某深基坑工程事故原因分析及处理措施

工程建设与设计!""#年第$期工程施工技术

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工程施工技术

某深基坑工程事故原因分析及处理措施

可洪有)*王才勇+*刘雪珠

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广州-).)/.；,)(广东省水利电力勘测设计研究院，

南京+).../；南京+)...%）+(江苏省岩土工程公司，’(南京工业大学岩土工程研究所，

!摘

探讨了深基坑工程在设计、施工过程中存在的问题，并对深基坑支护失效原因进行了分析以及针对具体要"通过工程实例，

问题采取相应的处理措施。

止水帷幕；支护结构；涌水；流砂!关键词"深基坑；

（+..-）.’06..&.6.’00!中图分类号"0#12%34+；123&’()##############################################!文献标识码"###5###################################!文章编号"#)..&6%37&

00000000000000000000000000000

近年来，随着高层建筑迅速发展，深基坑开挖日益频繁

而建筑场地日趋复杂，深基坑支护结构的设计与施工越来越重要。目前各地对深基坑的开挖虽有一些经验，但在施工中仍然出了不少问题。深基坑支护结构的设计施工涉及到几门学科的综合技术，是近年来地基基础工程中的热点和难点。建筑基坑工程中，人们往往把主要精力集中在支护结构的形式选择及计算设计上，然后分别对支护结构稳定入土深度、基坑底抗隆起稳定性、基坑底渗流稳定性及基坑整体稳定性作验算，而对挖土的方案和止水帷幕方案则缺乏足够的重视。在实际基坑工程中，如果挖土不当、

案、或因对地下复杂情况认识不足、水帷幕失败，常常会引起坑壁、坑底涌而诱发坑内外土体滑动破坏，对相邻建（造成影响，随着基坑工程的增多，由于基坑工引发的工程事故屡有发生，地。在上海、南京、支护工程事故。而且拖延了工期，商厦基坑支护工程失效的原因及针对处理措施。

工程概况及工程地质、)000000

南京某商厦系框架结构，地上-浇钢筋砼框架结构，柱网/(38&/(&8，工程桩采用钻孔灌注桩，设计桩长约风化凝灰砂岩层不少于)08%38，桩径)+..8、)...8、桩基工程于+..’年7月))日开工，/..88三种，+..’年&

（$%&’%），男，吉林德惠人，工程师，从事水利水!作者简介"#可洪有

电工程地质勘察及建筑工程质量检测(

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月下旬结束。

该工程基坑东南侧紧邻一栋-层住宅楼，距基坑边缘最近约-8；西南侧为某职业学校-层框架结构综合楼和一栋

+层砖混结构实验楼*分别为为桩基和砖砌大放脚条形基础，

两栋楼距基坑边缘分别约为)%8和-8；基坑南侧为某青少年宫天文馆，天文馆系+层框架结构，局部)层，距基坑边缘最近点约’(78；基坑西北侧为一栋’层框架结构变电站和两栋砖木结构平房，变电站采用钢筋砼条形基础，变电站和两栋砖木结构平房距基坑边缘最近分别约为)308和+)08。设场地除上部分布由薄层填土外，主要为第四系全新统粉土、粉砂、粉质黏土，下伏基岩为侏罗系凝灰岩。各岩土层自上而下依次为：

灰褐色，松散，为建筑垃圾及路基垫层，含大!层填土，

量碎石、碎砖，土质差，厚度.(’8%)(’8；

某深基坑工程事故原因分析及处理措施

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工程建设与设计#$$%年第&期

褐黄，中密，含氧化铁及云母。局部地段砂!!!!!!!!!!!!—"层粉土，

下水对钢筋砼结构无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性；场地地震效应判定为中软场地土，建筑场地类别为33类，属抗震有利地段。

感强，为稍密"中密状粉砂偶夹黏性土，该层厚度#$%&’"层顶标高($-.’".$-(’。($)&’$层顶埋深"$*&+’",$,&’，

灰黄"青灰色，稍密，砂质纯，含云母片，夹!—)层粉砂，

粉土薄层。该层厚度&$)&’"*$%&’$。层顶埋深,$&+’".$)&’，层顶标高)$&(+’"-$-(’。

灰色，流塑，局部软塑，局部夹!—,层淤泥质粉质黏土，

少量粉土薄层及大量腐殖质。局部地段具鳞片状结构。该层层顶埋深-$&&’""&$(&’，层顶标高厚度($-&+’""%$*&’，

基坑支护设计方案及施工情况)++++++++

该基坑占地面积%+"(&’)，基坑开挖深度.$*’，支护结构方案主要采用柱列式钻孔灌注桩加单层钢筋砼支撑组合支护结构型式，桩径-*&’’".&&’’，间距"&&&’’"桩长"%$*’""*$*’；采用双头双排连续的深层水"++"&&’’，

泥搅拌桩墙止水，桩径-&&’’，各桩体间搭接)&&，排间搭接采用%)*4普通硅酸盐水泥，掺入量"*5，水灰比&$%*；,&&，

坑内设置)&口#.&&’’管井并结合明沟排水以疏干坑内地下水，管井长",!&&&’’；钢筋砼支撑梁截面*&&!’’"

/&$%0!’")$.)’。

灰绿"绿灰色，可塑状，局部软塑，含!—%层粉质黏土，

少量铁锰结核及零星钙质结核。该层厚度"$*&!’".$%&’，顶层埋深"*$&&’"))$.&’，层顶标高1")$&&’"1%$(0’。

褐灰"青灰色，硬塑状，局部可塑，含!—*层粉质黏土，

大量黑色铁锰结核及氧化铁。该层厚度&$,&’"-$*&’，层顶层顶标高1"-$&&’"1.$%.’。埋深"*$&&’"))$.&’，

褐灰"灰色，软塑状，局部可塑或流!—(层粉质黏土，

塑，及夹粉土、粉砂薄层，土质细腻。该层厚度%$)&’"

**&’’、(&&!’’"(*&’’，立柱采用#.&&!’’的钻孔灌注

桩，基坑底以下桩长"&’"")!’，支护桩于)&&,年)月初开工，当)&&,年%月底结束。)&&,年.月"*日开始开挖基坑，基坑开挖深度至(’左右时，因局部基坑止水帷幕失效导致坑壁、坑底涌水，管涌和流砂；混凝土内支撑立柱桩发生不同程度的下沉。

当坑壁、坑底涌水、管涌和流砂发生以后，施工单位采用草袋装土进行封堵抢险。

"&$,&’，层顶埋深)%$%&!’")0$*&’，层顶标高1"0$&&’"1",$&&’。

深灰、灰黑色"灰绿色，可塑状，局部!—-层粉质黏土，

软塑，底部包含少量砾石，直径)2’"%2’居多，偶见"*2’，土质细腻。该层厚度*$%&’"")$0&’，层顶埋深,"$*&’"层顶标高1)-$&&’"1)"$&&’。,.$&&’，

灰紫色、灰绿色，手易折断，"—"层强风化凝灰砂岩，

原岩结构已经破坏，该层厚度&$)&’""$0&’，层顶埋深层顶标高1,%$&&’"1,"$&&’。%"$"&’"%*$-&’，

灰紫色、灰绿色，裂隙较发"—)层中风化凝灰砂岩，

育，岩芯被裂隙切割，手轻击后成碎块状，有些裂隙被次生矿物充填，原岩结构较完整。该层未揭穿，层顶埋深%"$0&’"层顶标高1,*$&&’"1,)$&&’。%($,&’，

灰紫色、灰绿色，裂隙发育一"—,层微风化凝灰砂岩，

般，原岩结构完整。层顶埋深%%$*&’"(%$"&’，层顶标高*,$&&’"该层未揭穿。!,%$&&’，

为软质岩石，强度较高。"层系侏罗系基岩，

各土层的物理力学参数见表"。

表"++各土层的物理力学参数+++

相邻建筑物事故发生情况,!!!!!!!

部分土开挖后发现青少年宫天文馆损坏比较严重，尤其在伸缩缝部位墙体脱开最大达-&’’，后接辅房向基坑一侧倾斜，墙体普遍开裂，室外地面土体下沉、滑移，南侧与水池之间室外地面有多道顺基坑方向的裂缝，最大缝宽%&’’，地面土体下陷；职业学校实验楼底层房屋向基坑一侧倾斜，室内地坪有两道裂缝，最大缝宽*’’，该实验楼暂停使用，室外水泥地框架教学楼室内填充墙普遍有裂缝，最大*’’，面开裂；西北侧两幢平房，墙体存有多道裂缝，水泥地坪有多道横向与斜向裂缝，其中水泥地坪分格缝缝宽增大，最大缝东南侧住宅楼底层部分户室与主体结构不连的阳宽"*’’；

台有不同程度的下沉、开裂，底层后砌阳台栏板墙与沿墙交接处脱开，院墙及室外地坪有不同程度开裂；西北侧三层框架结构变电站室外水泥地坪与围墙开裂较严重。

经对上述-幢房屋作垂直度观测，其中东南侧住宅楼最大偏西)(’’；青少年宫天文馆最大偏南、偏东)%’’；变电站最大偏南".’’；职业学校实验楼最大偏南、偏西(’’；教学楼最大偏南".’’；西北侧平房最大偏南,(’’。

基坑事故发生以后，有关部门已鉴定青少年宫天文馆为危险房屋，人员撤离，暂停使用。

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¡¢£ W/(%) 32.5 26.9 28.0 37.6 26.2 25.6 27.8 26.9

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IL

/(kN/m3)

18.4 1.03 19.3 0.81 19.2 17.9 1.09 19.5 0.64 19.8 0.27 19.3 0.81 19.6 0.52 ¡¢ ¡¢

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¡/ Kv / a1-2/ KH /

c/kPa -1-6

!¡100(cm/s) MPa ( )

0.543 23.0 1.7 0.39 0.14 0.150 21.4 26.6 191 230 0.161 9.5 27.4 194 303 0.619 11.9 4.5 0.72 6.48 0.329 26.2 8.0 36.6 26.1 0.254 53.9 11.0 0.02 3.31 0.313 23.1 5.2 0.310 36.5 7.7

事故原因分析%!!!!!!!

透水使得坑外向坑内大量涌"）垂直止水帷幕没有封闭，

水涌砂。由于水泥搅拌桩未能按预先设计的要求相互严密咬合搭接，局部形成大小不等的叉裆，整个场地"’以下分布

场地地下水属潜水类型，与附近西流湾的湖水存在水力联系，主要接受大气降水补给，地下水埋深&$%+’""$-’，地

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工程建设与设计"##$年第%期工程施工技术

有较厚的粉砂、粉土层，该层属于透水层，且地下水位较高，当基坑开挖很浅时，动水压力很小，不易发生涌水流砂现象，采用坑底明沟排水可以疏干坑底积水；而当基坑开挖到一定深度动水压力增大，土的水力梯度大于土的临界水力梯度时出现流土流砂现象，导致基坑一侧水土流失，在基坑周边建筑物荷载作用下，周边土体产生变形，致使建筑物产生不均匀沉降，墙体开裂；

致使土的物理力学性能变化，参!）垂直止水帷幕漏水，

数与原设计计算时使用参数完全不同，也是导致该工程支护桩桩顶产生较大位移，从而引起周边建筑物开裂、倾斜的一个原因；

采用高压注!）对于原有支撑系统出现立柱下沉情况，

浆方法对立柱桩周边及桩底土体进行补强，以提高立柱桩的承载力；同时，在坑壁#(深度处增加第二道钢支撑对基坑侧壁进行加固/见图!0

)))))))

采用挂网喷浆处))))))))))))))))"）对基坑挖深$(以下范围的侧壁，

将建筑!%&%%#）经过与建设单位及建筑设计单位协商，

理，混凝土强度等级为1!$，混凝土厚度为*%%((；

适当提高，同时，在基坑内的四周增加一道连续的双液注浆桩对基坑底部被动区土体进行加固，以增加基坑底被动区土体的被动土压力；

采取逐个的、人工的方式进行开$）对坑底的局部承台，

挖，严禁采用机械方式开挖，局部承台开挖完成后立即用砖砌护承台；

立即浇注强度为1"%、厚度’）土方开挖至基坑底板时，

且一直浇注到支护桩，作为刚性为*$%)((的混凝土垫层，基底支撑。

这些加固处理措施得到了有关专家的论证，措施实施以后也基本达到了预期的目的。

"）混凝土内支撑立柱桩由于承载力不足而产生不同程

度的下沉，引起支护桩墙体产生过大的变形，围护墙外侧土体向基坑内侧移动，使基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地面沉降；

建设、施工单位为了抢工期，施#）土方开挖过程当中，

工组织不当，在未经设计单位同意的情况下擅自超挖，同时在支护桩顶边缘堆放大量钢管等超载，大大增加了桩后土体的主动土压力，加速了围护结构的变形；

支护桩顶超载取值不当也是导致$）基坑支护设计时，

围护结构变形过大，造成相邻建筑物不均匀沉降、上部结构这种取值过开裂的一个原因。原设计对地面荷载笼统取!%，

于粗糙，对于离基坑较近的建筑物，例如本文中的少年宫天文馆，离基坑边缘最近点仅"&’(，其对支护桩的荷载效应按实际情况进行计算来取值。

经验与教训’))))))

该基坑工程出现险情后，由于导致周边相邻建筑物不同程度的损坏，从而引起多起阻扰抢险工作的及时开展，以致基坑长时间暴露，给抢险工作带来很大的困难。影响了工程抢险所造成的，止水防渗

解地质、地貌，保基坑工程万种事故处理的全封闭防渗帷况，严格按照施外，设计及施取严密的防护，同时要加强场

中国建筑工业同济大2,3&上海：筑工业出版社，