基坑工程事故的施工原因淺析

周偉明

隨著我國城市化進程的快速發(fā)展，城市人口日漸飽和，建筑空間擁擠和城市綠地減少，使我國高層建筑如雨后春筍般拔地而起。中高層、超高層建筑中大量出現(xiàn)深、大基坑施工，成為建筑施工中的難點和重點問題。

近年來，我國許多城市或地區(qū)相繼發(fā)生一些基坑工程事故?；邮鹿室坏┌l(fā)生，后果相當(dāng)嚴(yán)重，直接經(jīng)濟損失達數(shù)百萬元，甚至千萬元，造成人員傷亡、延誤工期、追加造價及影響周圍居民正常生活等負(fù)面效應(yīng)，加大了投資方的負(fù)擔(dān)，給社會造成不良影響。一般地，可將造成基坑事故的原因歸納為5個方面[1]:1)基坑工程施工問題47%;2)基坑工程設(shè)計問題38.5%;3)建設(shè)單位管理問題7.5%;4)基坑工程勘察問題4.5%;5)基坑工程監(jiān)理問題2.5%。在引起基坑事故的各種原因中，由于施工單位施工質(zhì)量差、不嚴(yán)格遵守施工規(guī)程等諸多因素結(jié)合在一起而引發(fā)的基坑事故所占比重最大。

可見，加強施工管理、提高施工質(zhì)量是遏制基坑工程事故的關(guān)鍵。為此，本文對基坑工程事故中的施工問題進行了歸納與分析，為減少因施工因素引起工程事故提供一定參考。

1 施工因素引起工程事故的原因

1)無施工資質(zhì)或越級承包基坑工程。在我國建筑市場中，有相當(dāng)多的農(nóng)民施工隊，他們往往技術(shù)水平較低、素質(zhì)較差、管理混亂，但他們常通過一些不正規(guī)手段，無施工資質(zhì)或越級承包基坑工程，安全意識淡薄，容易引發(fā)險情或造成事故。對基坑施工中出現(xiàn)的復(fù)雜問題束手無策，遇突發(fā)事故時只能盲目地隨意處理，應(yīng)急措施不力。

2)開挖方案不合理?；娱_挖前應(yīng)根據(jù)地質(zhì)和基坑周邊環(huán)境情況，確定基坑邊坡高寬比，計算邊坡的穩(wěn)定性，并制定合理的基坑開挖施工方案。如挖土進度過快、開挖分層過大、超深開挖，容易引起基坑塌方與破壞。如某大廈建在城市中心[2]，基坑深7.5 m。位于汽車站廣場西側(cè)，東側(cè)與城區(qū)主干道毗鄰，南邊緊靠一擬建大廈，已進行基礎(chǔ)施工，西側(cè)與一棟6層樓高的賓館相接，北側(cè)為待建場地。2001年8月 9日，暴雨襲擊后，該側(cè)基坑突然坍塌。經(jīng)現(xiàn)場事故調(diào)查與分析，除設(shè)計方面存在一定問題外，施工方面存在超挖現(xiàn)象。在該工程中，開挖未按土釘支護作業(yè)的特點分層開挖，整個施工過程出現(xiàn)多次嚴(yán)重超挖現(xiàn)象，致使開挖的作業(yè)面自穩(wěn)時間很短，在土釘未安設(shè)或未發(fā)揮作用之前，邊壁已出現(xiàn)局部塌落，邊壁整體位移超過了允許范圍。又有某工程建筑物是一綜合商場[3]，在進行第二施工段施工即將結(jié)束時，發(fā)現(xiàn)北側(cè)坑底土體也有向坑內(nèi)滑移跡象，此時坑土體水平位移已達9.75 mm/d，總位移已達62.8 mm，超過預(yù)警值。隨后有關(guān)部門研究控制措施，但裂縫仍在擴展，至當(dāng)天下午，基坑坍塌，基坑地表15 m范圍土體涌入坑內(nèi)，造成斷樁102根，占總樁量的1/5。后經(jīng)調(diào)查表明，施工方面存在一定的失誤，主要是未能合理確定分層數(shù)及每層開挖深度，準(zhǔn)確控制開挖被動區(qū)土體后的暴露時間，導(dǎo)致開挖段在未加固的情況下暴露時間過長，未根據(jù)巖土體的特點及時進行有效的加固處理。由于施工單位為趕工期，施工作業(yè)速度快，土釘墻支護土體部分開挖一次性長度達40 m，南側(cè)坍方區(qū)作業(yè)違規(guī)。土釘墻局部噴錨層加強筋與鋼管的焊接不牢，造成局部脫落。

3)施工質(zhì)量差。施工工藝落后，設(shè)備陳舊，管理水平低，監(jiān)理工作不力等使施工質(zhì)量較差。如灌注樁強度達不到設(shè)計要求，止水樁起不到止水效果，壓密注漿深度不夠等。如某基坑工程位于沿海城市，主樓建筑28層，地下1層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，鉆孔樁樁尖持力層為中風(fēng)化基巖[4]?；幼o壁復(fù)合型土釘墻施工后，土體開挖沿北側(cè)自東向西進行，在開挖到坑底設(shè)計標(biāo)高后的第二天傍晚，約20 m長的土釘墻在數(shù)秒鐘內(nèi)發(fā)生整體失穩(wěn)式破壞。土釘墻向基坑內(nèi)沿圓弧面滑動了8 m～10 m，經(jīng)事故調(diào)查分析表明，鋼管土釘注漿施工與水泥攪拌樁施工質(zhì)量較差。施工隊在注漿時未控制好漿液配合比、注漿壓力及注漿量，且未在水泥漿液中摻入適量的早強劑和微膨脹劑，增強握裹粘結(jié)力，導(dǎo)致注入水泥漿后沒有形成包裹鋼管的 d=80 mm的圓柱體，與設(shè)計計算的模式不符合。從倒塌后暴露出來的鋼管土釘看多數(shù)為光溜溜的鋼管。水泥攪拌樁施工中對機頭提升速度及水泥漿用量控制不嚴(yán)，且本工程淤泥土中含有一定的腐殖質(zhì)，而未采取在水泥攪拌樁中摻入三乙醇胺等早強劑，從土釘墻倒塌現(xiàn)場觀察，水泥攪拌樁的強度不足、搭接不良。

4)相鄰工程的不利影響?；娱_挖前應(yīng)了解基坑周邊環(huán)境、建筑物、地表水排泄、地下管線分布、道路、車輛、行人等情況，并且采取相應(yīng)措施。新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑物基礎(chǔ)，或兩基礎(chǔ)之間的凈距應(yīng)大于兩基礎(chǔ)高差的1倍～2倍，否則要采取分段施工、做護坡樁、地下連續(xù)墻或加固原有基礎(chǔ)等措施，確保原有基礎(chǔ)安全。如哈爾濱某酒店基坑工程[5]南側(cè)與一層水泵房外墻相距0.8 m，北側(cè)與某二層辦公樓外墻相距1.2 m，該辦公樓二層通長外走廊挑出1.5 m，其投影已進入基坑邊緣。施工單位在未經(jīng)設(shè)計的情況下，憑經(jīng)驗在基坑兩側(cè)打入一排φ 108×4，L=8 m，間距為200 mm的鋼管樁作為基坑支護，而后用大型挖掘機從兩側(cè)開始呈坡道形一次挖到設(shè)計標(biāo)高。當(dāng)開挖約1/3長度時，發(fā)現(xiàn)支護樁向基坑內(nèi)傾斜，相鄰兩側(cè)建筑物墻體出現(xiàn)裂縫，并且發(fā)展很快，同時建筑物開始傾斜。

5)排、降、截、止水方法不當(dāng)。地下水對基坑施工有著極大的影響，施工前應(yīng)對現(xiàn)場地下水情況及現(xiàn)場土質(zhì)做具體了解，針對不同土質(zhì)選擇正確有效的降、排水方案。同時在施工過程中對控水方案的實施必須進行監(jiān)測，并對可能出現(xiàn)的險情，制定應(yīng)急措施。如深圳某工程為塔形樓[6]，主樓 16層，地下1層，基坑開挖原定為5.5 m，圍護總長182 m。場地位于深圳灣，靠海邊，地下水源豐富。降水72 h后基坑開挖，剛挖2 m深就在挖掘處出現(xiàn)汪水，越往下挖汪水越多。樁間土受地下水浸泡，2 d之內(nèi)紛紛塌落到基坑中。止水帷幕之外的主體塌方，止水帷幕已局部失效，基坑內(nèi)外的地下水并未被隔斷，使基坑積水抽降不干?；由形撮_挖結(jié)束就出現(xiàn)外圍大規(guī)模的塌方，8號樓的條形基礎(chǔ)已有局部顯露出來。該工程由于涌水、漏砂、塌方、搶險耗用幾十噸水泥、數(shù)噸鋼材，耽誤工期一個多月，浪費大量人力、物力，雖未造成重大傷亡事故，但教訓(xùn)深刻。究其原因，主要是止水帷幕未能起到應(yīng)有的作用，水泥攪拌樁未能按預(yù)先設(shè)計的要求相互嚴(yán)密咬合搭接，而是形成大小不等的叉襠。

6)未對基坑開挖實施監(jiān)控。對基坑開挖過程中的監(jiān)控是通過布置觀測點、監(jiān)測基坑邊坡土體的水平和垂直位移、水滲透影響、支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形等工作進行的，以便于及時預(yù)防和控制事故。部分施工項目只重視常用的建筑物沉降、變形、傾斜觀測，而對于基坑土體情況變化的觀測不考慮、不重視，導(dǎo)致不能及時根據(jù)基坑土體變化采取相應(yīng)的預(yù)防、處理措施[7]。

2 相應(yīng)防治措施[8]

1)必須按批準(zhǔn)的開挖順序和分層高度進行開挖，放坡也應(yīng)按不同土質(zhì)放出不同的坡度，必要時要進行邊坡防護。

2)軟土地區(qū)或地下水位較高的地區(qū)，要遵循方案及時做好地面排水和地下降水工作。地下降水要注意鄰近建筑物及設(shè)施的沉降，必要時要及時做好截水帷幕和降水回灌的工作。

3)基坑挖土施工不得在坑頂任意堆土，停車、挖溝或架設(shè)有振動作用的機械。

4)基坑設(shè)計有護坡樁時，要保證護坡樁樁身質(zhì)量及樁距、樁長、樁徑，預(yù)制樁打入要保證沉樁深度，兩排樁以上時要保證樁排距和相對關(guān)系，需要拉錨時要保證錨碇穩(wěn)固，錨索強度、接頭可靠，板樁要接縫正確、嚴(yán)密。

5)深基坑施工時，宜采用動態(tài)設(shè)計信息化施工，嚴(yán)密控制基坑變形和基底隆起，嚴(yán)密監(jiān)視坑外土體移動，保證邊坡穩(wěn)定，保證基坑周圍建(構(gòu))筑物、地下設(shè)施、地下管線和道路的安全，保證不準(zhǔn)中斷和停歇的道路及管線的安全運行。

3 結(jié)語

以上分析了建筑基坑工程事故中由于施工方面因素引起的主要原因。一般地，基坑工程事故是由許多不利因素共同引發(fā)的，要預(yù)防事故的發(fā)生，就必須抓好建設(shè)主體各方的協(xié)調(diào)和密切配合。只要對基坑工程從勘察設(shè)計至使用的全過程每一環(huán)節(jié)進行有效的監(jiān)控，遇到問題實事求是、認(rèn)真研究處理，基坑安全事故是完全可以預(yù)防和避免的。

[1] 藍(lán)文戈.基坑工程事故施工問題分析及處理措施[J].廣東科技，2008，181(2):22-23.

[2] 吳菊香.深基坑事故原因分析及處理[J].礦冶工程，2006，26(3):10-11.

[3] 李景耀.綜述某基坑變形事故處理[J].科技資訊，2009(17):241.

[4] 陳 琦，陳文廣.一起基坑支護倒塌事故的分析處理[J].科技資訊，2008(13):55.

[5] 周曉歐，李雪峰.基坑工程事故分析實例[J].林業(yè)科技情報，2003，35(4):18.

[6] 許恒文.深基坑支護工程質(zhì)量安全事故淺析[J].建筑安全，2004(9):18-19.

[7] 劉廣宇.施工中基坑事故成因淺析[J].中外建筑，2009(8):181-182.

[8] 周 波，張銀龍.淺議預(yù)防基坑坍塌事故的主要措施[J].中 國科技財富，2009(6):17.