1 工程概况

　　本工程基坑面积9 950m²，挖深3.75～5.70m，采用桩基础。其中地库基坑挖深5.70m，坑边承台挖深6.2m;主楼基坑挖深3.75m，坑边承台挖深4.25m。基坑安全等级三级，环境保护等级三级。

　　基坑开挖深度范围内涉及的地基土层有(1)₁层、(1)₂层、(2)层、(3)₁层及(3)₂层。其中(1)₁层为松散填土，易坍塌;(1)₂层为淤泥，开挖后难自稳;(3)₁层为淤泥质粉质黏土，易发生蠕变;(3)₂层为松散砂质粉土，有一定的透水性和富水性，在水头作用下易发生突涌。场地南部有一条东西向暗浜，缺失(2)层地基土。暗浜地段最大深度为3.4m，上部主要由夹碎石、砖块等物的黏性土组成，底部夹有淤泥及腐殖物，土质差。

　　基坑北侧为1幢2层厂房;南侧为1幢3层办公楼;西侧围墙外为1条小河，到基坑围护边线最近处13.60m;东侧围墙外道路下有电力、燃气、上水地下管线。

　　2 基坑支护设计方案

　　地库基坑采用双轴搅拌桩重力坝内插型钢或钢管+放坡支护，主楼基坑采用重力坝+局部放坡围护，7,9号主楼东南角采用工法桩+斜钢支撑围护。基坑支护及监测点布置如图1～3所示。报警指标如表1所示。

　　

　　图1 基坑支护平面 

　　 

　　

　　图2 基坑西侧中部围护剖面  

　　 

　　

　　图3 监测点布置  

　　 

　　  

　　表1 报警值指标 

　　 

　　 

　　

　　表1 报警值指标

　　3 施工概况

　　3.1 施工工况

　　基坑开挖在施工方案未编制未评审的情况下即开始施工。2015年12月5日—12月31日完成了桩基础及重力坝围护体的施工，2016年3月3日布置的15个真空降水井开始降水，降水深度6.5m。

　　2016年3月14日—3月20日建设单位指挥施工了8口12m深的降水井，间隔8h抽水。

　　3.2 基坑事故概述

　　2016年3月18日，4台挖掘机同时自西北角向南紧贴重力坝开挖，未分层一次开挖到底且超挖0.5m。3月20日6:00，现场踏勘发现西南侧搅拌桩变截面处脱开约30mm，西侧围护体变形速率达到15mm/d，累计达到200mm，已处于严重不稳定状态。3月21日南侧围墙外路面出现宽约2mm的裂缝，到4月2日水平裂缝宽度已增大到10mm。此处距离已开挖区域超过30m，距离深井降水点约9m。

　　3.3 事故原因分析

　　3.3.1 基坑西侧事故原因分析1)水泥土挡墙施工质量较差

　　1)水泥土挡墙施工质量较差

　　设计要求水泥土挡墙成桩时，前后排桩内插9m长φ48×3.5@1 000钢管，且插入1.5m长φ14钢筋锚固在200mm厚压顶混凝土中。但在实际施工中，未按照设计要求插入钢管、钢筋或在压顶施工中挖土机将钢管及钢筋拔出，造成水泥土挡墙强度及刚度达不到设计要求，以致在围护变形时，水泥土挡墙与围护压顶不能协同作用。

　　2)土方开挖施工不合理

　　为抢工期，在基坑开挖施工方案未评审甚至未编制的情况下施工，而且开挖时多台挖机同时作业，紧贴重力坝体开挖，一次性开挖到底并超挖近0.5m，导致水泥土重力坝坝体承受的侧压应力持续加大，从而造成重力坝变截面处搅拌桩弯折与倾斜，地坪产生达200mm的沉降裂缝。

　　3)信息化施工存在不足

　　基坑西侧土方开挖时，未及时与监测单位取得联系，致使开挖出现险情后才紧急通知监测人员到场。

　　3.3.2 基坑南侧事故原因分析

　　3月14日—3月20日建设单位指挥施工了8口12m深的降水井，间隔8h抽水，其中2口距围墙外道路不足8m。初步判定此处裂缝的产生与发展是由于地下水位下降较大引起的。

　　4 抢险措施

　　4.1 自行抢险措施

　　发现险情后，项目部成立了应急领导小组指导基坑抢险工作。首先暂停开挖，封闭施工现场，将机械及材料撤至安全地点，禁止人员擅自进入施工现场，确保人身财产安全。

　　建设单位为保证西侧临舍的安全，调用型钢作斜撑，将牛腿撑在工程桩上。现场充当牛腿的6根管桩全部断裂，实测被当作牛腿使用的管桩的低应变曲线如图4所示。

　　

　　图4 充当牛腿的管桩低应变动测曲线  

　　 

　　4.2 专家论证后抢险措施

　　4.2.1 基坑西侧应急措施

　　3月22日的监测数据显示，变形还在继续增大，基坑西侧临舍地坪已受到严重破坏。专家勘查现场后提出了如下措施。

　　1)立即拆掉斜撑，迅速回填事故段，回填宽度≥5m，回填长度与严重变形段相同。

　　2)立即拆除临舍、移除变形影响范围内的树木，对围墙进行加固，加强对河堤、围墙及拉森钢板桩的监测，防止河水倒灌等危害的进一步发生。

　　3)条件具备后在靠近围墙坝体外侧9.4m处由南到北打设1排细齿口拉森钢板桩，打入的拉森钢板桩长度约55m，既能控制变形，又可以起到止水作用;用黏土球对地面裂缝进行封堵;加强坑内降水。

　　4)在拉森钢板桩和基坑之间按1∶1.8进行放坡卸土，放坡深度为3m，减轻重力坝的外侧压力。

　　5)后续基坑开挖时，须保留西侧反压土(预留宽度不少于3倍单层开挖高度)。待其他区域底板完成后，再由北向南开挖。反压土区域开挖时调齐充分人力，争取最短时间内完成底板，减少变形，确保安全。

　　6)加快施工进度，在最短时间内将基础底板浇筑完成，降低围护悬臂高度，对水泥土挡墙根部起到反撑作用，减小时空效应变形。

　　7)为保证地基承载力，6根曾用作牛腿的断裂管桩用C35混凝土通长灌芯。

　　4.2.2 基坑南侧围墙外道路裂缝应急措施

　　1) 4月2日将降水泵位置上提，降水深度控制在6m以内。

　　2)每天监测裂缝的变化，至4月22日，围墙外道路裂缝变形逐渐收敛，说明此处裂缝的产生与发展是由于地下水位下降得较大引起的。

　　4.2.3 围护设计措施

　　围护设计处理措施如图5～8所示。

　　

　　图5 处理措施平面 

　　 

　　

　　图6 B1剖面处理措施  

　　 

　　

　　图7 B2剖面处理措施  

　　 

　　

　　图8 B3剖面处理措施 

　　 

　　4.2.4 抢险效果分析

　　根据专家制定的抢险方案施工，4月16日监测数据显示基坑变形开始收敛。在随后几次较大降雨中，围护结构日变形量均未达到报警值，说明采取的加固措施是有效的。监测变化曲线如图9～12所示。

　　

　　图9 围护体顶水平位移特征变化曲线  

　　 

　　

　　图1 0 围护体顶竖向位移特征变化曲线 

　　 

　　

　　图1 1 南侧围墙外道路裂缝变化曲线  

　　 

　　

　　图1 2 围护体深层水平位移(测斜)特征变化曲线 

　　 

　　5 结语

　　此次事故留下了深刻教训，遇到类似基坑工程，应做到如下几点。

　　1)围护施工前基坑围护设计方案、施工方案均要通过专家评审，决不能随意施工。

　　2)水泥土搅拌桩挡墙作为基坑围护结构，应严格控制施工质量。

　　3)水泥土搅拌桩围护结构开挖时墙顶位移一般较大，要采取有效措施控制基坑变形。开挖时因墙顶位移引起的地面裂缝应及时封堵，以防雨水渗入。

　　4)土方开挖前应制订切合实际的施工方案。土方开挖时严格执行施工方案及“开槽支撑、先撑后挖、分层分段、留土护壁、严禁超挖”的原则。土方开挖后应采取赶工措施，防止基坑暴露时间过长，减小时空效应。

　　5)开挖过程中严禁开挖机械碰撞围护体及支撑体系。

　　6)严格控制围护体外地面荷载，严禁将建筑材料直接堆放在基坑压顶上。

　　7)要重视地下水对基坑的影响，做好降水、排水和防水工作。对浅基坑应慎用深井降水。开挖过程中，地下水位宜保持在基坑底以下0.5～1.0m，降水深度不宜超过基坑底下1m，降水过深会对周边环境会带来意想不到的影响甚至灾害;另外，对水的处理不仅指地下水，也包括土层中滞水、地下管道渗漏水、地面无组织排水以及施工期间的雨水等。降水深度不能随意改变，应编制应急预案，并准备应急救援材料及设备。雨天应加强巡视，做好抢险准备。

　　8)加强信息化施工。监测是基坑施工的哨塔，应根据监测结果及时采取相应措施，防患于未然。