扬州某基坑支护失稳原因分析与处理措施

胡峰华 赵 松 陶 鹏

江苏省工程勘测研究院有限责任公司

1 引言

钢板桩是一种边缘带有联动装置，且这种联动装置可以自由组合以便形成一种连续紧密的挡土或者挡水墙的钢结构体，在基坑支护中广泛应用，具有强度高、防水性能好、容易打入坚硬土层、可多次重复使用、施工速度快等优点。本文就扬州老黏土地区某钢板桩支护的质量事故进行了分析，并提出抢险补救措施，同时对钢板桩在扬州老黏土地区施工过程中出现的质量问题做个总结并提出预防措施。

2 工程概况

某项目基坑长350.00m，宽310.00m，深5.80m。基坑北侧、东侧均具有放坡条件且周边无任何地上地下管线及建（构）筑物，基坑支护采用二级放坡支护；基坑南侧临近现状道路、西侧距坡顶3m 布置一条施工道路，均不具备放坡条件，采用钢板桩垂直支护。设计计算超载：基坑边3.00m 以内附加荷载10.00kPa，3.00m 以外附加荷载30.00kPa.。基坑安全等级为二级，工程重要性系数γ取1.0。基坑开挖降雨后西侧边坡中部出现失稳。

3 场地工程地质条件

3.1 场地地层概况

根据勘察报告，40.00m 深度范围内所揭示的地层均为第四纪松散堆、沉积物，按成因类型、土质特征分为9层，自上而下分述如下。

3.2 场地水文地质条件

勘察表明，①层素填土及耕作土含较多孔隙及缝隙，具有一定透水性；②、③、④层粉质黏土上部由于受人类活动自然因数的影响较大，易产生裂隙、孔隙，具有一定的透水性，构成场地上层滞水含水层。④层下部、⑤层粉质黏土、黏土构成含水层的隔水底板。

勘察期间，地下水稳定水位埋深0.15m~0.25m。根据场地区域水文地质资料，地下水位随季节变化而变化，变化的幅度在0.84m~2.15m左右。

3.3 基坑支护设计参数

表1 基坑支护设计参数表

4 西侧边坡支护设计参数及施工概况

4.1 西侧边坡支护设计参数

根据场地地层情况及基坑周边环境，西侧边坡无法放坡，且坡顶布置一条施工道路，对变形控制要求较高，故采用钢板桩垂直支护。设计参数如下。

①钢板桩：型号为Ⅳ拉森钢板400×170×15.5，桩长12.00m，嵌固深度为6.20m。

②围檩：型号为H400×400×13×21。

③监测项目：根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）[1]、《建筑基坑工程监测技术标准》（GB 50497—2019）[2]，按照二级基坑支护监测要求，监测内容包括:坡顶、桩顶水平位移和垂直位移、地面沉降监测。

④其他施工要求：做好基坑周边防排水工程，严禁大量水渗入边坡土体中。

图1 西坡支护剖面图

4.2 施工情况

在施工过程中，施工单位未在坡顶设置排水沟，只在坡顶设了一道挡水墙。基坑开挖至基底设计标高后，坡体暂时处于稳定状态。在完成基槽开挖后，遇一场大雨，钢板桩发生向坑内倾倒，如图2。

图2 西侧边坡倾倒图

4.3 基坑监测情况

监测工作于2019年11月10日开始，根据基坑开挖情况完成的各监测点的布设，于12月7日对各监测点进行了第18次观测，根据测量数据分析，西侧桩顶WY33 号点水平位移变形速率为6.1mm/d，已超报警值，第一次报警；12月12日持续降雨，于12月13日对各监测点进行了第24次观测，根据测量数据分析，WY33号点单日变形量水平位移为146mm，垂直位移为26.38mm，水平位移累计变形量已达153mm，超报警值，第二次报警。

5 事故原因分析

事故发生后，经过现场踏勘调查分析后认为，造成边坡失稳主要有以下四个原因。

5.1 施工原因

（1）施工单位为了加快工期、节约成本，未按设计要求施工坡顶排水沟。基坑支护设计需要对基坑周边环境做好调查，尤其是地上与地下给、排水系统[3]。或者不根据场地实际情况，只做地面硬化及挡水墙。本次事故原因是由于大量的雨水通过硬化路面的裂缝渗入钢板桩施工时导向槽的回填土中，浸水后水土压力加大，造成钢板桩产生较大的水平位移。

（2）施工单位未按设计要求在坡顶设置限位墩，重型渣土车靠近坡顶行走，产生的振动导致坡顶的硬化路面破裂，形成了地表水下渗的通道。

（3）产生边坡失稳的部位地势低洼，降雨后大量雨水汇聚于此，坡顶设置的挡水墙阻挡了地表水的排泄。

（4）钢板桩施工时开挖的导向槽太深，回填土没有分层压实，填土间缝隙成为地表水的下渗通道。

5.2 地质原因

老黏土具有“遇水变软、失水变硬”的工程特性[4]，在钢板桩施打的过程中，在钢板桩的侧壁处形成竖向的缝隙，地表水进入缝隙后浸泡老黏土，土的抗剪强度会急剧降低，造成边坡的失稳。

5.3 设计原因

在挖基坑的过程中，支护结构的较大位移一般发生在基坑的最长边，且为跨中部位，短边的位移相对较小，尤其基坑端部拐角部位，位移最小。上述现象表明基坑具有明显的空间效应，基坑短边的空间作用较小，长边的空间作用较大，故叫作“长边效应”[5]。基坑西侧边坡设计时未考虑基坑的“长边效应”，设计时未采取中部加强措施。

5.4 管理原因

（1）施工单位管理不到位，没有安全意识，认为基坑浅，土质好，就偷工减料，施工过程中不按设计图纸施工，质检人员没有尽职，在关键部位没有把好关，导致支护体系强度不足。

（2）监理单位应对工程质量严格把关，尤其在排水工程的关键工序中应起到监管作用。

（3）建设单位管理混乱，对深基坑危大工程的重要性认识不足。为了保工期，默许施工单位偷工减料。

6 事故处理

事故发生后，施工单位启动应急预案，在确定没有人员伤亡和财产损失的情况下，迅速地降低坡顶土方高度，减小其对钢板桩的侧压力，同时会同建设方、监理、基坑设计人员到现场进行研究，通过各方意见确认了如下加固措施。

（1）桩顶开裂部位土方全部挖除，挖除深度为2.00m，挖除宽度为2.80m，土方挖除长度同钢板桩长度。

（2）挖除部位底部和侧面表面做砼硬化处理，侧面做成斜坡，在钢板桩上开洞作为泄水孔能及时排除雨水。

（3）斜坡顶设置止水坎和防护栏杆。

（4）钢板桩在坑底部位设置长方形限位墩抵住钢板桩同时可防止雨水通过桩与土的缝隙渗透进地基土中。

通过采取以上处理措施，支护系统得以加固，在后期使用期间，虽经历多次降雨未再出现边坡的失稳。

图3 西侧边坡处理示意图

7 结束语

本文主要从扬州老黏土地区基坑出现边坡失稳的问题进行思考，通过现场边坡失稳部位、地层情况及周边环境综合分析，以理论和经验相结合，推测出基坑边坡失稳原因，有针对性地提出合理有效地处理措施，并取得较好的效果，保证了基坑工程的安全且使工程顺利地开展，为今后类似工程提供了参考和思路。