基坑工程事故的施工原因浅析

2010-08-15周伟明

山西建筑 2010年22期

周伟明

随着我国城市化进程的快速发展，城市人口日渐饱和，建筑空间拥挤和城市绿地减少，使我国高层建筑如雨后春笋般拔地而起。中高层、超高层建筑中大量出现深、大基坑施工，成为建筑施工中的难点和重点问题。

近年来，我国许多城市或地区相继发生一些基坑工程事故。基坑事故一旦发生，后果相当严重，直接经济损失达数百万元，甚至千万元，造成人员伤亡、延误工期、追加造价及影响周围居民正常生活等负面效应，加大了投资方的负担，给社会造成不良影响。一般地，可将造成基坑事故的原因归纳为5个方面[1]:1)基坑工程施工问题47%;2)基坑工程设计问题38.5%;3)建设单位管理问题7.5%;4)基坑工程勘察问题4.5%;5)基坑工程监理问题2.5%。在引起基坑事故的各种原因中，由于施工单位施工质量差、不严格遵守施工规程等诸多因素结合在一起而引发的基坑事故所占比重最大。

可见，加强施工管理、提高施工质量是遏制基坑工程事故的关键。为此，本文对基坑工程事故中的施工问题进行了归纳与分析，为减少因施工因素引起工程事故提供一定参考。

1 施工因素引起工程事故的原因

1)无施工资质或越级承包基坑工程。在我国建筑市场中，有相当多的农民施工队，他们往往技术水平较低、素质较差、管理混乱，但他们常通过一些不正规手段，无施工资质或越级承包基坑工程，安全意识淡薄，容易引发险情或造成事故。对基坑施工中出现的复杂问题束手无策，遇突发事故时只能盲目地随意处理，应急措施不力。

2)开挖方案不合理。基坑开挖前应根据地质和基坑周边环境情况，确定基坑边坡高宽比，计算边坡的稳定性，并制定合理的基坑开挖施工方案。如挖土进度过快、开挖分层过大、超深开挖，容易引起基坑塌方与破坏。如某大厦建在城市中心[2]，基坑深7.5 m。位于汽车站广场西侧，东侧与城区主干道毗邻，南边紧靠一拟建大厦，已进行基础施工，西侧与一栋6层楼高的宾馆相接，北侧为待建场地。2001年8月 9日，暴雨袭击后，该侧基坑突然坍塌。经现场事故调查与分析，除设计方面存在一定问题外，施工方面存在超挖现象。在该工程中，开挖未按土钉支护作业的特点分层开挖，整个施工过程出现多次严重超挖现象，致使开挖的作业面自稳时间很短，在土钉未安设或未发挥作用之前，边壁已出现局部塌落，边壁整体位移超过了允许范围。又有某工程建筑物是一综合商场[3]，在进行第二施工段施工即将结束时，发现北侧坑底土体也有向坑内滑移迹象，此时坑土体水平位移已达9.75 mm/d，总位移已达62.8 mm，超过预警值。随后有关部门研究控制措施，但裂缝仍在扩展，至当天下午，基坑坍塌，基坑地表15 m范围土体涌入坑内，造成断桩102根，占总桩量的1/5。后经调查表明，施工方面存在一定的失误，主要是未能合理确定分层数及每层开挖深度，准确控制开挖被动区土体后的暴露时间，导致开挖段在未加固的情况下暴露时间过长，未根据岩土体的特点及时进行有效的加固处理。由于施工单位为赶工期，施工作业速度快，土钉墙支护土体部分开挖一次性长度达40 m，南侧坍方区作业违规。土钉墙局部喷锚层加强筋与钢管的焊接不牢，造成局部脱落。

3)施工质量差。施工工艺落后，设备陈旧，管理水平低，监理工作不力等使施工质量较差。如灌注桩强度达不到设计要求，止水桩起不到止水效果，压密注浆深度不够等。如某基坑工程位于沿海城市，主楼建筑28层，地下1层，框架剪力墙结构，钻孔灌注桩基础，钻孔桩桩尖持力层为中风化基岩[4]。基坑护壁复合型土钉墙施工后，土体开挖沿北侧自东向西进行，在开挖到坑底设计标高后的第二天傍晚，约20 m长的土钉墙在数秒钟内发生整体失稳式破坏。土钉墙向基坑内沿圆弧面滑动了8 m～10 m，经事故调查分析表明，钢管土钉注浆施工与水泥搅拌桩施工质量较差。施工队在注浆时未控制好浆液配合比、注浆压力及注浆量，且未在水泥浆液中掺入适量的早强剂和微膨胀剂，增强握裹粘结力，导致注入水泥浆后没有形成包裹钢管的 d=80 mm的圆柱体，与设计计算的模式不符合。从倒塌后暴露出来的钢管土钉看多数为光溜溜的钢管。水泥搅拌桩施工中对机头提升速度及水泥浆用量控制不严，且本工程淤泥土中含有一定的腐殖质，而未采取在水泥搅拌桩中掺入三乙醇胺等早强剂，从土钉墙倒塌现场观察，水泥搅拌桩的强度不足、搭接不良。

4)相邻工程的不利影响。基坑开挖前应了解基坑周边环境、建筑物、地表水排泄、地下管线分布、道路、车辆、行人等情况，并且采取相应措施。新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础，或两基础之间的净距应大于两基础高差的1倍～2倍，否则要采取分段施工、做护坡桩、地下连续墙或加固原有基础等措施，确保原有基础安全。如哈尔滨某酒店基坑工程[5]南侧与一层水泵房外墙相距0.8 m，北侧与某二层办公楼外墙相距1.2 m，该办公楼二层通长外走廊挑出1.5 m，其投影已进入基坑边缘。施工单位在未经设计的情况下，凭经验在基坑两侧打入一排φ 108×4，L=8 m，间距为200 mm的钢管桩作为基坑支护，而后用大型挖掘机从两侧开始呈坡道形一次挖到设计标高。当开挖约1/3长度时，发现支护桩向基坑内倾斜，相邻两侧建筑物墙体出现裂缝，并且发展很快，同时建筑物开始倾斜。

5)排、降、截、止水方法不当。地下水对基坑施工有着极大的影响，施工前应对现场地下水情况及现场土质做具体了解，针对不同土质选择正确有效的降、排水方案。同时在施工过程中对控水方案的实施必须进行监测，并对可能出现的险情，制定应急措施。如深圳某工程为塔形楼[6]，主楼 16层，地下1层，基坑开挖原定为5.5 m，围护总长182 m。场地位于深圳湾，靠海边，地下水源丰富。降水72 h后基坑开挖，刚挖2 m深就在挖掘处出现汪水，越往下挖汪水越多。桩间土受地下水浸泡，2 d之内纷纷塌落到基坑中。止水帷幕之外的主体塌方，止水帷幕已局部失效，基坑内外的地下水并未被隔断，使基坑积水抽降不干。基坑尚未开挖结束就出现外围大规模的塌方，8号楼的条形基础已有局部显露出来。该工程由于涌水、漏砂、塌方、抢险耗用几十吨水泥、数吨钢材，耽误工期一个多月，浪费大量人力、物力，虽未造成重大伤亡事故，但教训深刻。究其原因，主要是止水帷幕未能起到应有的作用，水泥搅拌桩未能按预先设计的要求相互严密咬合搭接，而是形成大小不等的叉裆。

6)未对基坑开挖实施监控。对基坑开挖过程中的监控是通过布置观测点、监测基坑边坡土体的水平和垂直位移、水渗透影响、支护结构应力和变形等工作进行的，以便于及时预防和控制事故。部分施工项目只重视常用的建筑物沉降、变形、倾斜观测，而对于基坑土体情况变化的观测不考虑、不重视，导致不能及时根据基坑土体变化采取相应的预防、处理措施[7]。