成都地区某基坑垮塌原因分析

宋 静

(四川省建筑科学研究院，四川成都610081)

1 基坑支护概况

成都地区某基坑所处地貌单元为川西平原岷江水系二级阶地。场地土层自上而下依次为:杂填土、素填土、粘土、粉质粘土、粉土、中砂、卵石、泥岩。拟建18层框剪结构建筑，含裙房，采用筏板基础及柱下独立基础，设2层地下室，拟建物场地地势较平坦。基坑周边紧邻6层砖混结构住宅，均建于20世纪90年代。基坑周边分布污水管线众多。

该基坑开挖深度为9.4 m，采用排桩支护型式。排桩施工工艺为:采用高频液压振动把钢管护壁圈打入地下进行护壁，取出桩芯土层及卵石后，进行钢筋笼绑扎，浇筑混凝土，最后取出钢管护壁圈。基坑支护排桩桩径1.0 m，桩中心距2.5 m，排桩嵌固深度为4.0～5.5 m。桩顶设一道1000 mm×500 mm冠梁，冠梁、桩身混凝土采用C25。桩间土喷射C20混凝土，挂 6.5@200钢筋网。

2 基坑垮塌情况及垮塌原因分析

该工程基坑开挖至设计基底标高后，筏板基础混凝土尚未浇筑时，基坑支护排桩33～46号桩位置处基坑侧壁土体发生垮塌。排桩发生倾覆及折断破坏，表明土(水)压力过大，超出排桩承载能力极限状态的结果(图1)。分析垮塌原因如下。

2.1 土体力学参数影响

排桩设计时，倘若人为提高土体力学强度参数，可使设计采用的土压力小于实际土压力，造成基坑设计的不安全。在成都地区的基坑勘察中，对卵石土难以进行室内试验或现场剪切实验确定力学强度参数值，一般通过N120动力触探试验，并结合工程经验确定粘聚力c值及内摩擦角 值。某些缺乏经验的勘察单位在为基坑支护设计提供土体力学强度参数时带有一定的随意性，往往会造成卵石土力学参数的失真。

成都地区卵石土中卵石间填充物多为细、中砂、粘粒、粉粒及砾石等，填充物对卵石颗粒具有一定的握裹作用，一般认为在降水后卵石土具有一定的粘聚力。为了基坑工程的安全，大部分基坑工程勘察报告认为松散及稍密卵石粘聚力为0，而中密及密实卵石在降水后的粘聚力介于5～10 kPa(图2)。

该基坑工程设计中采用的卵石土粘聚力c值不论降水前后均为7 kPa，根据上图基坑垮塌断面，处于被动土压力区的卵石土位于降水水位以下，设计中考虑的粘聚力c值可使基坑抗倾覆安全系数大大降低，造成基坑安全隐患。

2.2 施工质量措施不足

该工程基坑支护排桩施工工艺为采用高频液压振动把钢管护壁圈打入地下进行护壁，钻机取出桩芯土层及卵石后，进行钢筋笼绑扎，浇筑混凝土，最后取出钢管护壁圈。该施工工艺在成都地区使用较少，原因为存在下述问题:当遇到软弱的填土层时，往往在拔管的过程造成桩身混凝土的缩颈等质量问题;而遇到卵石土等坚硬土层时，钢管护壁圈难以打入，由于无泥浆护壁措施，取出钢管护壁圈后、浇筑混凝土之前容易造成垮孔，从而使得该基坑支护工程排桩存在大量的缺陷桩、断桩或桩身长度严重不足等质量问题。作为承受水平力的基坑支护排桩，直接造成了支护结构的承载力不足。可以看出，对于一项新的施工工艺，一定要先施工试桩验证其施工工艺的可靠性后，方可用于实际的工程中。

2.3 填土较厚

根据基坑垮塌段取典型地质剖面可以看出3号孔的填土厚度为6.7 m，如此厚的填土可产生巨大的土压力。而由于填土内成分较为复杂，差异性大，采用准确的力学参数进行基坑支护设计计算几乎不可能。且对于如此厚的填土，按照当时的基坑支护规范采用朗肯主动土压力计算亦有一定的不保守性。同时也是导致基坑垮塌的直接原因。

2.4 雨水浸泡

该工程基坑垮塌时值冬季，成都地区的冬季为枯水期，一般降水较不丰富。然而在基坑垮塌前的一个月内，成都地区连降两场雪，这对基坑工程的安全性来说是一项重大考验。该基坑在开挖至基底设计标高时基坑顶四周地面尚未进行硬化封闭及设置排水沟。外加基坑顶面埋设的污水管

道开裂渗水等情况，对该基坑的安全性造成了致命一击。

图1 基坑平面

图2 基坑局部剖面

3 结束语

综上所述，该工程基坑垮塌是偶然的，也是必然的，却又是可以避免的。基坑支护工程的垮塌往往会带来重大的经济损失与极其不利的社会影响。因此在基坑支护设计及施工过程中，准确地采用基坑土体力学参数、合理考虑土压力、采用严密的施工技术措施及安全保护措施，为基坑安全稳定性加上多重安全保险，是每位参与基坑工程人员不可推卸的责任。

[1]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2005

[2]JGJ 120－99建筑基坑支护技术规程[S]