从重力坝基坑围护工程险情处理中分析预防与制止基坑安全事故的重要性

上海某重力坝基坑围护工程，基坑东面、北面为市政道路,西边与南边为已建高档住宅区,基坑开挖面积1万多m3,基坑开挖深度6. 25m.工程基坑范围内有暗浜布置,其中主要一条暗浜东西走向,穿过东边基坑围护坝体.详见”图一:第一次基坑围护险情位置图”,基坑围护设计为GS土体加固剂搅拌桩重力坝.基坑围护方案2018年7月通过专家评审，工程8月开工。

基坑工程开挖深度范围内土层概况:第①1层杂填土,第①2层浜填土 第②层粉质粘土 第③层淤泥粉质粘土 第③夹层粘质粉土及④层淤泥质粘土.

这里特别强调第④层淤泥质粘土,呈流塑状,其土性较差,具有含水量高,孔隙比大,强度大,渗透性差,灵敏度高的特点,土体抗侧力低,容产生蠕变和隆起.

基坑工程的监测报警值概况: 

1、基坑险情基本情况:

基坑险情一共二次:

第一次险情位置:2018年9月25日工程东北A2示范区开挖,长约30m左右,R轴~X轴之间.位置详见下面图一:基坑挖土分段布置图(蓝色的位置)与图二.险情位置图.

图一 基坑挖土分段布置图    

从基坑围护施工图纸上的位置如下:

图二  险情位置图

注R~X轴此段坝体出现险情,也是暗浜穿过的坝体.R-U轴之间坝体变形最大.

基坑险情基本情况:此段基坑9月25日开始开挖,没有采取分层开挖,并且挖到基坑底后没有马上浇筑混凝土垫层.9月26日中午开始出现险情,从基坑监测数据反映出:重力坝水平位移约64mm,垂直沉降约8mm,坑外东边马路非机动车道下沉约260mm,这些数据都大大超出了基坑监测报警值,详见下面照片一坑外非机动车道路下沉与照片二坝体变形:

照片一：坑外非机动车道下沉

照片二：坝体变形

基坑险情处置的应急措施:

整个工程从2018年9月26日开始出现险情以后就进入了抢险阶段.工程建设单位除了上报当地政府与主管部门外,马上成立应急抢险小组(包括专家),并且经过讨论研究,立即采取了以下应急抢险措施:

⑴:下沉的非机动车道外侧采用夹心彩钢板封闭

⑵:靠近坝体ф300地下市政给水管移至路面，防止水管破裂，影响工程. 注意:照片二西侧靠墙黑管子就是移上来的市政给水管.

⑶:非机动车道与重力坝体上的裂缝用混凝土与水泥砂浆封堵.

⑷:坝体下沉内倾变形处用土回填,回填基本成45度.宽约8m.(注:位置U~R轴之间.)

⑸:坝体内垫层原设计150mm厚变更为钢筋混凝土垫层300厚.(注:位置X~U轴之间)

⑹:设置型钢斜斜撑.

以上基坑抢险措施详见以下照片三:

照片三：基坑抢险措施:坑内回填土 钢筋混凝土垫层 钢斜撑

基坑险情经过9月26日处理以后,9月27日~29日三天之内坝体与坑外变形开始逐步稳定..从以下三张坝体与坑外管线变形曲线表说明以上抢险措施是有效的:

表一 9月25日~10月7日R~U轴坝体水平位移曲线

表二 9月25日~10月7日R~U轴坝体垂直位移曲线

表三 9月25日~10月7日R~U轴坝外信息管垂直位移曲线

第二次险情出现在2018年10月11日,位置也在基坑东边,但是靠南端,属于挖土第三施工段,从基坑围护施工图纸中可以看到在A轴到H轴之间,(详见图一与图三:基坑挖土分段布置图与第二次基坑围护险情的位置图A轴~H轴 ).险情发生的时间也是坑内挖土挖到底以后,坑外非机动车道路面出现下沉,最大下沉量达到220mm,那个地方正好有一个交通信号灯基础受到影响.(详见照片三：第二次险情坑外非机动车道下沉照片）,当时现场除了交通实行管制以外,采取ф48钢管南 西、北三面抛撑,地锚固定,然后通知交通养护单位到场拆除,排除交通信号灯倾倒安全隐患.由于这一段基坑开挖一分层,二挖到底以后马上浇筑混凝土垫层,所以坑内坝体变形从基坑监测数据可以看到变形增大一点,但是坝体变形在正常允许范围内,所以坑内没有采取任何加固措施.(注:从这里可以看到正确的施工方法对于坝体安全的作用)

图三 第二次基坑围护险情的位置图A轴~H轴

照片三 第二次险情坑外非机动车道下沉照片

3:二次险情处理的经验:

⑴;基坑工程出现险情以后马上上报当地政府领导与上级主管部门.

抢险关键是措施方法正确,速度快.例如靠近坝体的市政给水管没有政府出面会那么快移至路面.基坑评审专家出现险情后第二天就到现场进行指导,处理险情.

⑵:工程上从建设单位.监理单位到施工单位集中一切力量抢险,9月26日坑内回填土,浇筑钢筋混凝土垫层一天一夜完成.从基坑监测数据反映出此段坝体变形得到了控制,阻止了基坑险情的进一步发展.

4:基坑出现险情的原因分析:

⑴勘察原因:

GB50007-2011建筑地基基础设计规范9.2条:基坑工程勘察与环境调查9.2.1规定”基坑工程勘察宜在开挖深度的1倍~2倍范围内布置勘探点.” 上海岩土工程勘察规范第9章工程地质调查与勘探9.1.2条”在对建设场地进行工程地质调查的同时,尚应重视对场地周围环境的调查.”本工程勘察单位没有按照以上规范要求进行坑外调查与布置勘探点.实际上基坑东边马路下有一条南北向的暗浜,并且靠基坑一边非机动车道下暗浜没有处理好.这个基本土质情况没有了解清楚,没有反映出来,这是导致设计单位对于坑外马路变形控制不足.

⑵提供基坑周围管线资料有遗留:

从基坑工程监测方案里周边管线分布表(详见以下表四 周边管线分布表)坝体东侧给水管离开基坑边15.2m,实际上基坑东北R~X轴之间还有一根市政给水管离开坝体只有1600mm左右没有反映出来.(详见以下照片四:坝体东侧一根市政给水管离开坝体外侧位置图)结果坝体结构施工过程中发现了这根3D球墨铸铁给水管,管径300mm,埋深1500mm左右.由于管子离坝体太近,为了防止这根管子破裂影响工程,设计单位为此对于图纸坝体宽度进行了修改.

⑶施工原因:

施工单位回复基坑专项施方案专家评审后回复第9条”对暗浜区域在围护部位的,施工时采取换填后施工”。这一条实际施工中没有做到.与此同时第一次基坑围护险情的产生原因之一是由于施工单位没有按照专家评审过的基坑施工方案要求做,坑内4米深(注:基坑深度6.25m,室外地坪-0.35m,削坡1.00m,第一次整个基坑统挖土后留下4m深)的土挖土速度过快,又没有分层,而一次挖到底.9月25日夜挖好,又没有及时跟上浇筑混凝土垫层,到9月26日上午才浇筑混凝土垫层,错失了控制坝体变形的最佳时机.

专家对于险情出现的原因,认为坑外马路下暗浜没有处理好,基坑开挖后引起暗浜土压缩变形,增加了坑外土对于坝体的土压力,再加上基坑底第④层淤泥质粘土土质,容产生蠕变和隆起,两个原因叠加造成的.

照片四 坝体东侧一根市政给水管离开坝体外侧位置图

注：基坑东侧上水管有一根市政给水管距基坑边线最近距离只有1600mm左右,为了安全起见抢险过程中把此给水管移至路面,详见照片一靠墙的黑管子就是移上来的临时给水管。

1、基坑工程安全应该包括坑内与坑外，本工程出现二次基坑险情,第一次坑内与坑外都出现险情,并且都采取了处理应急措施,第二次基坑险情出现在坑外,坑外采取了措施,坑内没有采取措施.现在基坑工程上比较重视基坑坑内安全,坑外安全不太重视.特别是郊区基坑工程.实际上基坑周围有市政道路与住宅区的基坑工程,坑外安全显得更加重要，所以要求各参建单位特别是施工单位、勘察单位与设计单位对于坑外安全，在方案文件或者设计图纸中必须交代坑外安全处理的方法与措施。

2、基坑安全设计是主要的，但是从这个工程实践可以充分证明施工方法正确是否对于基坑安全同等重要.第一次基坑围护险情其中一个原因就是施工挖土没有按照专家评审过的基坑施工方案做,而4米深的土一次挖到底,速度太快,并且没有及时浇筑混凝土垫层,第二次基坑围护险情只出现在坑外,坑内没有出现因为施工按照施工方案做,挖土分二次,挖到底后,马上浇筑混凝土垫层.基坑施工方法措施正确对于保证基坑工程安全的作用等同于设计,二者缺一不可.本工程的险情也说明了这一点,也就是说一个好的设计如果没有好的施工不行,一个好的施工可以弥补设计上的某些不足。

3、勘察正确是基坑工程安全的前提。通过本工程的案例充分说明这一点.上海岩土工程勘察规范与上海基坑工程技术规范对此都有明确的要求,特别是外地勘察单位到上海工程做勘察,特别要做好工程周边调查,确保勘察报告的正确性与真实性。

彭麒云  上海欣发建设工程监理有限公司

张龙明  上海东方工程管理监理论有限公司

闵宏芳 上海欣发建设工程监理有限公司