谈建筑基坑支护结构异常应急措施

谷 大 志

(太原市安全生产信息调度中心，山西 太原 030012)

0 引言

随着我国城镇化进程的加快，城市中高层建筑不断涌现，超高层建筑也越来越多，施工过程中开挖的基坑也越来越深。同时，现有的施工场地周边的环境都比较复杂，通常在基坑开挖深度3倍的范围之内均有既有建筑物或者城市道路。

由于基坑工程是一个相对复杂的系统工程，它涉及的学科较多，包括土力学、基础工程、结构力学、原位测试等多门学科，所以基坑工程的施工往往伴随着风险，在施工过程中或多或少都会对周边建筑物和道路产生影响。基坑开挖的过程实际上是一个应力释放的过程，基坑侧壁土压力的卸载使原来处于静态的土体失去应力平衡，发生了应力状态变化。由于应力状态发生变化，导致基坑工程的支护结构也会相应发生一定的变形。当变形量处于规范允许范围之内时，可进行正常的施工作业；但是当变形量超过允许范围或者出现异常时，则必须立即停止施工，并且采取有效的应急措施，防止变形的进一步扩大，危及人员的安全。

1 工程案例

项目一包括两栋高层建筑及地库，基坑尺寸为160 m×73 m，基坑开挖深度7.5 m～12.5 m。根据拟建建筑的要求和现场的地质勘察情况，同时考虑施工对周边既有建筑物和道路的影响，决定采用双排桩和桩锚结合的方式进行基坑支护，采用三轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕。施工单位在基坑开挖过程中，按照设计图纸的要求，分层分段开挖，整个过程中并未出现违规行为。

但在基坑即将开挖到基底的时候，基坑东北角及东侧顶部土体突然出现开裂，周边地表也出现了开裂和塌陷的现象，此异常情况引起了各方高度重视。第三方基坑监测单位及时对该项目进行了加密监测，根据监测数据的变化情况随时调整监测频率，变形量较大时，监测频率一度达到了每隔3 h～6 h进行一次监测。根据监测数据，支护结构的变形量确实存在突然增大的现象，基坑顶部水平位移的变化速率最大时达到每隔6 h变形2 mm的程度。变形量最大点的部分监测数据见表1。

现场情况见图1，图2。

表1 项目一部分监测数据

项目二为某条拟建道路的地道部分，基坑开挖深度为7.5 m～10.5 m。该项目基坑支护范围内主要为高灵敏度饱和粉质黏土，当受到扰动、荷载增加、浸水时，黏土的结构极易被破坏，土的强度明显降低，压缩性明显增大。为保证该项目的正常施工，基坑支护采用了钢筋混凝土灌注桩加1道(或2道)预应力锚索支护方式，三轴水泥土搅拌桩止水帷幕。

在施工过程中，第三方基坑监测单位密切关注基坑的变形情况，根据监测数据，发现在锚索的施工，支护桩的施工以及土方的开挖过程中，基坑侧壁的位移量发生了明显的增大，最大变化速率达到30 mm/d。变形量最大点的部分监测数据见表2。

表2 项目二部分监测数据

现场情况见图3。

图3中的粗黑线为冠梁的初始位置，图中显示出冠梁已发生严重的挠度变形。

2 理论计算与现场施工存在差异的原因

在上述两个工程实例中，施工单位都按照“基坑支护设计文件”完成了支护的施工，施工过程中也并未出现超挖等违反施工安全规程的行为，但仍然出现了地表开裂、下沉和变形量过大等异常情况。

由此可见，基坑支护的设计理论与现场的实际情况存在差异。一方面原因是勘察人员的技术水平良莠不齐，勘察设备不够先进等原因，导致地质勘察所获得的数据不能准确代表岩土层的全面情况；另一方面，岩土工程设计理论和依据仍不完善，各个区域的地质条件有所差异，对不同地质条件的区域采用同一个本构模型，或者使用相同的假定参数都会造成理论计算与实际情况产生误差。

3 异常情况后的应急措施

正是由于理论计算与现场实际情况有所差异，所以即便是严格按照“基坑支护设计文件”进行施工，同时在施工过程中严格执行安全生产的规定和要求，也难免会出现基坑位移变形较大，基坑顶部及周边环境出现异常等情况。为了保证基坑工程的正常进行，人员、财产安全不受损失，对每个基坑工程都应该制定应急预案，在发生危险和异常的时候，能够及时地采取应急措施。

应急措施应包括以下几个方面：

1)施工单位的项目部成立以项目经理为第一责任人的应急领导小组，其下设各部门相应的抢险队，各抢险队员由项目经理部挑选各部门有责任心的人参加。应急领导小组成员和抢险队成员的通讯应保持全天候开通，随时准备应对突发状况的发生。一旦出现险情，应急小组人员立即就位，各负其责，排除险情。

2)根据本工程的具体情况，针对基坑围护桩施工、开挖、支撑架设和拆除等工序，提前对可能出现的险情制定有针对性的应急预案，要求全面、仔细，保证万一出现险情时能及时顺利启动。同时，应急预案中要做好相应的应急机械、人员队伍、材料物资等方面的安排与储备。

3)根据制定的应急预案，预备应急物资。应急物资除了准备一定数量的水泥、型钢等抢险物资外，还应在现场准备钻机、注浆机、挖机等设备，并落实好具体操作人员。一旦发现基坑有渗漏水现象，要做到能够及时封堵；若发现基坑位移变形过大，要及时采取临时支撑措施，必要时在围护结构与周边建筑之间进行注浆加固，甚至立即进行基坑的回填。

4)应急预案要事先进行安全演练，确保完善有效。同时应急领导小组要和周边医院、消防等部门建立有效的联系，确保出现人员受伤的情况时能够及时得到救助。

5)在基坑工程正式施工前，应对施工区域内的电缆、电线和各种管道进行详细调查，并作出明确标记，施工中注意避让和保护，防止损坏。基坑四周地面设截水沟，截排地表水，防止地表水进入已经开挖的基坑。

上述两个工程实例中，在基坑出现异常时，施工单位根据提前制定的应急预案，及时采取应急措施对出现险情的部位进行加固处理。根据第三方的监测数据，在采取应急措施后，基坑变形速率开始显著减小，周边地表的裂缝也没有再发生明显的变化。

图4为基坑坡顶发生较大变形后，施工单位紧急采取砂袋反压和斜撑支顶的方式对基坑侧壁进行处理，同时在坡顶挖走一定量的土体，减小支护结构的侧压力。图5为变形稳定后，施工单位用混凝土逐步将临时支护材料替换。图6为施工单位采取坡顶土方卸载的方式进行紧急处理。

4 结语

随着城市建设的需要，基坑开挖的深度也越来越深，对周边环境的影响也越来越大，所以制定应急预案，确保其合理、有效是保证基坑工程安全施工的一道必不可少的“防线”。在基坑施工过程中，对异常情况一定要及时记录、上报，结合监测数据综合进行判断，一旦发现有异常的变形和表现，要及时采取应急措施，保证人员财产安全。