土釘噴錨支護常見事故的原因及對策探討盧

1、土釘（噴錨）支護常見事故的原因及對策探討摘要：通過對25個土釘（噴錨）支護的深基坑工程事故案例進行分析，對有代表性的事故現(xiàn)象進行了分類和統(tǒng)計，結合案例特點揭示帶有規(guī)律性的事故原因，并給予說明和解釋。同時，本文還介紹了武漢市為預防基坑事故采取的對策和取得的效果。關鍵詞：深基坑；土釘；噴錨；事故摘自：建筑技術.2009.第五期土釘（噴錨）支護結構不阻礙主體施工，能發(fā)揮邊坡土體的自立能力，卸載后坡面土體能繼續(xù)排水、固結，可進一步提高土體與噴網組成擋墻的穩(wěn)固性；噴網、上下排水設施、降水井構成了對邊坡土體的防水保護；嵌人坡體的土釘（錨桿）能對擋墻產生錨拉力，形成“外支撐”【1】。武漢市的阜華大廈基坑選用

2、了噴錨支護，被閑置了8年之久，卻從未出現(xiàn)過險情。正是由于它有太多的優(yōu)點，而被過多地利用，2005年的武漢市出現(xiàn)了使用土釘（噴錨）支護的深基坑事故頻發(fā)的高峰。本文針對2002 至2007 年選用該支護形式基坑的事故案例進行分析并討論原因和對策。1 近年來基坑事故工程 1.1工程事故案例見表1。1.2事故案例的統(tǒng)計與說明發(fā)生在老粘土地質區(qū)域的案例為14起，占總數的58.3% ，達半數以上。所有案例均采用土釘（噴錨）支護；僅兩起（案例9）表1 工程事故案例編號地質情況支護結構出事情況原因分析1武昌老枯土噴錨+局部排樁“噴錨，段一側邊坡大面積失穩(wěn) 強降雨及下水道偏水； 馬道堆積鋼筋；遭翩挖3m2武昌老

3、粘土噴錨兩側邊坡被水沖垮 邊坡堆載過重； 降雨及下水道漏水3枯土下臥軟土粉噴樁復合噴錨兩側邊坡局部被水沖垮 土方超挖； 強降雨及鄰近煤氣管道溝漏水4武昌老粘土下臥觀音土噴錨一側邊坡垮塌 土方超挖3m； 地下自來水管漏水： 強降雨5雜填土下臥軟土噴錨支護局部排樁“噴錨”段一側邊坡失穩(wěn)，周圍地面明顯下沉 邊坡載荷過大： 勘察資料不準6沙性土下臥淤泥質土噴錨支護局部預應力錨桿水泥土檔墻“噴錨”段兩側邊坡垮塌，周圍地面下沉強降雨及鄰近市政地下管道漏水7粘土下臥淤泥質土漿噴樁復合噴錨兩側邊坡分三次垮塌 強降雨及地下管道漏水 施工質量差8填土下臥軟土漿噴樁復合噴錨邊坡失穩(wěn)，毀壞周圍房屋和道路強降雨及廢棄下

4、水道漏水9填土下臥軟土上部噴錨放坡，下部樁錨，局部全坑深樁錨兩側部分放坡區(qū)失穩(wěn)，邊坡位移過大 放坡區(qū)深度過大： 地質勘察資料不準10武昌老粘土噴錨一側邊坡分兩次垮塌 降雨及廢棄下水道滲水； 土方超挖； 勘察資料不準11深厚復雜軟土深層攪拌樁局部插鋼管復合噴錨“插管”段邊坡失穩(wěn)，鄰近路面嚴重塌陷 廢棄下水道漏水 軟土層處理不當12深厚復雜軟土粉噴樁復合噴錨局部排樁附加角撐“噴錨”段三側邊坡部分失穩(wěn)，鄰近路面開裂 降雨及電纜溝漏水； 施工質量差； 軟土層處理不當13武昌老粘土上部噴錨放坡，下部樁錨兩側邊坡垮塌，毀壞工程樁，推斷支護樁 強降雨； 放坡坡率過陡； 錨桿未按要求注漿14武昌老粘土噴錨一側

5、邊坡下部被沖垮 強降雨及下水道漏水； 放坡坡率過陡15武昌老粘土噴錨一側邊坡局部被沖垮強降雨及廢棄下水道漏水16深厚復雜軟土局部樁錨粉噴樁復合噴錨“噴錨”段一側邊坡失穩(wěn)，另一側局部被沖垮強降雨及下水道漏水； 軟土層處理不當17深厚復雜軟土粉噴樁復合噴錨一側邊坡局部失穩(wěn)鄰近路面嚴重塌陷下水道漏水； 地質勘察資料不準18武昌老粘土夾帶軟土漿噴樁復合噴錨一側邊坡分兩次垮塌，另一側嚴重漏水 土方超挖； 強降雨及下水道偏水； 地質勘察資料不準19枯土下臥軟土土釘掛網放坡大部分邊坡失穩(wěn) 設計欠妥； 施工質量差； 強降雨20武昌老粘土土釘掛網放坡一側邊坡失穩(wěn) 強降雨； 施工質量差21老粘土土釘掛網放坡多處邊

6、坡失穩(wěn) 設計欠妥； 施工質量差； 環(huán)境資料不全 強降雨22武昌老粘土噴錨局部排樁一側邊坡垮塌 強降雨及下水道漏水； 邊坡載荷過大23老粘土噴錨一側邊坡被沖出空洞 強降雨及熱力管道溝漏水24武昌老粘土夾帶雜填土噴錨局部排樁一側邊坡局部垮塌 勘察資料不準： 下水道漏水25老粘土土釘掛網放坡多處邊坡失穩(wěn) 勘察資料不準； 強降雨： 坡頂未封閉l3屬“上部噴錨放坡、下部樁錨”的復合形式；9起采用了對重點保護區(qū)段的“局部加固”措施，加固區(qū)段均未發(fā)生險情。與降雨有關的19起，占總數的76%；存在著地下管道、箱涵漏水作為水源的18起，占72%?！俺凇?起，占16%，有施工質量問題的為6起，占24%；地質勘察

7、資料不準、軟土層處理不當和設計欠妥的共有13起，占52%，一半以上在軟土或復雜地質結構區(qū)域；除案例14、19、20、21、25外，其余深度均超過6m。2 事故原因分析2.1 地表水的破壞作用依據邊坡的自立和錨固要求，在抗剪強度高的老粘土地域中使用土釘（噴錨）支護應該最為理想，但58.3%的案例卻發(fā)生在此地域，再結合“強降雨”的76% 和 “地下管道、箱涵漏水”的72%，可見地表水對邊坡的自穩(wěn)能力有強烈的破壞作用。首先，噴網對外起防水作用，若內側有水源（下水道漏水、坡頂未良好封閉），也會阻礙水的排出，形成出水量小于進水量的狀態(tài)，根據K.Terzaghi的有效應力原理【2】，隨著土體含水量的增加，

8、杭剪強度會明顯下降，案例21因坡頂未封閉，雨水滲入使土體軟化，最終引發(fā)邊坡的失穩(wěn)（圖1）。其次，老粘土的裂隙易發(fā)育性使管道、箱涵的漏水常順著土中的縫隙流出，強降雨使水壓和流速猛增，縫隙被沖刷成滑移面，與滲水共同作用形成滑坡；如果滲水不充分，可能出現(xiàn)“上穩(wěn)下垮”的破壞形式，只在邊坡下部“撕”開口子（圖2)，案例14的邊坡下臥軟土層，水源也在下部。其三，老粘土具有超固結特點和濕脹干縮潛勢，滲水不僅破壞土的固結特性，產生的膨脹力也足以克服支護的錨固力，使噴網被“擠”破，邊坡喪失自立能力，發(fā)生在此地質條件下的案例均呈現(xiàn)出錨固力失效的特征。圖2 下部被水沖垮，上部完好圖l 坡頂未良好封閉（箭頭所指）2.

9、2 較低的結構安全冗余度統(tǒng)計數據的52%表明了在設計依據不夠充分的清況下，選用土釘（噴錨）支護就意味著邊坡失穩(wěn)概率的增大，而9起“局部加固”“均未發(fā)生險情”的效果也驗證了這一觀點，遇見復雜地質結構或對勘察資料存有疑問時，如果全部而不是局部地改用“加固”體系，這些事故就可能避免。此外，勘察資料主要服務于建筑物的基礎設計，勘測點間距取20m即可滿足規(guī)范要求，但“邊坡局部垮塌”的長度可以不超過10m，存在著“粗”與“細”的不協(xié)調，案例24 的失穩(wěn)區(qū)緊挨著鄰近建筑物已回填的基坑，失穩(wěn)滑出的是雜填土（圖3) ，根本不具有勘察資料提供的（老粘土）自立和錨固性能。由此可見，這種柔性支護結構確有對地質條件過于

10、敏感的弱點，不能給予邊坡較高的安全冗余度。圖3 垮塌處的殘留結構和填土2.3 超挖或過大的放坡深度表中案例只指坑底超挖，與放坡深度過大沒有根本區(qū)別，只是前者不能將實際的邊坡深度（如靠近邊坡的承臺坑或電梯井）計人計算書，否則無法通過邊坡自穩(wěn)能力校核；后者雖能通過校核，而未充分顧及環(huán)境、氣候因素（水源等）對自穩(wěn)能力的影響。案例4基坑原設計深度4m多，但樁基礎被改為整板基礎，坑深增加了3m，支護形式不改，雨后滑坡成為必然。案例8的設計放坡深度超過了6m，采取了坡腳打攪拌樁的加固措施，實際上只起到了抗隆起、保護工程樁的作用，滑坡仍嚴重地破壞了周圍的房屋和小區(qū)道路。此類問題也發(fā)生在“上坡下樁”的復合結構

11、中，上部實施放坡可以減少下部支護樁的長度，提高了樁身的穩(wěn)定性，但放坡深度必須加以控制，案例9 的深度超過了7m ，達到下部的軟土層，樁頂冠梁缺少穩(wěn)固的定位，錨桿也找不到有效的錨固端，結果是兩側邊坡局部失穩(wěn)，還發(fā)生了拉斷煤氣管道等重大險情，而緊靠市政道路的一側邊坡只因樁頂提高了2m，未發(fā)生任何險情。2.4 偷工減料案例18原設計選用了預應力錨桿，按規(guī)范要求應建立錨固端團，伸至條分法滑動圓弧之外，但施工時全部換成49mm的有縫管形摩擦型錨桿，且不增加密度和錨桿長度，僅使用自鉆式嵌人。錨桿能被整排拔出的現(xiàn)象（圖4）表明，桿長縮短、取消預應力、無注漿錨固等偷工減料行為會使支護結構失去抗滑移性能、錨固力

12、下降，導致?lián)跬翂Φ淖苑€(wěn)能力喪失。同理，將鋼筋網換為薄鋼板網、噴面減薄等行為也會嚴重地降低邊坡的自立能力。圖4 成排的錨桿被拔出箭頭所指）3 對策的制定深基坑工程事故之所以難以控制，就在于其發(fā)生之后也不一定能明確地弄清主要原因，但是歸納專家現(xiàn)場會的意見（表1中的“原因分析”)，往往能總結出某些規(guī)律。首先，地表水的作用尤為突出，常需兩大因素的共同參與 強降雨和邊坡本身的缺陷，前者無法控制，是南方城市的共性問題，而后者可以整治，具體措施是：(1）事先發(fā)現(xiàn)水源；(2）假設水源存在，進行邊坡最不利情況下的自穩(wěn)性杖核；(3）采取信息法施工，有意識地尋找并解決水源問題。其次，深度超過6m 的基坑容易發(fā)生失穩(wěn)

13、，也頗具規(guī)律性。針對武漢市多雨的氣候條件，若要保證土釘（噴錨）支護的邊坡具有充分的自立和錨固能力，不僅要重點防護地表水的侵蝕，還要嚴格控制放坡深度及施工質量，進而明確了制定對策的思路，主要體現(xiàn)于以下幾個方面。3.1限定土釘（噴錨）支護的使用條件(1) 在雨季施工且深度超過6m 的基坑，慎用土釘（噴錨）支護；(2) 錨桿和土釘不得伸出規(guī)劃紅線之外。3.2控制地表水的不利影響(1) 設計方案中要有詳細的環(huán)境評估報告，標明附近既有建筑物的排水管網，設計單位應進行現(xiàn)場踏勘；(2）及時、嚴格地封閉坡頂，必要時應加寬封閉面，并實施養(yǎng)護。3.3其他措施(1) 在審查基坑設計方案時，重新復核地質勘察資料，如發(fā)現(xiàn)問題，及時要求補勘。(2)完善施工質量的監(jiān)督機制，將施工情況納人工程監(jiān)理的質量控制范疇，實