深基坑支护设计方案分析及案例问题处理办法

基坑工程是一个古老而又具有时代特点的岩土工程课题，太沙基说的“岩土工程与其说是一门科学，不如说是一门艺术”的论述对基坑工程特别适用。岩土工程分析在很大程度上取决于工程师的判断，下面结合某工程事故案例，分析施工中产生支护结构变形过大，引起局部垮塌的原因，为类似工程提供借鉴。

工程位于郑州市东南部。拟建工程周边环境如下：基坑东侧10m外为已建6层住宅，基础形式为条形基础，基础埋深约1.5m；基坑南侧为高架高压走廊，走廊南侧为已建市政道路，距离基坑30m；基坑西侧为已建市政道路，距离基坑约15m；基坑北侧为已建市政道路，距离基坑约12m，基坑开挖深度为14.2m，基坑侧壁安全等级取一级。

工程场地地形平坦，地貌单元属冲洪积平原，与基坑支护和降水有关的地层情况描述如下：

①杂填土，杂色，松散，含建筑垃圾。

②粉土，褐黄色-黄褐色，稍湿，中密，干强度低，韧度低。

③粉土，褐黄色，稍湿，密实，夹有小礓石颗粒，砂感较强，干强度低，韧度低。

④粉砂，褐黄色，稍湿，密实，夹有零星的小礓石颗粒，主要成分为石英、长石等。

场地的工程地质条件及基坑围护设计参数如表1所示。

表1  土层参数表

拟建场地地下水位在现自然地面下26m左右，地下水类型为潜水，其补给来源主要为大气降水和地表径流，水位年变化幅度在1.0m左右，改区域近5年最高水位为24.0m左右。开挖期间不考虑降水措施。

本工程基坑开挖面积约为66407m³，延长米约为1178m，开挖深度为14.2m，属于超大超深基坑。结合周边环境条件和工程地质条件，适合本基坑的支护方案有以下几种。

在施工中，2-2剖面当开挖至约12.5m深(即倒数第二道土钉注浆完成且坡面施工完毕后)的第2天，就直接开挖到基坑底部14.2m深，且10天内没有对12.5m以下深度范围内的坡面进行支护，第12天，坡脚开始出现了流砂现象，施工方采取了用砂袋反压坡脚的措施，第14天，在2-2剖面（即南坡）出现了从6.5m深度至坡底出现了大面积垮塌（6.5m以上的坡面出现了裂缝），形成了倒坡，垮塌长度达60m，所幸未造成人员伤亡。

（1）流砂问题：因基坑超挖，施工队为赶工期，开挖至粉砂层时，未按设计要求喷射混凝土，局部出现了流砂现象。由于流砂速度较慢，不足以威胁人身安全，未能引起施工方足够重视，没有及时采取防范措施。随后流砂引起坑壁坡体基底承载力降低，引发边坡失稳。

（2）坡面和土钉施工质量问题：在2-2剖面开挖及土钉施工中，发现放线与前期勘探位置不对应，施工队未及时与相关单位特别是设计进行沟通，造成坡度偏陡，与原设计坡面不符，导致现场情况比设计状态更加不利；且部分土钉没有达到设计长度，充盈系数和灌浆压力不足；部分土钉方向及角度不规范，造成土钉实际工作长度不够。笔者针对2-2剖面进行了复核验算，经验算，土钉墙局部抗拔承载力系数仅为0.536，远低于规范要求的1.6。

在塌方位置按照分层分段处理加固，每层处理高度不能超过2m，宽度不能超过20m，严格按照分层分段进行加固处理。具体措施如下：

根据事故原因  设计师在正在努力补救...

（1）在已裸露出来的第二排土钉，即-7.5m位置（原土钉长度为9米）上加设腰梁，进行锁定；

（2）下层15m预应力锚杆，既-9m位置进行处理与加强筋进行连接，局部形成倒坡位置采用实物进行填充，加固施工时应满布摩擦土钉。

（3）在-10.5m位置加设一排竖向轻型钢管桩，长度6m，横向间距0.5m，钢管采用Φ48钢管，并在钢管下部设置花管预留出浆孔。

（4）在-10.5位置加设一排预应力锚杆，长度9m间距1.5m，锚杆采用Φ20螺纹钢，并在坡面架设腰梁并与钢管桩连接，进行锁定。

（5）在主楼超挖部分-13.5m位置由于沙层较大无法成孔，在此位置横向加设一排轻型钢管桩，间距1.5m，钢管采用Φ48钢管，并在钢管下部设置花管预留出浆孔。

（6）为了避免基坑南侧再发生类似问题，建议在整个基坑南侧加设轻型钢管桩：①主楼位置增加竖向钢管桩，长3m，间距0.5m，横向钢管桩长3m，横向间距1.0m；②地库位置增加一排竖向钢管桩，长3m钢管桩，间距0.5m。