深基坑工程風險分析與應急處置

□文/徐 薇

近幾年大量深基坑工程實踐和科學研究，促進了基坑工程設計理論的提高和施工工藝的發(fā)展，然而隨著社會發(fā)展和功能性的需求，大量的綜合體的興建使目前基坑工程具備了“深、大、近、難”的特點，特別是在工程地質較差的軟土地區(qū)，其復雜性和難度就顯得更加突出。由于地質條件惡劣和地下情況復雜使基坑工程施工風險較大，如果在施工過程中風險控制不到位、技術措施不充分、應急處置不及時，在基坑開挖階段往往會發(fā)生各種不可預見的情況，引發(fā)各種安全質量問題，帶來巨大的經濟損失和社會影響。

1 富水軟土地區(qū)深基坑施工特點

1）與工程地質和周邊環(huán)境條件密切相關。在施工時必須全面考慮工程地質和水文地質及其在施工各階段的變化，結合基坑開挖與周邊環(huán)境的關系和互相影響，注重“時空效應”。

2）技術綜合性強且涉及范圍廣?；庸こ躺婕霸O計、施工、管理、監(jiān)測、地質、降水等諸多方面的工作與學科，是一項綜合性很強的應用技術并逐步形成了一門新的學科。

3）誘發(fā)基坑發(fā)生事故的因素復雜、后果嚴重。導致基坑失穩(wěn)的有圍護體、支撐結構、地質、地下水耦合作用體系中的一部分或某個節(jié)點失效引起的。軟土地區(qū)的基坑的開挖往往會出現連帶效應，使周邊土體發(fā)生較大的變形和位移，從而引發(fā)周邊建筑設施的沉降變形，甚至破壞。

4）基坑工程進入了“預控式管理”和“精細化管理”的時代。由于基坑開挖的周圍環(huán)境更加復雜化和事故災難的毀滅性，在基坑工程實施前就要求對過程的風險進行辨識，提前采取規(guī)避措施，在實施過程中要通過信息化的手段控制基坑的風險。

5）與現場的施工工序組織密切相關。基坑工程施工要滿足各施工的易操作性和各階段的工期要求，尤其是像綜合樞紐工程，涉及很多專業(yè)、建設單位、運營需求，更應該統(tǒng)一施工組織，合理的安排各施工工序，處理好各交界面的關系。

2 基坑工程風險分析與控制

2.1 風險分析

風險是工程建設過程中發(fā)生人員傷亡、經濟損失、社會影響、環(huán)境影響、工期延誤等不利事件的可能性（P）及其損失（C）的組合,風險R=f（P，C）。風險事件發(fā)生可能性等級可綜合考慮地質條件特殊性、工程周邊環(huán)境的易損性、工程周邊環(huán)境與工程的空間關系、工程技術和實施的復雜性等因素進行定性判斷。風險損失等級標準可考慮風險事件可能造成的人員傷亡、經濟損失、環(huán)境破壞、工期延誤、社會影響等因素或指標并在權重分析的基礎上綜合確定，工程風險等級由大到小分為特別重大（Ⅰ級）、重大（Ⅱ級）、較大（Ⅲ級）、一般（Ⅳ級）四級。見表1。在工程實施階段應針對不同等級的工程風險，根據風險接受準則，采取不同的風險控制對策，對于Ⅰ級風險是不能接受的因此采取規(guī)避或專項風險處理措施降低風險、對于Ⅱ級和Ⅲ級風險是不愿接受的應該采取專項風險處理措施，加強工程監(jiān)測、對于Ⅳ級風險可以接受的實施常規(guī)工程監(jiān)測。

表1 工程風險分級

2.2 風險控制實施

實施風險控制工作主要是結合規(guī)范、規(guī)定和工程實際，對工程風險進行識別、估計、分級并提出風險控制措施。在分析工程資料和現場踏勘的基礎上，針對風險評估對象全面識別可能存在的風險因素及導致的風險事件并編制風險清單。在風險分析的基礎上，采用檢查表、專家調查、工程類比、事故樹和歸納等方法進行風險識別。風險估計是通過建立合理、簡潔和可操作的風險估計模型，采用適當的估計方法，估計風險事件發(fā)生的可能性及風險損失。風險估計可采用專家評議、專家調查、工程類比、事故樹、概率統(tǒng)計、風險矩陣、層次分析、模糊綜合評判、敏感性分析等方法。工程風險分級應在風險識別和估計的基礎上，對各類風險事件發(fā)生的可能性和風險損失等級進行判斷，根據工程風險等級標準進行等級劃分并編制風險分級清單。根據不同等級的工程風險應當按照風險接受準則，結合工程實際提出風險控制措施。風險控制措施應當包括設計方案調整優(yōu)化、工程監(jiān)測實施、施工風險控制措施、風險分級管理策略等內容。通過以上一系列的工作，達到風險控制的目地，從而規(guī)避風險或減少風險損失。見圖1。

2.3 基坑工程主要風險

利用以上介紹的風險分析和管理辦法，根據基坑支護特點、地質水文條件、開挖方法及基坑周邊狀況分析，基坑開挖過程中可能存在的主要風險因素和可能導致的風險事件主要有以下幾方面。

1）在圍護結構施工期間的質量隱患和開挖過程減少必要的工序，導致圍護結構滲漏水風險，影響基坑和周邊環(huán)境的安全，主要風險因素有：地下連續(xù)墻刷壁工序監(jiān)控不嚴格，造成接縫夾泥、孔洞、夾雜物；地下連續(xù)墻澆筑過程中斷時間過長，形成墻體缺陷引發(fā)滲漏水；未遵循“先探后挖”原則開挖，對滲漏水點未提前探明提前采取處理措施；地下連續(xù)墻缺陷處理不及時，長時間暴露，造成地下水流失。

2）對地質環(huán)境認識和處理不足，施工技術措施不到位，導致基坑底部涌水流砂、管涌和周邊地層建筑物變形破壞，主要因素如：降水井布置不合理，未采取控制承壓水的措施；未按需降水或降水水位控制不合理，造成周邊地層水頭損失過大；基坑內勘探孔未注漿處理，形成管涌；基坑開挖到底后，未對基底進行快速封閉，暴露時間過長；基底表面水體未及時抽排，土層泡水軟化等。

3）工序安排不合理和安全質量把控不嚴，導致基坑支護體系失穩(wěn)，甚至造成基坑的坍塌，主要的風險因素有：開挖工序安排不合理，未分層開挖，造成基坑內土體失穩(wěn)；未遵循“先撐后挖”和“時空效應”的原則，支撐架設不及時；鋼支撐的數量或型號不符合設計要求，內部支撐力不足；鋼支撐接頭連接不牢或鋼支撐與墻體連接不符合強制要求，支撐失穩(wěn)脫落；鋼支撐預加軸力不足，損失軸力補加不及時，造成地下連續(xù)墻變形過大。

4）在基坑開挖過程中，風險控制措施和監(jiān)測信息化施工未全面落實，造成周邊地表沉降，建（構）筑物及管線沉降變形，發(fā)生破壞。工程實施前對周邊建筑物的評估不足，對其抵抗變形的能力不足；臨近建筑物監(jiān)測點布置不合理或監(jiān)測點損壞缺失，造成監(jiān)測信息失真或不足；未按需降水，隨意抽排深層地下水，造成周邊環(huán)境變形過大。

圖1 工程風險控制流程

3 基坑滲漏水應急處置

3.1 遵循“先探后挖”的施工原則

在開挖工作面先沿圍護結構周邊用機械開挖一道邊溝，邊溝距離墻邊0.5～1.0 m；再由機械開挖探溝中向墻縫位置人工挖探，探溝深2.5～3 m，（視分層開挖厚度、地質情況，采取分步開挖），每層探挖深度至分層開挖面下0.5 m（基底層至機械開挖面下0.3 m），探挖溝槽靜置24 h無水滲出放可開挖。見圖2。

圖2 基坑探挖

3.2 滲漏水處理

1）輕微漏水，無明顯壓力。墻縫或墻體出現輕微滲流情況，不具備明顯水壓力，可以用聚氨酯進行處理或對滲漏位置墻身進行適當剔鑿，利用雙快水泥進行抹面封閉。在基坑開挖過程中加強巡視，及時發(fā)現及時處理，避免擴大。

2）漏水較嚴重。漏水（含泥砂）嚴重，明顯帶有壓力，周邊無建（構）物，此類情況前期以堵為主。漏水后應立即啟動應急預案，組織險情處置。如5 h內不能有效處置，應立即回填處理，同時采用注漿等手段加固，驗證完畢不在漏水方可恢復開挖。

3）地下連續(xù)墻孔洞造成的漏水?；娱_挖過程中，因地下連續(xù)墻較大孔洞造成的漏水，無論周邊有無建（構）筑物，出現漏水險情后第一時間內回填，同時采用注漿等手段加固，驗證完畢不再漏水方可恢復開挖。

4）地下連續(xù)墻墻縫封堵。當地下連續(xù)墻接縫出現較大變形，地下連續(xù)墻接縫變大時，采用鋼板進行封堵。

3.3 其他應急處置措施

3.3.1 基坑支護體系變形

1）當支護結構變形超過允許值，但比較小時，應及時對變形部分加密內支撐并增加監(jiān)測頻率。

2）當支護結構變形過大，有失穩(wěn)前兆時，可立即在基坑與坑壁之間加設斜撐來穩(wěn)固。

3）當支護結構嵌固深度不足，使支護內傾或踢腳失穩(wěn)，應立即停止土方開挖并回填土反壓，采取加固措施后再繼續(xù)開挖。

4）當坑邊土體嚴重變形且變形速率持續(xù)增加時，應視為基坑整體滑移失穩(wěn)的前兆，應立即采用砂包或其他材料回填基坑，待基坑穩(wěn)定后再作妥善處理。

3.3.2.基坑外地面下沉或管道變形

如超過允許值相當大，造成地面或道路下陷、建筑物嚴重傾斜、管線斷裂時，應立即停止基坑開挖，關閉該段管線閥門，支撐加固建筑物并用麻袋或粘土阻塞夯實再加混凝土封砌滲漏和用水泥漿液，化學漿液等材料處理砂及水的滲漏。

4 結語

在軟土地區(qū)基坑開挖過程中在地下水影響下將引起周邊的地層整個應力場的改變，因此基坑工程是一項系統(tǒng)的、高風險工程。在基坑施工過程中對風險控制要高度重視，結合科學的風險控制方法，樹立“預盼式”的風險控制理念，準備必要的應急物資，采取及時有效的應急處置措施，可以最大限度地較少事故的發(fā)生，有效控制風險的升級，將風險事故的損失降至最低。