深基坑工程风险分析与应急处置

□文/徐 薇

近几年大量深基坑工程实践和科学研究，促进了基坑工程设计理论的提高和施工工艺的发展，然而随着社会发展和功能性的需求，大量的综合体的兴建使目前基坑工程具备了“深、大、近、难”的特点，特别是在工程地质较差的软土地区，其复杂性和难度就显得更加突出。由于地质条件恶劣和地下情况复杂使基坑工程施工风险较大，如果在施工过程中风险控制不到位、技术措施不充分、应急处置不及时，在基坑开挖阶段往往会发生各种不可预见的情况，引发各种安全质量问题，带来巨大的经济损失和社会影响。

1 富水软土地区深基坑施工特点

1）与工程地质和周边环境条件密切相关。在施工时必须全面考虑工程地质和水文地质及其在施工各阶段的变化，结合基坑开挖与周边环境的关系和互相影响，注重“时空效应”。

2）技术综合性强且涉及范围广。基坑工程涉及设计、施工、管理、监测、地质、降水等诸多方面的工作与学科，是一项综合性很强的应用技术并逐步形成了一门新的学科。

3）诱发基坑发生事故的因素复杂、后果严重。导致基坑失稳的有围护体、支撑结构、地质、地下水耦合作用体系中的一部分或某个节点失效引起的。软土地区的基坑的开挖往往会出现连带效应，使周边土体发生较大的变形和位移，从而引发周边建筑设施的沉降变形，甚至破坏。

4）基坑工程进入了“预控式管理”和“精细化管理”的时代。由于基坑开挖的周围环境更加复杂化和事故灾难的毁灭性，在基坑工程实施前就要求对过程的风险进行辨识，提前采取规避措施，在实施过程中要通过信息化的手段控制基坑的风险。

5）与现场的施工工序组织密切相关。基坑工程施工要满足各施工的易操作性和各阶段的工期要求，尤其是像综合枢纽工程，涉及很多专业、建设单位、运营需求，更应该统一施工组织，合理的安排各施工工序，处理好各交界面的关系。

2 基坑工程风险分析与控制

2.1 风险分析

风险是工程建设过程中发生人员伤亡、经济损失、社会影响、环境影响、工期延误等不利事件的可能性（P）及其损失（C）的组合,风险R=f（P，C）。风险事件发生可能性等级可综合考虑地质条件特殊性、工程周边环境的易损性、工程周边环境与工程的空间关系、工程技术和实施的复杂性等因素进行定性判断。风险损失等级标准可考虑风险事件可能造成的人员伤亡、经济损失、环境破坏、工期延误、社会影响等因素或指标并在权重分析的基础上综合确定，工程风险等级由大到小分为特别重大（Ⅰ级）、重大（Ⅱ级）、较大（Ⅲ级）、一般（Ⅳ级）四级。见表1。在工程实施阶段应针对不同等级的工程风险，根据风险接受准则，采取不同的风险控制对策，对于Ⅰ级风险是不能接受的因此采取规避或专项风险处理措施降低风险、对于Ⅱ级和Ⅲ级风险是不愿接受的应该采取专项风险处理措施，加强工程监测、对于Ⅳ级风险可以接受的实施常规工程监测。

表1 工程风险分级

2.2 风险控制实施

实施风险控制工作主要是结合规范、规定和工程实际，对工程风险进行识别、估计、分级并提出风险控制措施。在分析工程资料和现场踏勘的基础上，针对风险评估对象全面识别可能存在的风险因素及导致的风险事件并编制风险清单。在风险分析的基础上，采用检查表、专家调查、工程类比、事故树和归纳等方法进行风险识别。风险估计是通过建立合理、简洁和可操作的风险估计模型，采用适当的估计方法，估计风险事件发生的可能性及风险损失。风险估计可采用专家评议、专家调查、工程类比、事故树、概率统计、风险矩阵、层次分析、模糊综合评判、敏感性分析等方法。工程风险分级应在风险识别和估计的基础上，对各类风险事件发生的可能性和风险损失等级进行判断，根据工程风险等级标准进行等级划分并编制风险分级清单。根据不同等级的工程风险应当按照风险接受准则，结合工程实际提出风险控制措施。风险控制措施应当包括设计方案调整优化、工程监测实施、施工风险控制措施、风险分级管理策略等内容。通过以上一系列的工作，达到风险控制的目地，从而规避风险或减少风险损失。见图1。

2.3 基坑工程主要风险

利用以上介绍的风险分析和管理办法，根据基坑支护特点、地质水文条件、开挖方法及基坑周边状况分析，基坑开挖过程中可能存在的主要风险因素和可能导致的风险事件主要有以下几方面。

1）在围护结构施工期间的质量隐患和开挖过程减少必要的工序，导致围护结构渗漏水风险，影响基坑和周边环境的安全，主要风险因素有：地下连续墙刷壁工序监控不严格，造成接缝夹泥、孔洞、夹杂物；地下连续墙浇筑过程中断时间过长，形成墙体缺陷引发渗漏水；未遵循“先探后挖”原则开挖，对渗漏水点未提前探明提前采取处理措施；地下连续墙缺陷处理不及时，长时间暴露，造成地下水流失。

2）对地质环境认识和处理不足，施工技术措施不到位，导致基坑底部涌水流砂、管涌和周边地层建筑物变形破坏，主要因素如：降水井布置不合理，未采取控制承压水的措施；未按需降水或降水水位控制不合理，造成周边地层水头损失过大；基坑内勘探孔未注浆处理，形成管涌；基坑开挖到底后，未对基底进行快速封闭，暴露时间过长；基底表面水体未及时抽排，土层泡水软化等。

3）工序安排不合理和安全质量把控不严，导致基坑支护体系失稳，甚至造成基坑的坍塌，主要的风险因素有：开挖工序安排不合理，未分层开挖，造成基坑内土体失稳；未遵循“先撑后挖”和“时空效应”的原则，支撑架设不及时；钢支撑的数量或型号不符合设计要求，内部支撑力不足；钢支撑接头连接不牢或钢支撑与墙体连接不符合强制要求，支撑失稳脱落；钢支撑预加轴力不足，损失轴力补加不及时，造成地下连续墙变形过大。

4）在基坑开挖过程中，风险控制措施和监测信息化施工未全面落实，造成周边地表沉降，建（构）筑物及管线沉降变形，发生破坏。工程实施前对周边建筑物的评估不足，对其抵抗变形的能力不足；临近建筑物监测点布置不合理或监测点损坏缺失，造成监测信息失真或不足；未按需降水，随意抽排深层地下水，造成周边环境变形过大。

图1 工程风险控制流程

3 基坑渗漏水应急处置

3.1 遵循“先探后挖”的施工原则

在开挖工作面先沿围护结构周边用机械开挖一道边沟，边沟距离墙边0.5～1.0 m；再由机械开挖探沟中向墙缝位置人工挖探，探沟深2.5～3 m，（视分层开挖厚度、地质情况，采取分步开挖），每层探挖深度至分层开挖面下0.5 m（基底层至机械开挖面下0.3 m），探挖沟槽静置24 h无水渗出放可开挖。见图2。

图2 基坑探挖

3.2 渗漏水处理

1）轻微漏水，无明显压力。墙缝或墙体出现轻微渗流情况，不具备明显水压力，可以用聚氨酯进行处理或对渗漏位置墙身进行适当剔凿，利用双快水泥进行抹面封闭。在基坑开挖过程中加强巡视，及时发现及时处理，避免扩大。

2）漏水较严重。漏水（含泥砂）严重，明显带有压力，周边无建（构）物，此类情况前期以堵为主。漏水后应立即启动应急预案，组织险情处置。如5 h内不能有效处置，应立即回填处理，同时采用注浆等手段加固，验证完毕不在漏水方可恢复开挖。

3）地下连续墙孔洞造成的漏水。基坑开挖过程中，因地下连续墙较大孔洞造成的漏水，无论周边有无建（构）筑物，出现漏水险情后第一时间内回填，同时采用注浆等手段加固，验证完毕不再漏水方可恢复开挖。

4）地下连续墙墙缝封堵。当地下连续墙接缝出现较大变形，地下连续墙接缝变大时，采用钢板进行封堵。

3.3 其他应急处置措施

3.3.1 基坑支护体系变形

1）当支护结构变形超过允许值，但比较小时，应及时对变形部分加密内支撑并增加监测频率。

2）当支护结构变形过大，有失稳前兆时，可立即在基坑与坑壁之间加设斜撑来稳固。

3）当支护结构嵌固深度不足，使支护内倾或踢脚失稳，应立即停止土方开挖并回填土反压，采取加固措施后再继续开挖。

4）当坑边土体严重变形且变形速率持续增加时，应视为基坑整体滑移失稳的前兆，应立即采用砂包或其他材料回填基坑，待基坑稳定后再作妥善处理。

3.3.2.基坑外地面下沉或管道变形

如超过允许值相当大，造成地面或道路下陷、建筑物严重倾斜、管线断裂时，应立即停止基坑开挖，关闭该段管线阀门，支撑加固建筑物并用麻袋或粘土阻塞夯实再加混凝土封砌渗漏和用水泥浆液，化学浆液等材料处理砂及水的渗漏。

4 结语

在软土地区基坑开挖过程中在地下水影响下将引起周边的地层整个应力场的改变，因此基坑工程是一项系统的、高风险工程。在基坑施工过程中对风险控制要高度重视，结合科学的风险控制方法，树立“预盼式”的风险控制理念，准备必要的应急物资，采取及时有效的应急处置措施，可以最大限度地较少事故的发生，有效控制风险的升级，将风险事故的损失降至最低。