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    填海区某深厚软土浅基坑事故分析及处理

    时间：2023-02-21 12:01:05来源：百花范文网本文已影响人

    周长标 乔丽平

    （1. 深圳市建筑工程质量安全监督总站，广东深圳 518030；
    2. 深圳市岩土综合勘察设计有限公司，广东深圳 518172）

    大量专家学者针对软土深基坑的安全控制和变形控制技术进行了深入研究，许建峰等[1]分析了杭州软土地质条件下基坑开挖对邻近地铁隧道的影响；
    刘念武等[2]针对软土深基坑开挖对地铁车站基坑及邻近建筑变形特性展开了研究；
    徐中华等[3]等对邻近地铁隧道的软土深基坑变形实测进行了分析；
    殷一弘等[4]介绍了深厚软土地层紧邻地铁深大基坑分区设计思路；
    乔丽平等[5]以深圳填海地区、地铁安保区内某软土深基坑工程为例，介绍了在深圳填海地区、地铁安保区内进行软土深基坑工程设计的全过程，包括工程概况、设计难点分析、方案设计及计算分析、三维有限元计算分析，并与第三方实际监测结果作了对比分析。相反，在深厚软土地区进行浅基坑开挖，如何在保证基坑安全和对周边环境变形影响可控的前提下尽量提升经济性也是一个重要课题。冯 诚等[6]以珠海市的2 个软土浅基坑工程为例，总结出几点类似工程事故预防与措施方法；
    杨 宇等[7]介绍了福建某深厚软土基坑的事故分析和抢险加固措施；
    张玉成等[8]总结了珠三角软土的工程力学性质特点，针对深厚软土浅基坑的特殊性和工程实践中发现的问题，探讨了深厚软土浅基坑支护若干问题。

    本文以深圳地区某深厚软土区浅基坑工程为背景，结合本工程中发生过的隆起事故和事故处理过程，对深厚软土地区浅基坑的安全和变形控制进行探讨，其经验可供类似工程参考。

    1.1 项目概况

    该项目总占地面积约25000 m2，设一层地下室，基坑周长约570 m，开挖深度3.70～4.45 m，基坑竖向投影面积约20000 m2。场地东侧紧邻工业区厂房（浅基础形式），南侧距茅洲河约29 m，西侧为待建空地，北侧紧邻其他基坑工程，具体周边环境见图1。

    图1 基坑周边环境图

    1.2 地质条件

    场地表层为杂填土层（Q4ml），其下为第四系冲洪积层（Q4al+pl）和第四系残积层（Q4el），下伏基岩为震旦系砂岩风化带（Zs）。典型地质剖面见图2。基坑所在场地主要岩土层的物理力学指标见表1。基坑坑底以上主要为杂填土和淤泥层，坑底以下主要为淤泥。

    图2 典型地质剖面图

    表1 场地岩土层的主要物理力学参数

    1.3 基坑围护方案

    基坑东侧和东南侧采用悬臂式钢筋混凝土灌注桩支护型式，悬臂桩直径1000 mm，桩间距1.8 m，桩长18.0 m，基坑被动区采用格栅状水泥搅拌桩加固，加固体宽度6.4 m，加固深度5.0 m。其余侧采用1∶2.0 坡率放坡开挖，坡脚设置2～3 排人字形钢管+砂袋反压加固坡脚（见图3、图4）。

    图3 基坑围护平面示意图

    图4 基坑围护典型剖面图（单位：mm）

    本工程于2018 年9 月开始施工，2019 年2 月开挖至基底，2019 年4 月在进行东侧区域底板浇筑期间，基坑西侧南段坡脚曾发生隆起，险情发生后采取了应急处理措施，避免了险情的进一步发生。

    2.1 基坑隆起事故概况

    该基坑东侧区域在进行底板浇筑时，西侧南段区域基坑坡脚发生隆起，隆起高度约2 m，影响宽度约2 m，沿基坑西侧南段长度约40 m（见图5）。

    图5 隆起段现场图（镜向N，基坑位于照片右侧）

    2.2 事故分析和处理

    （1）初步原因分析及应急处理

    隆起事故发生后，经过现场排查，基坑坡面无裂缝，且可清晰辨认原坡脚以及在坡脚处反压的砂袋，初步推断隆起发生于基坑底，且与坡脚之间有一定距离。在基坑顶距离坡肩约6 m 处发现一堆土形成的土山，长度约70 m（沿基坑放坡走向），高度5～6 m，宽约50 m，部分裸露无覆盖（见图6）。该堆土场地为本项目二期建设用地，所堆放的土方为本项目基坑开挖产生的部分土方，施工单位计划将其用作回填土，一直未运出场地，以致形成目前土山。初步判断，该处隆起为基坑顶堆载过大引起，因此第一时间要求对基坑顶堆土进行卸载。

    图6 基坑顶堆土照片（镜向N，基坑位于照片右侧）

    卸载完成后，现场调查发现，原堆土区域的素砼地面出现数条明显裂缝（见图7），裂缝两侧存在明显高差，分析为地面沉降引起，根据现场裂缝分布情况进一步推测，基坑顶堆土过量，导致基坑底淤泥发生隆起破坏。

    图7 原堆土区域地面照片

    （2）计算验证

    采用理正深基坑7.0 软件对放坡开挖典型剖面进行计算[9-10]，计算深度为基坑底以下10.0 m，计算步长为1.0 m，主要计算结果见图8。计算结果显示，基坑底以下10.0 m 范围内土体稳定性均满足要求。

    图8 放坡侧典型支护剖面计算结果

    根据现场情况，施加荷载后重新对该剖面进行计算验证，并与原计算对比。计算深度为基坑底以下10.0 m 范围，滑裂面搜索步长为1.0 m，计算结果见图9。

    图9 考虑堆载后的计算结果

    通过对比两次稳定性计算安全系数可发现，在施加了基坑顶荷载后，对基坑的整体稳定性有很明显的影响，当计算至基坑底以下2.0 m 时，稳定性计算开始不满足设计要求，尤其是基坑底以下超过3.0 m的部分，稳定安全系数已小于1.0，基坑存在坑底隆起的危险。计算结果与现场调查分析情况一致，根据计算结果，事故原因为基坑顶附加荷载过大，导致基坑底以下深度大于3.0 m 的淤泥失稳，造成基坑底隆起，因淤泥从深层隆起，因此坡面支护结构未发生明显表观破坏，保存较完整。

    本工程于2018 年9 月开始施工，2019 年9 月施工完成并回填。基坑于2019 年2 月开挖至基坑底，支护结构水平位移变化曲线见图10。根据监测结果，基坑东侧和东南侧（即采用悬臂桩支护的区域）最大变形发生在CX2 处，变形量为6.18 mm，放坡区域最大位移发生在CW10 处，变形量为38.71 mm（隆起区域隆起前最大变形发生在CW9 处，变形量为29.51 mm，隆起后监测点被破坏无法继续监测）。根据实际监测数据可知：

    图10 支护结构水平位移变化曲线

    （1）放坡区域位移量虽未超过设计要求，但位移量较大，考虑到基坑开挖范围内大部分为杂填土，侧面说明基坑底以下淤泥对基坑的变形影响很大。

    （2）采用悬臂支护桩+被动区加固可有效控制软土基坑的变形。

    （1）当深厚软土浅基坑采用放坡形式支护时，设计应至少验算基底以下2 倍基坑深度范围内的土体稳定性，并严格限制坡顶荷载，否则坑底易发生隆起破坏。

    （2）深厚软土浅基坑采用悬臂桩支护时，应确保支护桩穿透淤泥层，以保证足够的有效嵌固深度。

    （3）在深厚软土浅基坑的被动区采用搅拌桩加固可提高被动区土体力学性能，能够有效地控制支护结构变形，同时避免坑底隆起变形。

    （4）在软土基坑工程中，全方位、全过程的监测工作至关重要，也是确保基坑和周边建（构）筑物安全的重要手段之一。

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