深基坑施工過程中的質(zhì)量事故及預(yù)防

楊樹清

近年來，隨著高層建筑在基本建設(shè)中所占的比例越來越大，深基坑施工過程中的質(zhì)量問題也成為一個越來越值得關(guān)注的問題，對這一問題進(jìn)行分析和研究，也具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，上海蓮花河畔景苑樓盤的倒塌事故就深刻地說明這一問題。在對常見的深基坑質(zhì)量問題及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別針對每一種深基坑質(zhì)量事故提出了相應(yīng)的預(yù)防和處理措施，淺談個人看法，僅供參考。

一、深基坑質(zhì)量事故的類型

深基坑施工過程中因地質(zhì)條件的不確定性及其它不可預(yù)見因素常會導(dǎo)致各種施工事故，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和施工安全。施工過程中常見的事故有：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。

1.支檔結(jié)構(gòu)位移

開挖深基坑時(shí)，當(dāng)施工到某一階段因故暫停一段時(shí)間，結(jié)構(gòu)變形會隨時(shí)間的推移而不斷增長。開挖土體的高度、寬度以及開挖土體所處的深度，對墻體變形影響也相當(dāng)顯著。在同一開挖深度下，開挖土體的寬度越寬、高度越高，則墻體水平位移的變化速率越大。支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后，使基坑形成巨大臨空面，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)失效可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，甚至基坑坍塌。

2.邊坡失穩(wěn)

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)生一定的動力壓力；水浸入土體中的裂縫內(nèi)產(chǎn)生靜水壓力。

3.基底回彈變形

深基坑土體開挖后，地基土產(chǎn)生卸荷，由于土體中壓力變小，土的彈性效應(yīng)會使基坑底產(chǎn)生一定的回彈變形，回彈變形值與土的種類、坑深、坑的面積、是否浸水、暴露時(shí)間和挖土順序等有關(guān)。如基坑積水，粘性土因吸水使體積增加，不但抗剪強(qiáng)度降低，回彈變形亦增大。為此，軟土地基要防止回彈過大，否則將增大建筑物的后期沉降甚至建筑周圍地表沉降。大型深基坑的黏性土、膨脹土更要注意基坑回彈和變形。如果不注意處理，將降低坑底的土體強(qiáng)度，影響基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，同時(shí)也會造成底板上凸、開裂，甚至箱形基礎(chǔ)、工程樁上拔、斷裂，柱子高程錯位和上部主體結(jié)構(gòu)后期的較大沉降變形。

4.滲流破壞

滲流破壞現(xiàn)象是在地下動水壓力的作用下而引起的，由于破壞現(xiàn)象不相同，分為流砂和管涌兩種。流砂是指在動水壓力作用下，坑底的土形成流動狀態(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)會引起基坑邊坡塌方，如果附近有建筑物，會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。

5.坑底突涌

如果基坑坑底以下存在承壓水，隨著基坑開挖的進(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沖破基坑底板，造成大量涌砂。突涌不僅給基坑施工帶來困難，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，旦懸浮流動狀態(tài)。

6.周圍地面沉降

深基坑施工引起周圍地面沉降也是常出現(xiàn)的問題，它危害性也很大，可造成建筑物的不均勻沉降、結(jié)構(gòu)裂縫、甚至倒坍，地下管網(wǎng)斷裂、道路沉陷破壞等。

二、常用的預(yù)防及解決措施

針對以上六種類型深基坑質(zhì)量事故，可以有針對性地分別采取以下幾個方面的措施來預(yù)防或解決。

1. 支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的預(yù)防及解決措施

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，才能開始開挖土方；不能在基坑頂周圍搭設(shè)臨時(shí)建筑物、庫房，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。

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、雨水排出場地外，還應(yīng)防止水浸泡基坑和邊坡；接近邊坡處的土方開挖速度要放慢，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. 基底回彈變形的預(yù)防及解決措施

防止或減少基坑回彈變形的有效措施是較少暴露時(shí)間，并防止地基浸水。因此，在基坑開挖過程中，應(yīng)使降水設(shè)備始終正常運(yùn)行；分區(qū)挖土?xí)r，應(yīng)盡快澆筑墊層，如底板允許分塊澆筑則更好，在特殊情況下，需對下部土層進(jìn)行加固處理。

4.滲流破壞的預(yù)防及解決措施

當(dāng)基坑挖深超過地下水位線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：減少或平衡動水壓力，設(shè)法使動水壓力方向向下，截?cái)嗟叵滤?。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。

5.坑底突涌的預(yù)防及解決措施

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)。

6.周圍地面沉降的預(yù)防及解決措施

預(yù)防措施是，要合理設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如地下水位高的地區(qū)要根據(jù)土質(zhì)情況設(shè)置止水帷幕墻，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)周圍進(jìn)行止水處理，坑外要設(shè)置若干回灌井、觀察井，或在周圍建筑物與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)隔水墻，防止因降水而影響原有建筑物穩(wěn)定。同時(shí)要建立監(jiān)測系統(tǒng)，在施工全過程對圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍地面、建筑物等進(jìn)行變形監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)沉降，立即進(jìn)行回灌和其它相應(yīng)措施。

三、積極應(yīng)對、采取措施、警種長鳴。

深基坑施工是一個復(fù)雜的與實(shí)際聯(lián)系緊密的工程問題，在工程實(shí)踐過程中，只要采取適當(dāng)?shù)拇胧罨淤|(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，對深基坑施工過程中可能出現(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，警鐘長鳴。