某管廊基底工程事故成因分析与处理对策研究

张云沂

（云南建设投资控股集团有限公司路桥总承包部，云南 昆明 650000）

1 概述

对采用明挖现浇施工工法的管廊工程而言，基底处理质量是影响其工程质量的关键环节，基底加固未达到设计要求容易引发管廊的不均匀沉降开裂，并进一步引发管廊结构出现渗漏水病害，严重影响管廊的运营安全，因此做好基底加固处理是管廊工程质量控制的关键环节。而管廊下伏土体的物理力学性质是基底处理措施的关键因素，在管廊施工过程中应特别注重地质勘察工作质量。然而由于管廊的施工过程具有动态性，下伏土体的物理力学性质常常会随着施工条件的变化而发生改变，如果在施工过程中不考虑基地土体物理力学性质的动态变化，而一味地按照原来工程勘察得到的参数进行施工，就可能引发各类工程事故，危机管廊安全。

本文以某管廊工程因地质条件变化而引起的工程事故案例为例，分析施工的成因，系统介绍事故的处理方案，以期为类似工程提供参考

2 工程背景

2.1 工程概况

本工程位于城边郊区，管廊位于新建道路左侧绿化带内（路面正在进行施工），管廊右侧道路无法使用，需要从管廊南侧修筑一条10m宽进场道路；基坑开挖平均深度7～8m,支护最窄处7.9m，最大处10.9m，基坑开挖边线距拟开挖的管廊基坑4.1～5.6m；管廊位置处为土丘，高出平坦地面1.8m，施工前需进行场地平整。

基坑支护采用SPU-Ⅳ号拉森钢板桩进行支护，桩长12m；钢支撑采用2HW400×400×13×21钢围檩和∅377mm×12@5000mm螺旋焊钢管支撑梁支撑一道，距桩顶600mm，加强横向支撑并封底。支撑水平长度为4000～5000mm。钢围檩与钢板桩焊接，焊缝8mm，贴合紧密。管廊基础开挖以机械开挖为主，辅以人工配合。

拟建场地原始地貌为剥蚀山丘，地形呈南高北低，但起伏不大，工程地质勘察前已整平。

2.2 岩（土）层特征

本工程范围内场地地基土主要为杂填土、耕土、粘土，杂填土结构状态变化较大，局部出现架空结构，土质均匀性较差；粘土物理力学性质一般，埋深、厚度变化较大，均匀性一般。

杂填土（Q4ml）：成分为砂土、圆砾及硬塑粘性土及少量建筑垃圾，结构松散，填土来源于附近弃土，厚度0.50～3.10m，平均1.73m，土层厚度变化大，土质极不均匀，动探修正击数5.30～6.40击，平均5.90击。

耕土（Q4pd）：分布不连续，层厚较小(0.50～1.00m)，平均厚度0.57m。

1粘土（Q4al+pl）：湿，可塑状为主，孔隙比平均值e=1.29，液限指数平均值Il=0.45,压缩系数平均值av1-2=0.55MPa-1，为中—高压缩性土；标贯修正击数N=7击，力学强度一般；层厚1.80～3.10m，平均厚度2.60m。

2粘土（Q4al+pl）：湿，可塑状为主，孔隙比平均值e=0.74，液限指数平均值Il=0.26,压缩系数平均值av1-2=0.35MPa-1，为中压缩性土；标贯修正击数N=9.52击，力学强度较好；层厚5.70～9.80m，平均厚度7.73m。

3 基地工程事故概述

3.1 工程事故发现

该段管廊工程基地处理措施设计采用换填50cm粘土，铺筑30cm厚碎石土，再施作20cm厚的素混凝土。管廊基地持力层为粘性土，根据工程勘察报告提供的数据，基底承载力特征值为fak=110kPa，设计取值120kPa。2020年4月14日，在进行管廊基地素混凝土浇筑时，监理工程师发现之前换填的碎石土渗出大量地下水，地基脚踩感觉有软化趋势，监理工程师凭经验判断下伏土体的承载力低于设计值110kPa，认为此时的地质情况与工程地质勘察时发生了显著变化，于是口头下发暂停施工指令，并报告了建设单位。建设单位随即组织设计、勘察、监理、施工等各方召开工地现场办公会议。并组织对管廊下伏土体进行重新勘察试验，经工地试验室重新勘察试验后指出，目前管廊下伏土体的承载力特征值已经显著低于110kPa，会议决定全面暂定基底换填及素混凝土浇筑施工，并提出对已经完成素混凝土浇筑的管廊基底重新进行检验。

3.2 工程事故原因分析

为弄清楚管廊基底土体土承载力下降的原因，各方组织对该基坑的施工日志进行分析，对管廊开挖历史进行全面分析调查。该段管廊的基坑于2019年12月15日开始开挖，该段施工长度为300m，采用分层开挖，开挖深度7.5m，边开挖，边支护，共历时45d开挖至设计深度，由于劳务队伍民工回家过年而暂停施工，春节期间滇东北地区出现大范围雨雪天气，雨雪过后整段管廊基坑雨水浸泡，雨水深度达5m左右，因现场无劳务队伍，一直未做抽水处理。年后由于疫情原因，直至2020年4月3日才重新动工，期间管廊基地长期浸泡在雨水中，下伏粘土的物理力学性质发生了较大变化，导致基底承载力明显下降。

4 工程事故的分析与对策

为弄清楚管廊基底下伏土体的承载力特征值的实际大小，重新提供施工依据。业主委托当地一家岩土工程勘察公司对管廊基底下伏土体的物理力学性质进行重新检测，将已浇筑好的素混凝土全面打掉，将回填的碎石土挖开，取得原状土样12件进行室内各种土工试验，组织进行原位测试多组，包括标贯试验、平板载荷试验等。

4.1 室内土工试验对比分析

原来工程勘察得到的土体物理力学性能原始参数如表1所示。

表1 原设计土层物理力学性质

土体承载力特征值计算如下：

委托新单位测试得到的土体物理力学性能原始参数如表2所示。

表2 重新检测得到的土体物理力学参数

分析计算：

将γ=γ0=16.3，n =8，δφ=0.14，δc=0.24，φm=11°，cm=16.5，d=0.5m，b=1m代入计算公式求得：P

13=83.2kPa。

4.2 原位测试标准灌入数据对比分析

对比两次标准灌入度试验数据进行分析计算如表3所示，补充勘察各土层锤击数统计如表4所示。

表3 原勘察报告土层锤击数统计

表4 补充勘察各土层锤击数统计

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）[6]，结合地区经验[7]，可取：

fak=114.9kPa

同理，可取：

fak=84.8kPa

4.3 基础加固方案对比分析

由于管廊基地下伏土体的承载力下降了约30%，原来的基地加固处理方案已经不再适用，需要重新设计基地加固方案，根据当地施工工艺和施工技术，可供选择的方案有以下三种：

方案一：将换填深度扩大至1m，碎石换填土厚度由50cm增加至80cm，素混凝土厚度维持20cm不变；

方案二：采用长度2m的微型桩对下伏土体进行加固，形成复合地基，提高基底承载力与稳定性；

方案三：采用水泥搅拌桩进行基底加固，提高基底土体承载力。

对于方案一：将换填深度加深至1m，碎石混凝土的换填厚度加厚至80cm，经检算基底土体的沉降变形难以满足要求；

对于方案二：采用微型桩进行加固，造价约增加25万左右，工期增加14d，整体工程质量可控。

对于方案三：采用水泥搅拌桩加固，由于施工空间较为狭窄，加上水泥搅拌桩强度形成需要一定的时间，总工期增加48d左右，总费用增加50万左右。

综合上述分析，最终采用微型桩加固的方法进行处理，经工程验证，该方案取得了良好的成效，增加费用不多，且工程质量可靠。

5 结论

进一步的分析计算表明因地质情况变化为本工程共带来经济损失近80万元，如果不是监理工程师及时发现工程隐患，继续按照原设计方案组织施工，很可能导致管廊基础下沉、结构开裂、渗漏水等进一步的质量事故，为工程带来难以挽回的损失。由此可见，在管廊工程的施工过程中，要密切关注地质情况的变化，实行动态管理。在基坑开发与维护过程中，要特别注意地下水的排水问题，合理组织施工，避免管廊基地长期浸泡在雨水中，导致基底软化及相关工程事故。