深基坑施工過(guò)程中的質(zhì)量事故及預(yù)防

鄭永彬

（哈爾濱東安建筑工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 引言

20世紀(jì)80年代至今，在全國(guó)各大城市建筑工程施工中，每年都會(huì)有為數(shù)不少的基坑出現(xiàn)較嚴(yán)重的工程事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。最近的一例是2009年6月27日，上海一在建13層居民整體傾覆事故。事故主要原因?yàn)?樓房北側(cè)短期內(nèi)堆土高達(dá)10米，南側(cè)正在開(kāi)挖4.6m深的地下車庫(kù)基坑，兩側(cè)壓力差導(dǎo)致過(guò)大的水平力，超過(guò)了樁基的抗側(cè)能力。土方在短時(shí)間內(nèi)快速堆積，產(chǎn)生了3000噸左右的側(cè)向力，加之樓房前方由于開(kāi)挖地下車庫(kù)基坑出現(xiàn)凌空面，導(dǎo)致樓房產(chǎn)生10厘米左右的位移，對(duì)PHC樁（預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土樁）產(chǎn)生很大的偏心彎矩，最終破壞樁基，引起樓房整體傾覆。

隨著這一事件的發(fā)生，高層建筑地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量等問(wèn)題再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)高層建筑深基坑施工進(jìn)行進(jìn)一步研究，也是一個(gè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義的問(wèn)題。

2 深基坑質(zhì)量事故的類型

深基坑施工過(guò)程中因地質(zhì)條件的不確定性及其它不可預(yù)見(jiàn)因素常會(huì)導(dǎo)致各種施工事故，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和施工安全。施工過(guò)程中常見(jiàn)的事故有:支護(hù)結(jié)構(gòu)位移，邊坡失穩(wěn)，基底回彈變形，滲流破壞，坑底突涌，周圍地面沉降及其它因設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)而造成的事故。

2.1 支檔結(jié)構(gòu)位移

開(kāi)挖深基坑時(shí)，必須要根據(jù)開(kāi)挖地的實(shí)際勘測(cè)情況進(jìn)行坑壁支護(hù)，常見(jiàn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型主要有:排樁、地下連續(xù)墻、水泥土樁墻、土釘墻、逆作法等。在軟、粘土地區(qū)，基坑開(kāi)挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形有時(shí)間和空間的相關(guān)關(guān)系，即在基坑開(kāi)挖時(shí)，當(dāng)施工到某一階段因故暫停一段時(shí)間，結(jié)構(gòu)變形會(huì)隨時(shí)間的推移而不斷增長(zhǎng)。開(kāi)挖土體的高度、寬度以及開(kāi)挖土體所處的深度，對(duì)墻體變形影響也相當(dāng)顯著。

2.2 邊坡失穩(wěn)

大規(guī)模機(jī)械挖土速度快、卸載快，迅速改變了原來(lái)土體的平衡狀態(tài)，如果邊坡土體中的剪應(yīng)力大于土的抗剪強(qiáng)度，則邊坡就會(huì)滑動(dòng)失穩(wěn)。因此，凡影響土體剪應(yīng)力和土體抗剪強(qiáng)度的因素，皆影響土方邊坡的穩(wěn)定。引起剪應(yīng)力增加的原因主要包括基坑上邊緣附近存在載荷（堆土、機(jī)具等），尤其是存在動(dòng)載；雨水、施工用水滲入邊坡，使土的含水量增加，從而使土體自重增加；有地下水時(shí)，地下水在土中滲流產(chǎn)生一定的動(dòng)力壓力；水浸入土體中的裂縫內(nèi)產(chǎn)生靜水壓力。引起土體抗剪強(qiáng)度降低的原因包括因風(fēng)化、氣候等影響使土質(zhì)變得松軟；粘土中的夾層因浸水而產(chǎn)生潤(rùn)滑作用；飽和的細(xì)沙、粉礦土等因受振動(dòng)而液化等。

2.3 滲流破壞

滲流破壞現(xiàn)象是在地下動(dòng)水壓力的作用下而引起的，由于破壞現(xiàn)象不相同，分為流砂和管涌?jī)煞N。流砂是指在動(dòng)水壓力作用下，坑底的土形成流動(dòng)狀態(tài)，隨地下水涌入基坑。發(fā)生流砂現(xiàn)象時(shí)，土完全喪失承載力，土邊挖邊冒，且施工條件惡化。嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起基坑邊坡塌方，如果附近有建筑物，會(huì)因地基被掏空而使建筑物下沉、傾斜甚至倒塌。

當(dāng)基坑坑底位于不透水層內(nèi)，而不透水層下面為承壓蓄水層，坑底不透水層的覆蓋厚度的重力小于承壓水的頂托力時(shí)，基坑底部即可能發(fā)生管涌現(xiàn)象。

2.4 坑底突涌

如果基坑坑底以下存在承壓水，隨著基坑開(kāi)挖的進(jìn)行導(dǎo)致基坑底部隔水層的厚度減小一定程度時(shí)，承壓水的水頭壓力會(huì)沖破基坑底板，造成大量涌砂。突涌不僅給基坑施工帶來(lái)困難，而且降低了地基的強(qiáng)度，危及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。突涌的產(chǎn)生隨承壓水頭大小及土層條件的不同，表現(xiàn)不同的破壞形式:①基底頂裂，在基坑底部出現(xiàn)不規(guī)則樹(shù)枝狀裂縫，承壓水從裂縫中涌出。嚴(yán)重時(shí)，出現(xiàn)噴水、冒砂現(xiàn)象。②基底沖毀，基底土體結(jié)構(gòu)破壞，下部含水層中的砂土大量涌出，旦懸浮流動(dòng)狀態(tài)。

3 常用的預(yù)防及解決措施

針對(duì)以上四種類型深基坑質(zhì)量事故，可以有針對(duì)性地分別采取以下幾個(gè)方面的措施來(lái)預(yù)防或解決。

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的預(yù)防及解決措施

對(duì)于這類問(wèn)題，一般應(yīng)采取坡頂卸載的辦法，如在樁后適當(dāng)挖土卸載或人工降水，坑內(nèi)樁前堆筑砂石袋；或增設(shè)鋼內(nèi)支撐或增加坑內(nèi)混凝土墊層的厚度，或設(shè)置配筋混凝土墊層等方法來(lái)增大被動(dòng)土壓力。

預(yù)防懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)傾位移，首先要根據(jù)有關(guān)勘察設(shè)計(jì)資料，做好結(jié)構(gòu)的合理選型。在打入式群樁打設(shè)后，宜停留一段時(shí)間待土體重新固結(jié)后，才能開(kāi)始開(kāi)挖土方；不能在基坑頂周圍搭設(shè)臨時(shí)建筑物、庫(kù)房，不得停放大型的施工機(jī)械和車輛，嚴(yán)禁超載堆土、堆材料；施工機(jī)械不能碰撞圍護(hù)結(jié)構(gòu)和工程樁；對(duì)由于內(nèi)撐或錨桿圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)發(fā)生較大向內(nèi)變形，也應(yīng)在坡頂或樁后卸載，坑內(nèi)停止一切作業(yè)，在坑內(nèi)增設(shè)支撐、錨桿。

3.2 邊坡失穩(wěn)的預(yù)防及解決措施

預(yù)防邊坡失穩(wěn)首先是邊坡設(shè)計(jì)要根據(jù)水文地質(zhì)條件，嚴(yán)格按規(guī)定坡度放坡，做好降水、排水和邊坡保護(hù)的設(shè)計(jì)和施工；其次在坑內(nèi)和坡頂要做好排水溝，將地面水、雨水排出場(chǎng)地外，還應(yīng)防止水浸泡基坑和邊坡；接近邊坡處的土方開(kāi)挖速度要放慢，嚴(yán)禁坡腳掏土和超挖；要嚴(yán)格控制地面荷載，嚴(yán)禁在坡頂堆土、堆材料設(shè)備等。

3.3 滲流破壞的預(yù)防及解決措施

當(dāng)基坑挖深超過(guò)地下水位線0.5m左右時(shí)就要注意流砂的發(fā)生。防治流砂的原則是“治流砂必先治水”。防治的主要途徑有:減少或平衡動(dòng)水壓力，設(shè)法使動(dòng)水壓力方向向下，截?cái)嗟叵滤鳌Ｆ渚唧w措施有:（1）枯水期施工法?？菟诘叵滤惠^低，基坑內(nèi)外水位差小，動(dòng)水壓力不大，就不宜產(chǎn)生流砂。（2）搶挖并拋大石塊法。即組織分段搶挖，使挖土速度超過(guò)冒砂速度，在挖至標(biāo)高后立即輔蘆席并拋大石塊，以平衡動(dòng)水壓力，將流砂壓住，此種方法可以解決輕微或局部的流砂。（3）水下挖土法。即不排水施工，使基坑內(nèi)外水壓平衡，流砂無(wú)從發(fā)生。此法在沉井施工中經(jīng)常采用。（4）人工降低地下水位法。即采用井點(diǎn)降水法，使地下水位降低至基坑面以下，地下水的滲流向下，則動(dòng)水壓力的方向也向下，從而水不能滲流入基坑內(nèi)，且增大了土粒間的壓力，可有效的防止流砂發(fā)生。此外，還可以采用設(shè)止水帷幕法、地下連續(xù)墻法、壓密注漿法、土壤凍結(jié)法等，截止地下水流入基坑內(nèi)，以防止流砂發(fā)生。

防治管涌通常是采用降低水力坡度和在管涌出口處增設(shè)反濾層。其具體應(yīng)急措施基本與流砂相同。反濾層的作用也是降低出口處水力坡度，讓水流流出，又能阻止土層中的土粒從孔隙中通過(guò)。

3.4 坑底突涌的預(yù)防及解決措施

對(duì)于這類問(wèn)題，實(shí)際工程中要掌握準(zhǔn)確的勘察數(shù)據(jù)，并在圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行必要的驗(yàn)算，盡量避免因小失大。防治措施如下:當(dāng)判斷可能或已出現(xiàn)突涌時(shí)，主要采取用降壓井降低承壓水頭。其余的應(yīng)急措施與流砂處理方法基本相同，首先停止坑內(nèi)抽水，在采取降低承壓水頭措施的同時(shí)，采取快凝壓力注漿或灌筑快凝混凝土等堵住涌口。在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前要查地下承壓含水層高程，然后采取降壓井降低承壓水頭，同時(shí)止水帷幕墻要進(jìn)入不透水層，以防止管涌、突涌的出現(xiàn)。

4 結(jié)論

深基坑施工是一個(gè)復(fù)雜的與實(shí)際聯(lián)系緊密的工程問(wèn)題，它與場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開(kāi)挖放坡、基坑降水、施工管理、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、相鄰場(chǎng)地施工相互影響等密切相關(guān)。在工程實(shí)踐過(guò)程中，只要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，深基坑質(zhì)量事故完全可以避免。這就要求設(shè)計(jì)和施工人員應(yīng)杜絕麻痹大意的思想，對(duì)深基坑施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種質(zhì)量事故，分別提前采取相應(yīng)的預(yù)防措施，保證施工的順利進(jìn)行，避免再次出現(xiàn)類似上海蓮花河畔景苑樓盤傾覆的事故。

[1]賀林.深基坑工程事故原因探析[J].資源環(huán)境與工程，2009-02-25.

[2]范超愚.某大廈深基坑事故分析與處理[J].土工基礎(chǔ)，2009-04-15.