基坑塌方应急处理方案研究

【摘要】该工程桩基础已施工完毕，地下室基坑开挖后因土质差(上部素填土、中部耕植土和下部粉质粘土)，坡降陡(坡率约1:0.2~1:0.3)，开挖深度约3.67-4.69m，且无支护，边坡土体工程特性较差...

【摘要】随着城市建设的发展，越来越多的建筑物对地下空间的利用十分重视，地下室基坑在施工开挖过程中的安全防护能有效避免安全隐患，及时合理的应急处理方案能有效阻止基坑开挖过程中塌方事故的进一步发展。

【关键词】基坑 塌方应急方案

中图分类号：U231文献标识码： A

一、工程概况

某实验小学扩建工程位于某市实验小学校区内，其北侧为已建教学楼(地上4F)，东侧为已建运动场和篮球场，南侧为已建幼儿园教学楼(地上3-4F)，西侧为已建市政道路。扩建工程拟建1幢体艺楼(地上3F)和1幢教学楼(地上4F)，整体设1层地下室。全部采用桩基础，设计±0.000标高为199.15m，地下室底板面标高195.25m(－3.90m)。

该工程桩基础已施工完毕，地下室基坑开挖后因土质差(上部素填土、中部耕植土和下部粉质粘土)，坡降陡(坡率约1:0.2~1:0.3)，开挖深度约3.67-4.69m，且无支护，边坡土体工程特性较差，坑底出露地下水，因土体变形大，在基坑北面坡顶土体出现张拉裂缝，裂缝宽度一般为30-40mm，最大50-60mm，纵向延伸长度大于20m(见照片，附后)。

量监督站、监理公司、施工单位、设计单位、勘察单位相关人员召开专题会议，一致同意由施工方按专家提议的紧急方案进行基坑边坡支护，确保基坑边坡稳定。《应急处理意见》及《会议纪要》附前。

二、周围环境及地层结构

在专家组带领下，设计人员下进入施工现场进行设计调查，对北面基坑边坡附近的已建教学楼进行详细调查和了解：

①基坑北面坡顶与教学楼最近距离约2.0m，该教学楼为地上4F，采用浅基础，基础埋深约2.20m，基础底下有厚1.7m的统砂石垫层且经过分层压实处理。

②基坑北面坡体出露地层分别为：①层素填土厚3.00m、①-2层耕植土厚0.50m、②-1粉质粘土厚3.60m。

③根据勘察资料，坑底以下地层为：②-2层粉砂厚1.63m、③层卵石厚≥5.0m。

④开挖后坑底标高约194.25m(－4.90m)。地下水位比较低，基坑底可见地下水位，但水量不大。布置一定数量的集水坑并用水泵抽排，使地下水水位保持在坑底下0.50m。

三、岩土工程地质条件

根据地质勘察资料以及设计现场调查，按成因类型及物理力学性质的不同，将场区浅部的地基土自上而下分别为：

①素填土：灰褐色、灰黄色，松散，湿。主要由卵砾石、碎石、砂砾、建筑垃圾等组成，局部为砼路面。厚度约3.0～4.2m。

①-2耕植土：灰褐色、灰色，软塑，湿。主要由粉土、粉砂、粘性土组成，含少量植物根须，厚度约0.50m。

②-1粉质粘土：灰黄色、褐黄色，软塑，饱和，含少量铁锰氧化斑点，可见少量有机质，干强度中等，摇震反应无，韧性中等，混夹少量粉砂，局部砂质感觉较强。层厚3.44-3.68m。

②-2粉砂：灰色，灰青色，稍密，湿。主要以石英、长石等暗色矿物组成，混夹少量砾，均匀性差，偶夹少量粘性土。层厚1.25-1.63m。

③卵石：灰、灰黄色，中密-密实，湿。漂石含量约占5-15%，粒径以20-40cm为主，卵石含量约占40-50%，粒径以5-15cm为主，其余为圆砾及粘性土充填，级配较好，亚圆状，母岩成份主要以晶屑凝灰岩、石英砂岩等组成，野外钻探中偶有漏浆现象。层厚4.00-5.40m。

根据勘察报告结合本地经验，各岩土层主要物理力学参数列表如下：

主要土层力学参数一览表

四、应急处理方案

根据边坡出露的地层、坍塌发生的部位、周边环境结合地质勘察报告，经各方讨论一致采用如下应急措施:

①首先对裂缝部位用水泥浆或水泥砂浆进行贯缝封堵,防止雨水渗入地下，造成边坡坍塌进一步发展；

②在基坑四周原裂缝部位及北面已建教学楼上设置若干变形监测点，每天进行变形监测并作好记录；

③对北面边坡坡顶10.0米范围内已堆放的砂石料、水泥搅拌机及钢管等建材和设备要立即清除，严禁坡顶超载。

④对基坑北面边坡全段和南面边坡西半段采用排桩+钢筋土钉＋面层喷C20砼复合支护措施，详见橫断面图(附后)。

五、详细说明

①排桩施工前对坡面先进行修坡（清除大块砼或块卵石），尔后进行坡面喷砼（厚3-4mm），防止掉块。

②排桩选用18＃工字钢，单根长6.0m，定位在地下室基础边线外300-500mm，单排沿坡脚纵向布置，间距500mm，就位后采用锤击或静压法垂直插入土层，嵌固深度约4.3m，坑底以上(悬臂段)长约1.7m，距桩顶约0.5m处隔排(间距1.0m)与钢筋土钉挷扎或电焊固定，钢筋土钉长3.0-5.0m。

③排桩打好后，沿基坑纵向用φ25钢筋上下二排采用点焊将排桩连接，φ25钢筋垂向间距约1.0m。

④桩顶与坡顶之间(高度约2.9m段)按1：0.40-1：0.50坡率放坡，坡顶下1.0m和2.0m处各加设一道锚钉(长1.5m)，坡面喷C20 素砼、厚100mm，内配φ6＠200×200钢筋网片，锚钉露头与面层钢筋采用弯钩连接。

六、结论

基坑北面应急方案在塌方之后第三日立即进行实施，应急方案使用的150根工字钢在两个工作日内顺利完成施工，由此可以证明在浅部地层主要为细粒土为主且地下水位不高的情况压入工字钢是可行。在之后的回访调查发现，经过应急方案处理后的北面基坑边坡，工字钢打入后，坡顶裂缝封闭后未发现有继续张开趋势，边坡稳定性良好，为后续其他地段的围护设计方案和地下室施工争取了时间，有效阻止了塌方事态的进一步发生。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）(北京：中国建筑工业出版社，2002）；

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）(北京：中国建筑工业出版社，2011）；

[3]《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）(北京：中国计划出版社，2009）；

[4]《工程地质手册》(第四版) (北京：中国建筑工业出版社）。基坑塌方应急处理方案研究