計基底位置深約0．9m，整體基坑開挖深度較原設(shè)計方案深1．9m。當(dāng)基坑開挖至第二道錨索以下距基底約1．0m時，基坑北側(cè)頂部位移監(jiān)測點水平位移累計量在一周內(nèi)達(dá)到272．6mm，變形速率達(dá)到34．85mm/d，大于設(shè)計要求的40mm及4mm/d，基坑報警。之后采取加密基坑監(jiān)測頻率，停止土方開挖作業(yè)，坡腳反壓砂袋等應(yīng)急措施。

2基坑變形過大原因分析

2．1基坑變形超限直接原因

1)基坑北側(cè)坑頂未按原設(shè)計進(jìn)行清表放坡，存在高約1．2m，寬約1．7m的土方超載;2)基坑北側(cè)緊鄰城市綠化帶，綠化澆水導(dǎo)致坑頂土體含水率較高，接近飽和，基坑側(cè)壁主動土壓力急劇增大，土體力學(xué)強(qiáng)度降低，預(yù)應(yīng)力錨索等錨拉結(jié)構(gòu)與土體的側(cè)摩阻力降低，支護(hù)控制位移能力降低;3)基坑北側(cè)存在平行于坑邊的熱力管道及檢查井，管道與檢查井周邊回填土施工質(zhì)量差，土體未壓實，受水浸濕后附加沉降明顯;4)基坑實際挖深較原設(shè)計增加約2m，支護(hù)樁嵌固段長度與坑深之比由原1∶1．12變?yōu)?∶1．33，支護(hù)嵌固深度減少，坑頂變形增大。

2．2基坑變形超限間接原因

1)現(xiàn)場施工工況與設(shè)計文件不符，監(jiān)理單位未及時與建設(shè)單位及設(shè)計單位反饋溝通;2)施工單位對支護(hù)作業(yè)及土方開挖的安全技術(shù)交底針對性不強(qiáng);3)監(jiān)理單位對基坑施工過程的監(jiān)督不力。

3加固處理措施

通過對該項目基坑土質(zhì)條件分析、現(xiàn)場施工現(xiàn)狀及加固可行性分析，共提出兩種加固方案。方案一:預(yù)留地庫部分結(jié)構(gòu)，增加坑內(nèi)斜撐，控制基坑變形，剖面圖見圖3。該方案通過增加樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的支點，可有效減少支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性，但其缺點是由于斜撐存在，導(dǎo)致基坑土方開挖及地下車庫最外側(cè)一跨主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度受阻，且需在基礎(chǔ)底板增設(shè)牛腿并在地庫外墻面預(yù)留穿墻洞口，待地下車庫樓板澆筑后達(dá)到換撐條件后方可拆除斜撐，延緩了施工工期，增加了施工成本。方案二:在原有第二道錨索下增加一道預(yù)應(yīng)力錨索，并在基坑內(nèi)對被動土壓力區(qū)域采取高壓旋噴樁加固，增加樁錨支護(hù)嵌固段穩(wěn)定性。同時，在坑頂設(shè)置降水井，降低支護(hù)樁后土體的含水量從而減少支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的主動土壓力。采取如下措施后，對基坑底部進(jìn)行回填壓腳處理，待主體結(jié)構(gòu)施工后采取分段開挖，控制分段長度不大于，具體做法詳見圖4。該方案相對于方案一的優(yōu)勢在于，避免新增支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)發(fā)生交叉，且通過對支護(hù)結(jié)構(gòu)主動土壓力區(qū)與被動土壓力區(qū)分別采取降水及加固措施，增加了基坑的整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性及支護(hù)樁的嵌固穩(wěn)定性，起到了控制變形及保證安全的雙重作用。經(jīng)方案可行性分析及成本分析，最終項目現(xiàn)場采用方案二對該變形過大剖面進(jìn)行加固，加固后基坑變形得到明顯控制，其坑頂最大位移點WY35的變化趨于穩(wěn)定(見圖5)，基坑工程現(xiàn)場施工作業(yè)得以順利推進(jìn)。

4思考及建議

基坑工程作為建設(shè)工程中的一類危險性較大的分部分項工程，其施工安全須特別重視。本文通過某建筑工程基坑事故案例的原因及加固處理措施分析，旨在對同類項目提供經(jīng)驗教訓(xùn)及借鑒意義。基坑工程施工過程中應(yīng)特別注重信息化施工及動態(tài)化管理，由于基坑工程的核心是巖土和結(jié)構(gòu)的相互作用，而基坑土體及地下水位的變化是難以完全掌控的，因此基坑施工過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件及開挖情況及時作出相應(yīng)調(diào)整。本案例中，由于坑深及支護(hù)土體條件發(fā)生變化，現(xiàn)場仍按原設(shè)計工況進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)施工，勢必會出現(xiàn)事故隱患，好在通過基坑監(jiān)測，及時采取應(yīng)急管理措施，未發(fā)生嚴(yán)重后果。鑒于此，參建各方應(yīng)吸取教訓(xùn)，加強(qiáng)溝通，對施工過程中的危險源及不確定狀態(tài)進(jìn)行定期檢查排除，從而保證施工過程的安全順利進(jìn)行。

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作者：武靜 單位：太原市城市建設(shè)管理中心