桩基施工场地塌陷的原因及抢险措施

段辉云

(重庆市勘测院，重庆 400020)

桩基施工场地塌陷的原因及抢险措施

段辉云∗

(重庆市勘测院，重庆 400020)

通过对场地地质条件、施工方法、塌陷过程的调查，分析了在嘉陵江岸坡地段的轻轨大溪沟车站挖孔桩施工场地因流砂而导致的地面塌陷原因，同时介绍了在考虑防洪度汛和斜坡安全的情况下所采取的一些特殊措施及其处理效果。

流砂；地面塌陷；施工

在有粉砂、粉土的场地进行挖孔桩施工时，流砂是一种常见的工程地质现象，常带来惨痛的教训[1]，应该引起我们高度重视。

重庆市轻轨二号线大溪沟高架车站场地位于嘉陵江岸，在挖孔桩施工时遇粉砂、粉土而产生了流砂现象，导致该场地在初汛到来时发生地表塌陷，造成已成型的四十多个桩孔报废，损失巨大。现将塌陷原因及抢险措施介绍如下，希望对类似工程能有所借鉴。

1 场地工程地质概况

场地为江边岸坡河漫滩地貌，中线地面高程166 m～179 m，斜坡体由南往北倾斜。本段原为大溪沟电厂工业垃圾(主要为碳渣、煤渣)、建筑垃圾及附近居民生活垃圾堆弃地，故岸坡均为杂填土覆盖，地形较陡，坡角约20°～40°，局部达45°。

场地内地层如图1所示，特征如下:

图1 场地典型剖面图

新近沉积粉土:黄灰色，软塑～可塑状。孔隙比大，中～高压缩性，本层厚度0 m～1.80 m，夹于人工填土层中。

杂填土:主要为碳渣、煤渣及砂、泥岩碎块石夹粘性土、砼块等组成，稍密～中密，稍湿，厚度7 m～15 m。

素填土:由砂、泥岩碎块石夹粘性土等组成，稍密，湿，颗粒骨架含量约20%～40%，堆填年限超过10年。

粉土:黄灰色～灰黑色，稍密，很湿，含大量粉细砂。孔隙比大，中～高压缩性，本层厚度0.2 m～5.83 m。

粉砂:褐黄～褐灰色，松散～稍密，很湿，含少量泥质成分，厚0.5 m～2.10 m。

砂质泥岩:紫色、粉砂泥质结构，厚层状，岩质较硬，为场地内基岩的主要组成部分。

场地在地质构造上属龙王洞背斜近轴部地带，地层产状为115°∠12°，岩体整体性较好，裂隙较发育。

地下水类型为松散层孔隙水，属潜水，平时水量较小，由于本段桩位处地面高程低于嘉陵江常年洪水位，因此，汛期水量丰富，土层渗透系数K＝4.33 m/d。

本段未发现滑坡、断层、构造破碎带等影响场地稳定性的不良地质现象，场地岩层稳定。由于斜坡为坡角达30°～45°的杂填土斜坡，在降雨时或洪水期，常有表层冲蚀和剥蚀现象发生，但尚无整体稳定性问题。

场地内有已建公路桥墩及一道护坡挡土墙，坡肩后存在一座输电铁塔和两栋8层～10层的住宅。除挡土墙采用填土地基外，其余均采用嵌岩桩基础。

2 塌陷过程及原因分析

根据调查，该段原计划于2002年1月底动工，由于多种原因，3月才开始规模施工，采用人工挖孔桩。而进入春季后，雨水增多，尤其是4月以后，降雨明显增加，大气降水渗入地下较多，施工进入粉土、粉砂层时，孔内出现流砂，说明桩周物质已大量涌入桩内。4月底，受上游暴雨影响，嘉陵江水迅速上涨，5月初，伴随江水回落，施工场地出现大面积塌陷，地表多处开裂，最大缝宽约 20 cm，形成长度近 200 m、宽度约30 m的塌陷区，塌陷深度达0.3 m～0.5 m。

在本次塌陷后的抢险勘察中，对粉砂及粉土进行了标准贯入试验，试验结果显示，粉砂及粉土的标贯击数为2击～4击，较原详细勘察时的5击～8击，有较大幅度下降，塌陷区外则未受影响。变形观测结果则表明，塌陷区内的变形以沉降变形为主，塌陷区外其余地段均保持稳定，说明本次塌陷尚未引发斜坡滑动变形，场地整体处于稳定状态。

根据现场所发生的变形及破坏特征及场地地层结构、施工过程分析，地表及桩孔塌陷的原因是:在施工遇粉砂、粉土时，未采取有效的施工措施，而是涌入多少就挖出多少，根据施工会议纪要所述，孔内挖出的砂“堆积如山”，远超桩孔开挖的理论方量，导致大量井壁周围的砂、土涌入桩孔内，桩周虚空，地层扰动，并使砼护壁产生脱节，形成空隙，即使强行穿过砂土层后，孔周砂土仍随着地下水顺此空隙不断流失，在桩周围形成空洞。江水上升导致地下水位上升，桩周水压增大，空洞区上覆土层下塌，最终发展至地表。由于本段施工范围内桩孔数量多、间距小，且进度基本一致，各桩孔间已基本贯通(根据监理和施工单位介绍，在先行完工的桩孔内进行混凝土浇筑时，出现了漏浆至相邻桩孔的现象)，因此，当在江水触发塌陷时，就出现了大面积塌陷、桩孔破坏的情况。

3 事故的处理措施

对于流砂的处理措施，在许多文献中都做了较全面的研究和分析[2，3]，但本场地由于存在渡汛和斜坡稳定的特殊情况，必须采取有针对性的措施来进行处理。

本场地位于嘉陵江岸坡地段，在前期的承台施工时，形成了高3 m～5 m且基本连通的承台基坑边坡。在塌陷发生后，由于土体强度下降，加上即将到来的洪水，存在滑移变形、影响岸坡已有建构筑物安全的风险。

为保证岸坡稳定和安全度汛及复工建设，在专家咨询、论证的基础上，采取了如下抢险措施:

(1)对岸坡上既有的建构筑物桩周、挡土墙地基进行压力注浆，预防发生地基事故。

(2)由于场地内的桩孔已垮塌损毁，因此决定对斜坡下部进行填土反压，防治发生滑坡；对塌陷区进行填土增压，主动使空洞塌陷，利用填土压力和粉砂土固结时间相对较短的特性，促使塌陷土层的密实度增加以提高其强度，同时，通过填土减缓斜坡坡度。

(3)由于嘉陵江每年均有数次洪峰，且涨落速度较快，在新增填土的重力压覆下，江水涨落的水动力作用，也可促使土体密实度增加(类似水夯作用)，因此可以在填土后实施原定的停工度汛方案。

(4)加强变形观测，制定汛期应急抢险预案。

4 抢险效果

汛期后进行的施工勘察证实，应急处理并经过汛期后，场地内的粉砂、土层的标贯击数上升为6击左右，接近塌陷前数值，处理效果明显；变形观测数据表明，场地除原塌陷区、填土区存在地表沉降变形外，斜坡顶部与相邻建构筑物均无变形产生，场地稳定，可以复工建设。

5 结 语

场地存在大量的粉土及粉砂，在大气降水入渗和地下水作用下，桩井施工时极易产生流砂现象，可致孔壁坍塌，严重时可导致地面塌陷，是施工中应予以重视的不利因素。此次场地塌陷，是流砂和江水涨落所致，施工中对流砂现象重视不够、处理措施与方法单一，加剧了流砂现象，是导致大面积地面塌陷事故的主要原因。

在工程建设中，应注重对场地地质条件的深入分析，遇到流砂或其他异常现象时，应采取措施及时有效处置，才能避免造成严重后果。而在事故处理时，应当坚持因地制宜的方针，如在本工程中采用的填土加压并利用降水涨落进行处理的方法，经济有效。

[1]张永平.立井过流砂施工及经验教训[J].矿业安全与环保，2003年30卷b06期

[2]左名麒等.桩基础工程[M].北京；中国铁道出版社，1996

[3]隋春蕾，张晓滨.流砂基础施工处理方法[J].黑龙江水利科技，2008年36卷4期

The Reasons of Collapse in Pile Foundation Construction Site and Emergency Measures

Duan HuiYun
(Chongqing Survey Institute，Chongqing 400020，China)

Through the investigation for geological condition of site，construction method and collapse process，The reasons of surface collapse，as a result of quicksand in excavating pile construction site of Da Qi Gou light rail station in the Jialing River bank slope，are analysed.And in considering the flood prevention in flood season and the slope safety，some special measure and treatment effect are introduced.

quicksand；surface collapse；construction

1672－8262(2010)02－170－02

P642.21

B

2009—11—27

段辉云(1963—)，男，高级工程师，主要从事岩土工程勘察技术工作。