何世鳴

（北京建材地質(zhì)工程公司，北京100102）

0 前言

2008年6月13日（奧運前）一場大雨之后，14日上午9：05，北京某大廈地下車庫工程基坑南側(cè)發(fā)生坍塌事故，坍塌長度約25m。14日成立由市建委、安監(jiān)局等單位組成的事故搶險調(diào)查組，同時成立由本人擔(dān)任組長的7名專家（含院士、大師各1名）組成的專家組，負(fù)責(zé)對事故原因進(jìn)行調(diào)查分析，為事故調(diào)查組提供技術(shù)支持。

專家組所做的工作：6月14日—21日，部分專家組成員數(shù)次進(jìn)入現(xiàn)場，參加事故搶險及現(xiàn)場人員筆錄、會議、拍照取證，收集、查閱、分析材料，研究、分析事故原因；22日，召開專家組會議，研究、分析事故原因，形成事故原因分析報告。

1 工程概況

該大廈地下車庫工程位于北京市海淀區(qū)中關(guān)村某單位院內(nèi)?；悠矫娉叽鐬?5.6m×54.9m，占地面積約為2 500m2，基坑底標(biāo)高為－13.4m，地面標(biāo)高為－0.8m，基坑實際開挖深度為12.6m，主要采用樁錨結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，大口徑管井降水。

設(shè)計方案中講明的周邊環(huán)境情況如下：（1）基坑南側(cè)有一座6層住宅樓，距離擬建結(jié)構(gòu)8.5m，基礎(chǔ)埋深為1.5m；（2）基坑?xùn)|側(cè)有一座14層住宅樓，距離擬建結(jié)構(gòu)物13.0m，基礎(chǔ)埋深為5m；（3）基坑北側(cè)有一座6層辦公樓，距離擬建結(jié)構(gòu)物10.2m，基礎(chǔ)埋深為4m；（4）基坑西側(cè)有一座6層辦公樓，距離擬建結(jié)構(gòu)物8.3m，基礎(chǔ)埋深為1.5m。

現(xiàn)場周邊影響基坑的管線已經(jīng)改線，基坑的南側(cè)有一道煤氣管線，距離基坑2m，埋深1.0m，基坑的北側(cè)有一條暖氣管線，距離基坑1.0m，埋深1.0m，基坑西側(cè)有一條上水管線，埋深0.8m，距離基坑1.0m左右。

基坑的北側(cè)有一條通行道路，距離基坑上口線1.5m，基坑的其他幾側(cè)為人行道路。

依據(jù)該大廈巖土工程勘察報告，該次工程涉及的地層（南側(cè)坍塌處）如表1所示。

表1 工程設(shè)計地層情況

本場地地下水有1層，如表2所示。

2 設(shè)計施工情況

2.1 E段支護(hù)設(shè)計（南側(cè)及西側(cè)）

2.1.1 樁設(shè)計

地面標(biāo)高為－0.8m，基礎(chǔ)標(biāo)高為－13.4m，該部位基坑深度為12.6m，樁頂位于－1.3m處；護(hù)坡樁長16.6m，嵌固深度4.5m；樁徑φ600mm；樁間距1.2m；樁身混凝土強(qiáng)度等級為C25。根據(jù)設(shè)計彎距計算護(hù)坡樁樁體配筋為表3。

表3 樁體配筋表

混凝土強(qiáng)度等級為C25。

2.1.2 連梁設(shè)計

連梁截面尺寸為：700mm×500mm；主筋：連梁兩側(cè)各3φ18，另配2φ18構(gòu)造筋；箍筋：φ6.5＠200；混凝土強(qiáng)度等級為C25。

2.1.3 樁間土處理

樁間土錨噴設(shè)計參數(shù)：噴射混凝土厚度（50±10）mm，噴射混凝土強(qiáng)度：C20，掛網(wǎng)規(guī)格：2mm厚鋼板網(wǎng)，間隔1.5m加1φ14橫向拉筋。

2.1.4 錨桿設(shè)計

第一道預(yù)應(yīng)力錨桿長18.5m，自由段8m，錨桿角度為15°，錨桿間距：兩樁一錨；預(yù)應(yīng)力錨桿位于－4.3m處，錨桿主筋：2根1 860鋼絞線，錨桿設(shè)計拉力150kN，鎖定力105kN。

第二道預(yù)應(yīng)力錨桿長25m，自由段長6m，錨桿角度為15°（相鄰錨桿調(diào)整上調(diào)5°），錨桿間距：一樁一錨，預(yù)應(yīng)力錨桿位于－9.3m處，錨桿主筋：2根1 860鋼絞線，錨桿設(shè)計拉力300kN，鎖定力210kN。

2.2 F段支護(hù)設(shè)計（東側(cè)）

2.2.1 樁設(shè)計

地面標(biāo)高為－0.8m，基礎(chǔ)標(biāo)高為－13.4m，該部位基坑深度為12.6m，樁頂位于－1.3m；護(hù)坡樁長16.6m，嵌固深度4.5m，樁徑φ600mm，樁間距1.2m，樁身混凝土強(qiáng)度等級為C25。根據(jù)設(shè)計彎距計算護(hù)坡樁樁體配筋為表4?；炷翉?qiáng)度等級為C25。

2.2.2 連梁設(shè)計

連梁截面尺寸為：700mm×500mm；主筋：連梁兩側(cè)各3φ18，另配2φ18構(gòu)造筋；箍筋：φ6.5＠200；混凝土強(qiáng)度等級為C25。

表4 樁體配筋表

2.2.3 樁間土處理

樁間土錨噴設(shè)計參數(shù)：噴射混凝土厚度（50±10）mm，噴射混凝土強(qiáng)度：C20，掛網(wǎng)規(guī)格：2mm厚鋼板網(wǎng)，間隔1.5m加1φ14橫向拉筋。

2.2.4 錨桿設(shè)計

第一道預(yù)應(yīng)力錨桿長17.0m，自由段7m，錨桿角度為15°，錨桿間距：兩樁一錨，預(yù)應(yīng)力錨桿位于－4.3m處，錨桿主筋：2根1 860鋼絞線，錨桿設(shè)計拉力150kN，鎖定力105kN。

預(yù)應(yīng)力錨桿長24m，自由段6m，錨桿角度為15°（相鄰錨桿調(diào)整上調(diào)5°），錨桿間距：一樁一錨，預(yù)應(yīng)力錨桿位于－9.3m處，錨桿主筋：2根1 860鋼絞線，錨桿設(shè)計拉力250kN，鎖定力175kN。

2.3 G段支護(hù)設(shè)計（北側(cè)）

該部位采用土釘墻結(jié)合護(hù)坡樁進(jìn)行設(shè)計

2.3.1 樁設(shè)計

地面標(biāo)高為－0.8m，基礎(chǔ)標(biāo)高為－13.4m，該部位基坑深度為12.6m，樁頂位于－3.0m，護(hù)坡樁長13.9m，嵌固深度3.5m，樁徑φ600mm，樁間距1.2m，樁身混凝土強(qiáng)度等級為C25。根據(jù)設(shè)計彎距計算護(hù)坡樁樁體配筋為表5。

表5 樁體配筋表

混凝土強(qiáng)度等級為C25。

2.3.2 連梁設(shè)計

連梁截面尺寸為：700mm×500mm，主筋：連梁兩側(cè)各3φ20，另配2φ16構(gòu)造筋，箍筋：φ6.5＠200，混凝土強(qiáng)度等級為C25。

2.3.3 樁間土處理

樁間土錨噴設(shè)計參數(shù)：噴射混凝土厚度（50±10）mm，噴射混凝土強(qiáng)度：C20，掛網(wǎng)規(guī)格：2mm厚鋼板網(wǎng)，間隔1.5m加1φ14橫向拉筋。

2.3.4 錨桿設(shè)計

第一道預(yù)應(yīng)力錨桿長20m，自由段7m，錨桿角度為15°，錨桿間距：兩樁一錨，預(yù)應(yīng)力錨桿位于－3.2m處，錨桿主筋：2根1 860鋼絞線，錨桿設(shè)計拉力200kN，鎖定力140kN。

第二道預(yù)應(yīng)力錨桿長22m，自由段5m，錨桿角度為15°（相鄰錨桿調(diào)整上調(diào)5°），錨桿間距：一樁一錨；預(yù)應(yīng)力錨桿位于－9.5m處，錨桿主筋：2根1 860鋼絞線，錨桿設(shè)計拉力300kN，鎖定力210kN。

2.3.5 土釘墻設(shè)計

土釘墻支護(hù)，基坑放坡為1∶0.25，深度為2.2m，考慮基坑頂部人的行走、行車等諸多因素，設(shè)計考慮到該情況，在基坑周圍考慮了20kPa的均布荷載。土釘墻面層為噴射80mm厚的細(xì)石混凝土，混凝土強(qiáng)度等級為C20，配合比為1∶2∶2（水泥∶砂子∶碎石），內(nèi)配鋼筋網(wǎng)φ6.5＠250，坡肩將面層鋼筋翻上，做1.0m寬散水，土釘墻深入到連梁內(nèi)20cm。按下表數(shù)據(jù)打入土釘并編制網(wǎng)片，土釘呈梅花型布置，土釘鋼筋施工時，壓筋與土釘鋼筋交叉焊牢，保證土釘面層形成一個整體，采用橫向壓筋，壓筋直徑φ16。

表6 土釘支護(hù)設(shè)計數(shù)據(jù)

2.4 現(xiàn)場施工情況

南側(cè)錨桿均為2根φ15.24mm 1 860級鋼絞線，第一道錨桿兩樁一錨，鎖定力105kN（設(shè)計拉力150kN）；樁間土滲水，樁間土支護(hù)脫落嚴(yán)重，形成空洞；部分降水井管井未按設(shè)計“井中心距基坑上口距離約1.5m”布置，而是布在兩樁之間，樁間土脫落后明顯外露。如圖1～3。

圖1 基坑南側(cè)坍塌后情景

圖2 降水井管外露

圖3 樁間土坍塌后出現(xiàn)空洞

3 坍塌前及坍塌后情況

該基坑南側(cè)護(hù)坡樁于2月21日開始施工，于4月10日支護(hù)體系全部完成，開挖至槽底，至坍塌前使用時間2個月。南側(cè)支護(hù)體系自樁頂連梁施工完畢后對坡頂位移進(jìn)行觀測，整個南側(cè)樁頂最大位移為9mm（南側(cè)5號點），北側(cè)最大點位移為19mm（11號點）。6月13日16：40左右開始突降大雨，院內(nèi)排水系統(tǒng)不通暢，基坑周邊建筑樓頂雨水通過四周的下排管流向基坑或滲入地下。基坑南部310＃樓前污水管線、管道井內(nèi)充滿了水，在雨停后5h，這些污水井、管道內(nèi)仍充滿了水。建設(shè)方于14日1：00安排了人員對管道井、污水井內(nèi)的雨水實施抽排，直至早6：00。13日夜建設(shè)方及總包方共同邀請了兩位專家，于13日21：00到現(xiàn)場檢查基坑支護(hù)情況。檢查結(jié)果是：310＃樓前的方磚路面（基坑南側(cè)圍墻外）有幾道2～3mm的裂縫；基坑北部實驗樓墻根下有2個雨水沖刷出的下漏洞口，洞口直徑約10cm。22：30巡視檢查后，建設(shè)方、總包方及專家開會商討，結(jié)論是：現(xiàn)階段基坑支護(hù)工程不會有問題，但近期雨水較多，且院內(nèi)對外排水不暢，可能會有大量雨水滲入土體，對基坑不利。提議：在雨停后，于14日早將圍墻外路面上的水泥方磚勾縫堵漏。自13日晚24：00至14日早7：00，基坑安全，只有南部樁間土部分脫落，14日早，巡視發(fā)現(xiàn)310＃樓前裂縫擴(kuò)大至5mm左右，8：30裂縫擴(kuò)大至10mm，8：35巡視時聽到南部邊坡錨索砰砰的響聲，同時基坑西南部第二道錨桿處出現(xiàn)了涌水，310＃樓前裂縫變?yōu)?cm寬，隨即通知居民趕快撤離。并調(diào)用大量工人挖掘樓前地面，發(fā)現(xiàn)管道井內(nèi)有水，同時在310＃樓4門附近地面出現(xiàn)了凹陷，圍墻也出現(xiàn)了垂直凹陷。立即通知搶險工人和居民全部撤離。隨后基坑西南部約25m長護(hù)坡樁在第二道錨桿處向基坑內(nèi)倒塌，南部圍墻及310＃樓前的道路也向基坑內(nèi)坍塌。

隨后北京市建委和海淀區(qū)有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)及時趕到現(xiàn)場處理險情。抽調(diào)了市搶險大隊及大量搶險設(shè)備車輛進(jìn)場，對基坑進(jìn)行回填。南側(cè)和東側(cè)兩棟樓居民全部安置在賓館居住。搶險過程中現(xiàn)場如圖4～5。

圖4 搶險開始回填

圖5 搶險連夜回填

4 事故原因分析

4.1 通過調(diào)查獲取的主要事實依據(jù)

（1）截至6月4日，基坑支護(hù)水平位移觀測記錄13個點最大值累計19mm（北側(cè)11號點），南側(cè)3個點最大值累計9mm（南側(cè)5號點），均未超過預(yù)警值。

（2）事故發(fā)生前基坑處于正常狀態(tài)，無坍塌征兆。行人還在圍墻外面行走。13日晚專家判斷也是如此。基坑挖到底已有兩個月，底板已全部打完。

（3）在13日下午下大雨時院內(nèi)對外排水不暢?？觾?nèi)一片汪洋。14日上午9：40左右坍塌突然發(fā)生，伴隨著很大的響聲，大量雨水污水和泥土涌入基坑。坍塌后多條不明雨污水管線及上水管線斷裂，向坑內(nèi)傾流。煤氣管線斷裂。

（4）南側(cè)基坑外存在有多條不明（或廢棄的）雨污水管線，均未查明。坍塌后南側(cè)露出2根仍在噴水的自來水管、2根污水管、2根煤氣管道、1根動力電纜。

（5）第一道錨桿為兩樁一錨，設(shè)計值為150kN，鎖定力105kN；樁間土支護(hù)脫落嚴(yán)重，有滲水，形成空洞。個別降水井管井未按設(shè)計“井中心距基坑上口距離約1.5m”布置，而是布在兩樁之間，樁間土脫落后明顯外露。

4.2 事故原因

專家組基于上述事實，得出此次事故原因：南側(cè)基坑外存在有多條不明（或廢棄的）雨污水管線未查明，導(dǎo)致設(shè)計時未充分考慮這些管線對基坑安全的影響。而在遇到大雨乃至暴雨時，由于院內(nèi)地面排水不暢，大量水通過檢查井及地表裂縫滲入土體內(nèi)，土體強(qiáng)度降低、土壓力增大，造成支護(hù)體系位移及沉降變大，自來水管線斷裂，造成支護(hù)體系變形急劇增大，導(dǎo)致坍塌。

樁間土支護(hù)脫落嚴(yán)重，有滲水，形成空洞，存在安全隱患。個別降水井未按設(shè)計布設(shè)，并有破損，未達(dá)到降水效果，是造成此次事故的次要原因。

5 應(yīng)吸取的教訓(xùn)及建議

（1）地下工程設(shè)計施工前，應(yīng)查明施工影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物、管線等；

（2）雨季施工要做好地面硬化及疏排水工作；

（3）該類似基坑如有條件應(yīng)做帷幕進(jìn)行止水并對樁間土進(jìn)行必要的保護(hù)。

6 結(jié)語

筆者在后期進(jìn)行了事件進(jìn)展跟蹤，得知2009年建設(shè)方將施工總承包方及基坑施工專業(yè)分包方向法院起訴，要求賠償包括居民安置補償費、監(jiān)測鑒定費、搶險支出費、基礎(chǔ)設(shè)施恢復(fù)費、基坑建設(shè)費合計12 521 525.99元。該訴訟于2011年2月14日由北京市海淀區(qū)人民法院判決：建設(shè)單位承擔(dān)15%，施工總承包單位承擔(dān)25%，基坑施工專業(yè)分包單位承擔(dān)60%。