谈基坑事故的因素分析和预防措施

秦 敏

(南京农业大学工学院，江苏南京 210031)

近几年随着城市的发展，城市空间的扩充，地上高层建筑物和地下空间的开发利用逐步扩大，深基坑工程也进一步发展起来。深基坑工程是指包括基坑开挖，降水和支护结构设计、施工与检测在内的总称。深基坑工程综合性强，涉及范围广，随着深基坑工程规模和难度的扩大，危险系数上升，安全事故频发，对周边环境乃至人身财产安全都造成了很大的影响，引起了社会的广泛关注和工程人员逐步的重视。

1 案例介绍

2012年11月在南京某毗邻地铁三号线施工工地的交通要道上，一辆载有十多名乘客的公交车被塌陷的路面卡了一下，随后整个路面继续塌陷，且愈加严重，直至公交车大半个身子陷入地面以下，情况危急。虽然相关责任单位和责任人立即采取了措施，没有造成人员的伤亡，但是整个路段车道封闭，途经的汽车全部绕道行驶，给道路交通带来了不便，也给社会带来了不良的影响。此次事故地点基坑长16 m，宽18 m，深23 m。

2 初步情况分析

基坑开挖事故的影响因素与基坑的开挖深度，土质因素，地下水位，相连建筑物和地下荷载有关。初步分析，南京有青溪、运渎、城壕等多条古河道支流，占整个城区的2/5。而此次南京塌陷路段即地铁三号线施工现场旁，临近两条古河道即清溪和城壕旧址，而古河道旧址属于流沙地质，地形低平，地层为中密粉细沙，因此事故发生地所处的施工环境较为复杂，易造成水土流失，导致沉降。事故发生后，官方在第一时间也作出了解释，南京地铁建设公司陈志宁副总经理表示事故原因是地铁三号线施工引发涌水涌沙所致。南京地铁建设指挥部表示地铁三号线施工过程中，开挖基坑导致周边水土平衡被打破，流沙地质区出现空洞，在公交车重压之下缓慢塌陷。

3 基坑工程事故的因素分析

3.1 外部环境因素

南京位于长三角地区，降水充沛，温暖湿润，且该地区又位于长江边，有近3/4的地域位于长江及秦淮河古河道漫滩区，地层软弱，工程地质条件相对复杂。由于施工地点处于秦淮古河道，富含水和沙，沉压性大，当时正在进行混凝土垫层施工时，与2号线连接处出现涌水涌沙，出现塌陷地层上部以粘性土为主，下部以砂，砾石层为主。当基坑底为厚度不大的粘性土，承压含水砂层中的地下水会冲破粘性土层而产生突涌现象(即涌水、涌砂)。此次基坑事故的发生与南京水文地质条件有密不可分的关系。

3.2 基坑边坡滑移

南京地区深基坑开挖一般为垂直开挖，边坡以松软粘性土为主，在不采取任何有效支护措施的情况下，边坡易失稳而产生滑移或坍塌，有的即使采用支护，由于支护不当也容易使边坡失稳而产生滑移。边坡失稳是在外界不利的情况下产生的，会造成土体下滑力的增加或土体抗剪强度的降低。

在建筑稠密地区施工，或有地下水渗入的基坑，这时候就需要进行基坑支护。而对于深基础支护结构的设计，国内外至今尚没有一种精确的计算方法，多数是处于探索和探讨阶段，我国也没有统一的支护结构设计规范［1］，因此为基坑的边坡滑移埋下了隐患。

3.3 土体的不均匀沉降

南京地区的地下水位埋藏普遍较浅，由于基坑降水使地下水位降低、有效应力增大改变了原有地下水的平衡状态，地下水变向基坑内流动。一旦土体中的动水压力超过土体的抗渗能力，则会产生流沙现象，粘性土中就会出现空洞，就会使地基产生了新的、不均匀的压缩变形。经对相邻建筑物及道路的变形监测，这种变形的不均匀程度随离基坑距离的减小而增大，当这种不均匀变形超过了建筑物和路面的承受能力时，就会产生破坏而造成房屋和路面的开裂和下沉［2］。建筑物的地基若产生不均匀沉降，更会危及建筑的安全，造成人员伤亡的潜在威胁。

地下水的过度抽取，不断拔起的高层建筑物和地铁施工是造成不均匀沉降的主要原因。高层建筑基坑开挖及施工过程中，应避免过于集中排水。此次基坑事故发生地处于南京的城区，周围建筑物相对比较密集，临近道路和市政地下管道，因而对基坑稳定和变形控制提出了较高的要求，造成了不确定因素增加。

4 预防措施

4.1 要重视周边环境对开挖基坑的影响

基坑开挖前要了解好基坑周边的环境，气候情况，土质的情况，勘测单位做好详细的勘测报告。基坑开挖前施工方要了解周边建筑物，地下管线分布，道路，车辆等情况，并且采取好相应的措施安排。基坑边上的堆载，以及机具开行等动荷载，雨水，施工用水渗透等因素都会使土体自重应力和土体剪应力发生变化，造成开挖基坑的危险系数的上升。

4.2 采用先进的施工技术和施工工艺

流沙现象产生原因是由于水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。均匀的微小颗粒和松散饱和的土体容易产生流沙现象，但可以采用先进的施工技术和方法如井点降水法的方式根除流沙现象。井点降水的方法就是利用真空原理，开挖前在基坑四周埋设一些滤水管，通过不断抽出地下水使水位下降到坑底以下，预防地下水涌入坑底，使坑底的土层消除地下水位差引起的压力，从而防止了坑底的管涌，也可以使土壤固结，增加地基的承载力。而针对井点降水使周围土体突然固结而引起的地面沉降，可适当增加抽水井点的数量，采用回灌井点的方法以防止土体的过量脱水［3］。

针对易发生涌水涌沙灾害的施工地区，工程建设中应有效控制地下水的水力梯度方式发生管涌和流沙，沿盾构掘进工作面，及时采用泥沙或添加剂进行加固止水和路基防渗压止水的措施［4］。

4.3 建立全面有效的动态监测系统，做到信息化施工

GB 50497-2009建筑基坑工程监测技术规范中规定开挖深度超过5 m，或开挖深度未超过5 m但现场地质情况和周围环境复杂的基坑工程均应实施基坑工程监测。建筑基坑工程设计阶段应由设计方根据工程现场及基坑设计的具体情况，提出基坑工程监测的技术要求，包括监测项目、测点位置、监测频率和监测报警值等。

南京地铁在工期启动了安全监测机制，地面、江面和附近建筑物沉降量和速率数据会适时出现，一旦地面出现沉降超过控制标准，系统就会报警，但此次事故并没有提前发出预警，为什么此次监测数据没有变化，而突然塌陷，南京地铁建设公司陈志宁副总尽力解释说，由于盾构井挖到底层后，底板以下出现突涌，路面以下出现空洞，但是路面有硬壳层并没有出现下沉，公交车驶入后，才突然塌陷。由此可见，在此次的基坑工程中，对监测的重视程度和监测的范围深度不够，缺乏对路面以下及时的监控观测和反馈。而在基坑工程建设中，风险会不断发生变化，相关责任人必须要通过反复分析与调整，做好及时的信息反馈，预测可能出现的问题，充分考虑可能发生的隐患，督促风险规避措施的实施，对基坑开挖工程实施全过程全方面的动态观测和控制，进一步加强对安全风险的控制。

4.4 完善应急预案，防止事态扩大

深基坑土方开挖工程，应针对各种可能出现的不利于基坑安全的情况，制定出及时和完善的现场应急抢险预案，完善基坑开挖抢险技术，成立应急救援小组和建立相关的责任制度，一旦出现基坑事故和险情，要根据“先处理，后施工”的原则，及时进行抢救措施，确保基坑周围的环境安全，防范事故的进一步扩大化。如采用基坑支护帷幕漏水化学灌浆抢险技术，具有简单、快速和有效的特点，是目前基坑漏水涌沙较好的抢险补救方法［5］。

5 结语

深基坑工程事故是突发的，造成的后果是影响深远且难以很好弥补的，所以这就要求在深基坑方案选择和设计阶段慎重，保证基坑工程一定的安全系数;在实施阶段，施工方必须严格按照图纸把关，同时加强相应的监测与维护工作，做好预测工作，及时与设计方沟通，更好地指导下一步施工，同时，对基坑周边的环境也要加以重视，确保环境的最小破坏和财产人身安全。

［1］杨 柳.浅谈建筑工程基坑支护存在的问题及预防［J］.民营科技，2012(5):312.

［2］姜传党.南京河西地铁的环境工程地质问题［J］.山西建筑，2009，35(27):96-97.

［3］赵志缙，应惠清.建筑施工［M］.上海:同济大学出版社，2013:37-42.

［4］邱祖林.南京地铁三号线地质环境特征与地质灾害防治［J］.地质学刊，2008，32(4):279-285.

［5］蒋 剑.谈深基坑施工对环境的影响及预防措施［J］.建筑知识，2013(B08):434-435.