軟土地區(qū)基坑圍護結(jié)構(gòu)風險分析

劉 印

（上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032）

軟土地區(qū)基坑圍護結(jié)構(gòu)風險分析

劉 印

（上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032）

軟土地區(qū)的深基坑具有復雜性和不確定性等突出特點，不可避免地面臨各種風險，確?；訃o結(jié)構(gòu)施工安全對基坑安全至關(guān)重要。對地下連續(xù)墻、SMW工法樁、鉆孔灌注樁、鉆孔咬合樁等上海軟土地區(qū)常見的基坑圍護結(jié)構(gòu)進行了風險分析，可為軟土地區(qū)基坑的風險管控提供一定的指導作用。

深基坑；圍護結(jié)構(gòu)；風險分析；預控措施

0 引 言

我國正處于城市化快速發(fā)展階段，由于城市人口的急劇膨脹與有限的土地資源、城市容量間的突出矛盾，產(chǎn)生了諸多“城市綜合征”，嚴重威脅了城市的可持續(xù)發(fā)展，單純依靠擴大城市用地規(guī)模來滿足空間容量需求的發(fā)展模式已難以為繼。受城市土地資源稀缺性的限制，地下空間的利用得到極大重視，基坑工程呈現(xiàn)出“深、大、緊、近”的特點，即開挖深、面積大、場地緊湊、靠近建(構(gòu))筑物和地下管線等設(shè)施，因此工程風險越來越大。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，很多工程事故與圍護結(jié)構(gòu)的施工密切相關(guān)，圍護結(jié)構(gòu)對確保基坑安全施工至關(guān)重要。

分析表明，圍護結(jié)構(gòu)的事故或險情的發(fā)生往往具有很多共性。例如，在深基坑的施工過程中，往往會發(fā)生圍護結(jié)構(gòu)變形失穩(wěn)、圍護結(jié)構(gòu)滲漏、管涌、坑內(nèi)土體滑坡等風險事故。因此，為了保證基坑圍護結(jié)構(gòu)的順利實施，必須做好相關(guān)的風險管理工作。本文對地下連續(xù)墻、SMW 工法樁、鉆孔灌注樁、鉆孔咬合樁等上海軟土地區(qū)常見的基坑圍護結(jié)構(gòu)進行了風險分析。

1 地下連續(xù)墻風險分析

1.1 風險辨識

地下連續(xù)墻在施工過程中，可能遇到的風險事故如圖 1所示。

圖1 地下連續(xù)墻施工風險

1.2 風險分析

在識別了地下連續(xù)墻在施工過程中可能發(fā)生的事故以后，需要對事故發(fā)生的可能原因進行分析，通過事故原因分析，可以采取針對性的措施，減小類似事故的發(fā)生概率。地下連續(xù)墻在施工過程中，可能遇到的風險事故及可能原因分析如下。

(1)槽壁坍塌。其可能原因見圖 2。

圖2 坍塌可能原因

(2)鋼筋籠難以放入槽內(nèi)或上浮。其可能原因見圖 3。

圖3 鋼筋籠難以放入槽內(nèi)或上浮可能原因

(3)墻體夾泥。其可能原因見圖 4。

圖4 墻體夾泥可能原因

(4)鎖口管拔不出。其可能原因見圖 5。

圖5 鎖口管拔不出可能原因

(5)地下連續(xù)墻其余事故及可能原因見表 1。

表1 地下連續(xù)墻其余事故及可能原因

根據(jù)上海地區(qū)經(jīng)驗，基坑設(shè)計施工過程中主要應注意以下問題。

③、④、⑤1層具有含水量高、孔隙比大、強度低、滲透性差、靈敏度高的特點，基坑開挖時易產(chǎn)生流變現(xiàn)象，導致維護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，坑底則易產(chǎn)生回彈隆起，同時②3、⑤2層及③夾層可能產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；沿線場地內(nèi)微承壓含水及承壓含水層中的承壓水在基坑開挖過程中對基坑底部會產(chǎn)生突涌的危險，在施工前及施工中應進行基坑底板突涌驗算，對有突涌危險的應采取相應的降水、排水措施；設(shè)計施工應注意地下連續(xù)墻影響深度內(nèi)②3、⑤2層中粉砂、粉土對地下連續(xù)墻成槽的不利影響。一般來說，地質(zhì)狀況越復雜，開挖深度越大，墻體厚度越大，地下連續(xù)墻的施工風險越大。

2 SMW工法風險評估

2.1 風險辨識

SMW 工法為水泥土攪拌樁內(nèi)插 H 型鋼作圍護墻。該圍護體系兼具擋土和抗?jié)B作用，待內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成后，可視情況回收 H 型鋼，故工程造價較低。根據(jù)上海地區(qū)的實踐經(jīng)驗，SMW 工法一般可用于開挖深度小于 10 m 的通道、風道等附屬結(jié)構(gòu)。SMW 工法在施工過程中，可能遇到的風險事故如圖 6 所示。

圖6 SMW工法施工風險

2.2 風險分析

在識別了 SMW 工法在施工過程中可能發(fā)生的事故以后，需要對事故發(fā)生的可能原因進行分析。通過事故原因分析，可以采取針對性的措施，減小類似事故的發(fā)生概率。SMW 工法在施工過程中，可能遇到的風險事故及原因如下。

(1)滲漏水。其可能原因如圖 7 所示。

圖7 滲漏水可能原因

(2)樁體偏斜、彎曲。其可能的事故原因見圖 8。

圖8 樁體傾斜、彎曲可能原因

圖9 攪拌桿折斷可能原因

(4)樁體夾泥、夾砂、斷樁。其可能原因見圖 10。

圖10 樁體夾泥、夾砂、斷樁可能原因

(5)SMW 工法其余事故及可能原因見表 2。

表2 SMW工法其余事故及可能原因

3 鉆孔灌注樁風險分析

3.1 風險辨識

采用鉆孔灌注樁作圍護時，要在樁間加設(shè)隔水帷幕進行抗?jié)B。鉆孔灌注樁施工機具體積小，作業(yè)凈高要求低，對環(huán)境適應性好，在特殊場合例如在高架橋下施工，是首選圍護方案。鉆孔灌注樁在施工過程中，可能遇到的風險事故如圖11 所示。

圖11 鉆孔灌注樁風險事故

3.2 風險分析

在識別了鉆孔灌注樁在施工過程中可能發(fā)生的事故以后，需要對事故發(fā)生的可能原因進行分析。通過事故原因分析，可以采取針對性的措施，減小類似事故的發(fā)生概率。鉆孔灌注樁在施工過程中，可能遇到的風險事故及原因如下。

(1)坍孔。其可能原因如圖 12 所示。

三是要保證公正性。名師評選必須在推薦、審核、評審和審批四個環(huán)節(jié)嚴格把關(guān)，杜絕暗箱操作和名師“不名”的情況發(fā)生，確保評選結(jié)果的公正性、權(quán)威性和示范性，確保評選出的教學名師質(zhì)量。

圖12 坍孔可能原因

(2)鉆孔孔身傾斜、彎曲。其可能原因見圖 13。

圖13 鉆孔孔身傾斜、彎曲可能原因

(3)擴孔和縮孔。其可能原因見圖 14。

圖14 擴孔和縮孔可能原因

(4)鉆孔漏漿。其可能原因見圖 15。

圖15 鉆孔漏漿可能原因

(5)卡鉆。其可能原因見圖 16。

圖16 卡鉆可能原因

(6)掉鉆。其可能原因見圖 17。

圖17 掉鉆可能原因

(7)鉆桿折斷。其可能原因見圖 18。

圖18 鉆桿折斷可能原因

(8)導管進水。其可能原因見圖 19。

圖19 導管進水可能原因

(9)樁身混凝土混進泥土。其可能原因見圖 20。

圖20 樁身混凝土混進泥土可能原因

(10)鋼筋骨架露出、偏斜。其可能原因見圖 21。

圖21 鋼筋骨架露出、偏斜可能原因

(11)鉆孔灌注樁其余事故及可能原因見表 3。

表3 鉆孔灌注樁其余事故及可能原因

4 鉆孔咬合樁風險分析

4.1 風險辨識

鉆孔咬合樁采用套管鉆機施工，使相鄰的前施工的樁與后施工的樁在初凝之前部分相嵌形成具有良好的防滲作用，成為整體切割咬合支護墻結(jié)構(gòu)。鉆孔咬合樁采用液壓搖動式全套管灌注樁機成孔施工的方案(簡稱套管鉆機法)，使用該工藝成孔時采用了全鋼套管護壁，能有效地防止孔內(nèi)流砂、涌砂現(xiàn)象的產(chǎn)生，使套管內(nèi)混凝土成樁質(zhì)量高，施工時土體變形小，從而保證在圍護施工時周邊建筑物的沉降控制和環(huán)境保護。咬合樁在施工過程中，可能遇到的風險事故見圖22。

圖22 鉆孔咬合樁施工風險

4.2 風險分析

在識別了鉆孔咬合樁在施工過程中可能發(fā)生的事故以后，需要對事故發(fā)生的可能原因進行分析，通過事故原因分析，可以采取針對性的措施，減小類似事故的發(fā)生概率。鉆孔咬合樁在施工過程中，可能遇到的風險事故及原因如下。

(1)“拔樁”現(xiàn)象。其可能原因見圖 23。

圖23 “拔樁”現(xiàn)象可能原因

(2)鉆孔咬合樁其余事故及可能原因見表 4。

表4 鉆孔咬合樁其余事故及可能原因

5 結(jié) 語

基坑工程是一門復雜的系統(tǒng)工程，涉及內(nèi)容眾多。由于基坑圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論尚待發(fā)展、施工技術(shù)還需完善，加上施工過程中會出現(xiàn)眾多不確定因素，基坑工程事故時有發(fā)生。每個工程事故可能都是由許多不確定風險因素組合在一起而引發(fā)的，因此，基坑圍護結(jié)構(gòu)的安全在深基坑施工過程中起決定作用，加強對基坑圍護結(jié)構(gòu)的風險分析并采取相應的對策對減少工程事故至關(guān)重要。

[1]王軍. 深基坑工程的環(huán)境影響風險因素分析與預控措施[J]. 建設(shè)監(jiān)理，2014(5).

[2]劉宇熙. 基坑圍護工程風險分析與對策[J]. 城市道橋與防洪，2009(5).

[3]劉國彬，王衛(wèi)東. 基坑工程手冊(第二冊)[M]. 北京：中國建筑出版社，2009.

TU712

B

1007-4104(2015)06-0045-05

2015-04-27

劉印(1982—)，男，博士，工程師，主要從事隧道及地下建筑工程的研究與咨詢工作。

通信地址：上海市宛平南路75號1號樓502；E-mail：liuyin@jkec. com.cn