地鐵深基坑工程事故分析與風險防范

劉 旭 劉晨陽

隨著地鐵等城市軌道成為緩解特大型城市公共交通壓力的重要手段,我國的一些大城市正在興起一股興建軌道交通的熱潮。然而我國地鐵發(fā)展歷史較短,在建設中對潛在技術風險缺乏必要的分析和論證,以及人們對客觀規(guī)律認識不足、管理不到位,地鐵工程安全事故頻發(fā),并造成了重大經濟損失。在眾多地鐵工程安全事故中,基坑工程風險防范尤為重要。

1 事故發(fā)生的原因

1.1 主觀因素

通過對“基坑工程實例”中的160起基坑工程事故的分析,可以將工程事故的主要原因歸納為以下五個方面:建設單位管理的問題,基坑工程勘察問題,基坑工程設計問題,基坑工程施工問題,基坑工程監(jiān)理問題。各個因素所占比例如圖1所示。

1)建設單位管理問題:發(fā)包基坑工程設計或施工任務書時無限度地壓價,無限度地壓縮工期,造成時間十分倉促,使得設計中存在不少問題,一些方面考慮不周,各專業(yè)之間協(xié)調不夠,甚至出現(xiàn)設計安全度偏低、專業(yè)之間相互打架的現(xiàn)象;施工則往往粗制濫造,偷工減料,給工程留下了隱患。

2)勘察單位工程勘察問題:a.勘察資料不詳細,所提供的數據不全面,使設計人員失去依據,往往因急于出圖,則憑經驗估計,而估計的數據很難準確,尤其是一些經驗不豐富的設計人員,常常由于估計失當造成事故。b.勘察單位對地質勘察數據處理失誤,勘察報告提供的粘聚力、內摩擦角均比實際數值大,使支護結構設計不安全。c.基坑勘察布點過少,沒有查明場地中某一地段的軟弱土層,使得設計選用同一支護結構,沒有特別處理,從而在施工時造成險情。

3)設計單位問題:a.支護方案選擇不當。深基坑支護方案的選擇取決于基坑實際開挖的深度、地基土體的物理力學性質、地下水位、周圍環(huán)境、設計變形要求以及施工條件等諸多因素,任一因素考慮不周或疏忽都有可能造成嚴重后果。b.設計的安全儲備小。為了追求經濟(業(yè)主的責任),過大地折減主動土壓力減小支護結構配筋;驗算中使用的安全系數過小,最后導致支護結構較大變形、滑坡、管涌、流砂等事故。c.荷載取值不當,與實際受力狀態(tài)有較大出入。

4)施工單位問題:a.防水、降排水措施不當。地面防排水措施不完善,大量雨水滲入或地下水管滲漏,從而導致土體C和φ值下降;基坑降水時未做止水帷幕或止水帷幕不連續(xù)、不封閉,基坑內嚴重滲水并引起基坑周圍一定范圍內土體的不均勻沉降。b.施工質量差。施工工藝落后,設備陳舊,管理水平低,監(jiān)理工作不力等使施工質量極差。c.施工方法不當。這方面的現(xiàn)象比較普遍,如基坑開挖應按設計施工順序進行,應遵循“先撐后挖,嚴禁超挖”的原則,并進行及時支護。開挖順序不當或超挖而挖后未及時支護,便極有可能引起工程事故。d.施工人員素質低,安全意識淡薄。施工人員對工程事故毫無所知或安全意識差,在施工時隨意改變設計意圖或不進行施工監(jiān)測或對監(jiān)測數據分析處理不力,從而造成工程事故,這樣的例子也較普遍。e.為了節(jié)約,基坑施工沒有安排施工監(jiān)測,或不合理地削減檢測內容,從而使監(jiān)測數據不全面,不能形成綜合判斷,從而造成事故。f.基坑周圍因過多堆載而超載。由于施工場地狹窄,挖土及建筑材料等堆放在基坑邊,或大型施工設備行走于基坑邊,從而使樁頂嚴重超載,支護結構變形。g.深基坑采用分包形式,圍護、支撐、降水、挖土為不同工程隊承包,配合不好而導致工程事故。

5)監(jiān)理單位問題:a.大多數基坑工程的監(jiān)理工作僅僅停留在施工階段的監(jiān)理,忽略了對基坑設計質量的把關,使隱患進入施工階段。同時淡化了對材料的抽檢工作,為劣質材料進入場地開了方便之門。b.對基坑工程的重點部位和重點工序沒有旁站監(jiān)理,也沒有提醒施工單位高度重視,從而導致關鍵部位質量不過關,造成不必要的損失。c.對施工單位嚴重的錯誤行為(如樁后卸土嚴重不足,挖掉支護結構內側留置的反壓土體,先挖后撐,嚴重超挖,監(jiān)測不及時等)沒有及時制止,從而釀成事故。

1.2 客觀因素

1)地鐵建設大多集中在市區(qū),往往施工場地窄小,周圍建筑物密集,鄰近道路和市政地下管線,因而對基坑穩(wěn)定和變形控制要求極高,施工條件差,難度大。2)基坑工程涉及面廣,技術性很強,同勘察、設計、施工、監(jiān)測、管理等都有關?；釉O計和施工涉及地質條件、巖土性質、場地環(huán)境、工程要求、氣候變化、地下水動態(tài)、施工程序和方法等許多復雜問題,任何一個環(huán)節(jié)出錯,都有可能導致工程事故的發(fā)生。3)基坑工程施工周期長,且為隱蔽性工程,常需經歷多次降雨、周邊堆載、振動、施工不當等許多不利條件,安全度的隨機性較大,事故的發(fā)生往往具有突然性,難以防范。4)基坑工程中不確定因素多,如巖土性質個體差異大,勘察數據離散性大,土與支護結構作用機理研究不深入,致使安全系數的選取也具有不確定性。5)基坑工程屬臨時性工程,建設方一般不愿投入較多資金,一旦出現(xiàn)事故,處理也十分困難,造成的經濟損失和社會影響較大。

1.3 其他因素

1)突發(fā)性原因或其他不可抗自然因素。由于突發(fā)性的地震,山洪或連降暴雨的發(fā)生,造成支護結構的嚴重破壞。2)土的凍脹。土凍脹時會對支護結構產生凍脹力,若有水源補給時,凍脹力可能成倍增加,致使結構破壞。另外,凍土融化時,還會產生融陷,破壞原有結構的完整性,為結構失效留下隱患。

2 防范措施

1)明確各級負責人的責任。要明確各級負責人的責任,形成合理的責任分擔體系,有利于發(fā)揮所有人的能力和積極性,共同做好安全管理工作。2)重視地質勘察工作,特別要重視深基坑開挖所在地的地形、地貌、水文和工程地質特點的查勘。對支護結構的穩(wěn)定性和安全性易造成威脅的重要地段、重點地層和重要的土質指標要保證其可靠性。對不符合要求的勘察資料,不得進行深基坑支護的設計與施工。3)要重視地下水的影響,做好降水、排水和防水工作,因為不少工程事故產生的原因就是水的影響造成塌方。對水的處理不僅是指地下水,也包括土層中滯水、地下管道滲漏水、地面無組織排水以及施工期間的雨水等。4)監(jiān)測方案優(yōu)化。監(jiān)測數據是否能準確、全面地反映工地的安全狀況,還取決于監(jiān)測方案的合理性,建議對每個即將開工的工地的監(jiān)測方案采取審查制度,這樣可以用較低的成本換來較高的顯示度。5)快速反應。在出現(xiàn)安全隱患或者險情時,要充分利用系統(tǒng)的專家優(yōu)勢、管理人員優(yōu)勢、信息優(yōu)勢等快速反應,使各種風險處于可控狀態(tài)。6)制定嚴格的獎懲制度,提高執(zhí)行力。根據系統(tǒng)提供準確的獎懲依據,以理服人。

3 結語

隨著地鐵建設的不斷深入,地鐵深基坑建設的技術風險控制工作已經引起工程界的高度重視,理論研究和實踐探索都在不斷深入,以下為加強地鐵深基坑建設安全技術防范工作的幾點意見:1)加強工程風險管理與技術風險控制;2)切實加強地鐵規(guī)劃、勘察、設計和施工管理;3)加強選擇深基坑施工方案的技術論證;4)確保施工質量,嚴格按照規(guī)范以及施組要求進行施工;5)加強現(xiàn)場監(jiān)測與遠程監(jiān)控,實現(xiàn)信息化動態(tài)施工;6)建立暢通的重大風險處理機制,保障人、財、物供應的快速通道。

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