刘月华 阮永芬 施建伟 王娟

(1.昆明理工大学建筑工程学院 昆明 650500； 2.大理恒丰建设工程有限公司 云南大理 671600； 3.重庆筑云科技有限公司 重庆 404100)

0 引言

昆明地区的湖积盆地地带，场地地基土为冲积相、湖沼相、湖相沉积，分布有广泛且厚度稳定的泥炭质土，具有含水量高、孔隙比大、压缩性中等偏高、承载力低、灵敏度较高、易触变等特性，工程性质差[1]。在外荷载作用下，它们易产生坑底软弱土层隆起、围护结构变形、坑外土体的沉降、移位，使建筑物发生破坏，对工程有较大影响[2]。

在昆明泥炭质土场地上的基坑工程施工发生了很多工程事故，如：某地块放坡基坑及工程桩，由于土方开挖不规范，导致泥炭质土产生深层滑移而发生大面积静压工程桩剪断；某基坑支护工程，因泥炭土支承力不足，立柱沉降过大而导致撑梁发生严重变形；此类场地上施工支护桩时，因泥炭质土太软、侧向约束不足，导致混凝土桩上部缩颈下部充盈系数过大等。由此可见，在泥炭土地基上进行工程建设极易发生工程事故，一不小心将会造成重大人身伤亡事故及经济损失[3]。因此，对这些场地上的工程事故进行总结及分析，从中汲取经验教训，在今后的工程设计和施工中加以考虑，防患于未然，降低工程的事故率[4]，以保证工程安全是十分必要的。

1 工程概况

昆明市某地铁车站C出入口基坑工程，基坑面积2 261.6 m2，为地下一层结构，基坑深度9.3～12.9 m，基坑宽度7.7～41.9 m。围护结构采用800 mm厚间隔桩+内支撑方案。周边构筑物情况如下：距离基坑6 m的东侧为大酒店，距离基坑11 m的南侧为新建商业区，北侧为城市主干道。其支护平面布置及支护剖面如图1、图2所示。

图1 基坑周边环境及内支撑平面布置

图2 围护结构剖面

2 工程地质及水文条件

拟建场区地层在勘察深度范围内主要分布土层为：素填土、泥炭质土、粉质粘土、砂质粉土、粘质粉土及圆砾等。各岩土层的物理力学参数详见表 1。该地层中泥炭质土层很厚，层厚达到了15 m。由不固结不排水试验指标可以看出，泥炭质土的强度参数较低，且天然含水量远大于其它土层，工程性质极差。

表1 土层物理力学参数

现场勘察期间于钻孔内测得稳定水位在地表下1.60～3.0 m，稳定地下水位为混合水位及潜水水位，受含水层面起伏影响，具微承压性。含水层主要为中下部的圆砾层、砂质粉土和黏质粉土层，其余黏性土层和有机质土层为隔水层，各含水层状态为层状，以降雨下渗补给为主。

3 事故及原因分析

2019年8月26日晚昆明市某地铁站C出入口基坑在施工时，突降暴雨，第二天早上白龙路段人行道附近出现地面凹陷(沉降量在30 cm左右)，距离基坑东侧6 m远的兴昭大酒店发生墙体开裂，酒店被破坏，现场照片如图3所示。

图3 事故现场照片

从基坑周边的沉降情况分析，发生本次事故的内因是由于受基坑开挖的影响，导致泥炭质土发生了不均匀沉降，相邻测区水土流失导致路面不均匀沉降和房屋开裂；外因是由于施工过程中基坑的盲目开挖和暴雨引起的支护结构失稳。

3.1 土层特性分析

泥炭质土是高灵敏度土,有机质含量高，容易产生蠕变，受震动后强度大幅度降低,在这类地基上的建筑物, 容易因不均匀震沉降而破坏[4]。

3.2 施工方案分析

施工单位在施工时没有充分考虑场地条件的特殊性，根据施工方案正确的施工顺序是：①支护桩施工完毕后，待冠梁、支撑梁达到设计强度的85%，开挖至第一道支撑以下50 mm，施工第一道支撑；②待第一道钢筋砼支撑达到设计强度后，再开挖至第二道支撑以下50 mm，施工第二道钢支撑；③最后开挖至基底。施工方为了开挖更便捷，直接开挖至基底，然后再架设两道角支撑。由于内支撑架设不及时，支护结构发生位移，造成周围土体产生变形和过量沉降，引起周边房屋变形过大，管线断裂而漏水漏气。

3.3 监测数据分析

图4是基坑监测点布置，根据建筑基坑工程监测技术标准，一级基坑的地面监测预警值为25～30 mm[5]。由图5(沉降监测位移)的监测数据中可以看出，在2019年3月初监测点就达到了预警值，在5月中旬基坑沉降监测数据已经达到了100 mm，远超标准限定值；这都是基坑发生事故的明显前兆。但施工方并没有作出及时的控制措施，没有真正做到信息化施工[6]，从而导致基坑支护变形加剧，最终导致周围建筑物发生较大沉降。

图4 监测点布置

(a)兴昭大酒店沉降监测位移

3.4 模型计算分析

本文采用理正深基坑支护设计分析模型，如图6所示。在其他条件不变的情况下，工况1采用直接开挖至基底后再施加两道支撑的工况下进行分析，工况2采用随挖随撑的开挖方式进行分析，结果见图7—图8。

图6 模型计算简图(单位：m)

如图7所示，对2个工况下的桩位移和土压力进行对比分析。工况1由于没有及时架设支撑，导致桩顶位移过大，围护桩对基坑底以下的土体产生挤压，所以工况1的土压力大于工况2的土压力。从图8可以看出，使用工况1进行开挖的地表沉降最大值达到了280 mm，与实际监测值相吻合；而采用工况2进行开挖的地表沉降最大值只有65 mm，远小于工况1的地表沉降值，在可控范围内。

(a)工况1

(a)工况1

综上分析，此次基坑周边沉降事故的主要原因是开挖不规范和支撑架设不及时导致的。

4 抢险加固设计方案

4.1 基坑抢险方案

发生沉降事故后，综合各方意见，制定了基坑抢险方案，进行了应急抢险施工，具体方案如下：①将没有实施完成的第二道钢支撑全部按原设计方案实施完成；②于2019年8月31日24:00以前完成二区的基坑回填工作，底部采用0.5 m厚的C30素砼回填，其上采用经压实后的砂土夹石进行回填后碾压密实，回填标高为地面下3.0 m；③从临近白龙路及酒店一侧先行进行底板浇筑，于2019年9月1日8:00前全部浇筑完成；④将白龙路裂缝进行灌注C30素砼封闭，并用沥青将道路裂缝全部修复完毕。根据2019年9月6日的第三方监测报告，目前基坑及周边白龙路、大酒店沉降和位移变形均在可控范围内，基坑已基本稳定。

4.2 加固设计方案

加固设计方案的细化施工分区图如图9所示，将基坑分为一区和二区，一区分为4个部分，总体按照“先一区，后二区”的施工顺序，一区按照第一、二、三、四部分有序、合理安排施工。在实施前，均先进行钢围檩的加固。

图9 基坑分区

4.2.1 钢围檩加固

由于基坑变形，围檩局部出现松弛，有失效的可能性，首先对钢围檩进行加固，方案如下：①将钢围檩与围护桩之间空隙填实，采用强度等级不低于C30的早强、快硬细石混凝土进行填充；②对于钢围檩已经变形失稳的区域，将该段范围周边钢支撑各加1根后，将失稳围檩进行切除更换，补齐此部分钢支撑。

4.2.2 一区加固

一区第一、二和第三部分的加固方案如下：①首先进行第二道钢支撑下剪力墙施工并布设倒撑，详见图10；②倒撑沿一区基坑周边布设，每间隔5 m设置1道；③待第二道支撑以下剪力墙达到一定强度后分段拆除第二道支撑并同步搭设脚手架；④进行剪力墙的施工，实施至第一道支撑下0.5 m，待剪力墙达到一定强度后拆降该部分的第一道支撑；⑤进行剩下剪力墙和顶板的施工。倒撑布置大样见图10。

图10 倒撑布置大样

由于临近大酒店的第四部分剖面发生的变形较大，所以第四部分在前三部分完成拆换支撑和主体结构施工后进行，加固方案如下：①首先进行第二道钢支撑下剪力墙施工并布设倒撑；②在保留第二道支撑不拆除的条件下，搭设脚手架，进行主体结构的施工，其中，靠基坑边顶板向下多浇筑1.5 m的剪力墙，浇筑高度控制在第二道支撑下0.5 m；③待主体结构的顶板、顶梁等构件达到一定强度后开始拆除第二道支撑，拆除过程中在侧墙边缘每隔8.0 m设置新增竖向支撑，保证临近基坑边顶板竖向受力满足要求；④绑扎剩余剪力墙钢筋及侧墙模板，通过前期顶板上预留剪力墙孔进行剩余剪力墙的砼浇筑；⑤待剪力墙和顶板达到一定强度后拆除第一道支撑、新增支撑和立柱，最后完成一区的主体结构施工。

4.2.3 二区加固

待一区加固完毕后，实施二区的加固方案：①开挖至原第一道钢支撑，在原第一道钢支撑间重新布设钢支撑并施加轴力后拆除原第一道支撑；②土方开挖至原第二道撑上1.5 m处挖槽布设1排钢支撑并施加轴力；③土方开挖至原第二道撑并拆除原第二道支撑；④按新设计方案分段挖至原第二道支撑下1 m，布设第三道钢支撑并施加轴力；⑤开挖至基坑底，进行底板和剪力墙施工；⑥待剪力墙施工至第三道支撑下并达到一定强度拆除第三道支撑；⑦待剪力墙施工至第二道支撑下并达到一定强度后拆除第二道支撑；⑧待剪力墙施工至第一道支撑下并达到一定强度拆除第一道支撑；⑨待基坑主体结构全部施工完成后将基坑回填至地面。

4.3 加固方案评价

在后续的开挖过程和使用期间，支护结构位移得到了很好的控制，各监测项目监测点的变形在可控范围内，未出现危险情况，整个基坑支护加固方案达到了预期的功能要求。

5 结论

(1)泥炭质土及泥炭的抗剪强度极低，地基承载力较低，边坡稳定性差，在边坡及基坑工程中，极易发生沿深层泥炭类土的滑移破坏，所以在进行工程建设时应对泥炭质土的工程特性有充分的认识。

(2)基坑施工是否严格按照设计方案实施是成败的关键。基坑施工必须严格按照设计和规范要求进行, 对于有支撑系统的基坑工程, 土方开挖过程中要认真组织和协调, 处理好挖土与内支撑之间的关系，一定要坚持“先撑后挖、分层开挖”的原则。

(3)在泥炭土场地进行基坑开挖时，采用分部分区的方法进行施工可提高安全性。

(4)在施工开挖的监测过程中，如发现变位速率较大、支护结构开裂等情况，应进一步加强监测，缩短监测时间间隔，进行信息化施工，并及时向监理、设计和施工人员报告监测结果，及时研究加固措施，阻止变形继续发展，确保基坑周围设施及基坑安全。