明挖深基坑施工应急处置及预防管理

崔光财，周 李

（中交四航局第六工程有限公司 广东珠海519000）

1 软土地区深基坑施工安全概念

随着城市建设的进一步发展，城市地下基础设施的建设越来越多，如地下道路、下穿隧道、综合管廊、地下停车场和地铁等，相应带来了一系列的深基坑安全生产问题，近年来基坑生产事故时有发生，对工程建设、社会经济、民生安全等造成了不同程度的不良影响。为强化深基坑安全生产管理，住房和城乡建设部在2018 年明确将开挖深度大于等于5 m 的深基坑定性为超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，并要求专项施工方案中将应急处置措施作为主要内容［1］。

珠三角地区以软土地层为主，浅层主要为淤泥或淤泥质土层，层厚可达30 m。城市明挖深基坑深度一般在5～18 m，即整个基坑处于软弱地层中。而淤泥和淤泥质土具有高压缩性、高含水量、低强度、韧性低等特性，土体抗侧力极低，加大了深基坑的安全稳定风险。因而对于粤港澳大湾区的城市地下基础设施建设，项目施工管理者有必要更加重视深基坑施工的应急处置管理。针对深基坑的具体地质和周边环境情况，联系设计和勘察，在开工建设前对深基坑基坑施工的应急处置管理进行全面系统分析，制订好深基坑应急对策，落实好深基坑施工的安全预防措施。

2 典型案例分析

2.1 案例1

中山市某新建建筑地下室开挖深度8.4 m，采用4.5 m 放坡+3.9 m 悬臂支 护形式。2019 年9 月 开挖至7 m深度时出现围护结构变形，暂停施工后，10月放坡面发生滑坡、支护结构内倾（见图1）。事故发生后，采取了坡顶卸载、坑内回填措施，有效遏制了事故的进一步扩大，未造成人员伤亡。经事故调查分析，造成事故发生的主要直接原因为围护结构强度不足，放坡面坡比偏大，造成支护体系失稳。

图1 中山市某基坑滑坡现场Fig.1 Landslide Site of a Foundation Pit in Zhongshan City

2.2 案例2

珠海市某地下隧道设计开挖深度20.7 m，布置有5 层支撑。2012 年7 月开挖至约18.0 m 深度时发生变形，并引发局部坍塌（见图2）。坍塌后施工方及时采取坑内回填措施，避免了事故的恶化，未造成人员伤亡。经事故调查分析，造成事故发生的主要直接原因为开挖速率过快，支撑安装严重滞后，按施工要求仅允许超挖0.5 m，而施工开挖至18.0 m深度时欠缺第4、第5道2层支撑的安装。

图2 珠海市某基坑坍塌现场Fig.2 Collapse Site of a Foundation Pit in Zhuhai City

2.3 案例3

中山市某地下道路设计开挖深度13.8 m，2020 年4 月开挖至13.5 m 深度时坑底发生突涌，夹带少部分泥沙（见图3）。发现涌水后，施工方立即使用沙袋压住涌水点，并在冒水口下进行水玻璃注浆，及时止住突涌，未造成人员伤亡和经济损失。经过分析，发现该处坑地下有1 m 厚夹砂层距离坑底不足2 m，开挖过程中扰动了该处土体引起突涌是该事件发生的直接原因。而在施工部署中，未有降水措施才是间接发生突涌的原因。

图3 中山市某基坑突涌现场Fig.3 Surge Site of a Foundation Pit in Zhongshan City

3 深基坑常见事故原因分析

3.1 支护体系自身强度不足

软土地区深基坑支护体系由围护结构、基底加固、支撑或锚杆系统组成［2］，直接关乎着基坑的安全。如果支护体系出现强度不足，小则地面变形开裂、周边建筑物沉降，大则基坑坍塌、周边地表沉陷。支护体系强度不足产生的主要原因有两方面：一方面各项工艺的质量把控不严，如围护结构桩长不够、桩体水泥掺量不达标、支撑或锚杆预加应力不足、坑内被动土加固效果欠缺等；另一方面主要是支护体系中的主要构件材料特性因不同原因未能发挥，如混凝土结构的龄期不足导致强度不足，钢筋或钢构件接头位置在同一断面上导致产生截面突变，围楞填缝不充分导致围护结构受力不均匀等

3.2 土方开挖速度过快，未及时加撑、加锚或封底

明挖深基坑开挖过程造成基坑支护体系内外侧荷载平衡被打破，支护体系在外侧土压力的作用下发生变形，开挖速率过快将造成内侧卸载加剧，使得外侧土体深层位移加快，极易突破监测变形报警值。若此时未能及时安装支撑或施做锚杆［3］，将可能造成变形进一步加大，甚至突破支护结构强度极限，导致基坑位移沉降失控，从而酿成不良事故的发生。开挖至基底后，不能在一定期限内进行底板浇筑，基底受施工条件制约，容易出现积水泡水等现象，使得支护结构内侧卸载，导致支护体系内外荷载不平衡，可能出现基坑坍塌事故。

3.3 降水、截水或防排水不当

在地下水位较高的地区，采用坑内降水布置时，如果降水过量，容易导致坑内外水位差大于坑底土体的浮密度，从而产生坑底管涌、突涌现象，处理不当会直接威胁到基坑。采用坑外降水时，如果降水不足，一旦截水帷幕出现质量缺陷，基坑外部水压就会引发坑壁渗流、流沙情况；降水过量，由于降水漏斗曲线的作用，严重时会导致基坑周围建筑物和道路不均匀沉降、开裂甚至破坏。

深基坑施工时间跨度长，基坑顶面防护不到位［4］，雨季时会常出现雨水大量下渗，使得坑外土粘聚力和内摩擦角减少［5］，锚杆锚固力降低，土体侧压力增大，支护结构产生变形，从而导致基坑垮塌。如果坡顶截水沟设置不到位，雨季不仅基坑内部集水，坡顶两侧也会形成汇水流入基坑，此时不及时抽水，轻者坑内土体、基底软化，发生滑坡，严重者软化围护结构内侧土体，导致基坑围护体系产生踢脚现象。

4 应急处置对策

针对明挖深基坑施工中常出现的事故，应制定针对性应急处置对策。按照事故类别和原因简要总结为以下5点：

⑴由于支护体系强度不足引起的围护结构失稳，在变形变化报警时，就应暂缓基坑开挖，限制坑顶周边荷载。有支撑设计的增补支撑，采用放坡开挖、悬臂支护或锚杆设计的可以对坑外土体进行加固。如果变形仍然呈现失稳趋势，应进行坡顶土方挖除以卸载，必要时对坑内采取回填处理［6］。

⑵由于支护体系强度不足已经发生坍塌的深基坑，应立即疏散作业人员，设置防护隔离带，对发生坍塌的位置进行土方回填，并清理基坑周边的土方进行卸载。如果已造成人员伤亡，第一时间扒土对被困人员进行搜救；其次，及时对上部土体进行临时支撑，防止再次出现坍塌。

⑶由于开挖速度过快、未及时安装支撑或锚杆产生的监测异常，立即减缓开挖速率、及时加撑加锚能够起到良好的效果［7］。对于已开挖至坑底的深基坑，可以采取坑内加固，视情况加快垫层施工。如果已经产生较大的变形，应参照支护体系强度不足的措施进行处置。

⑷由于降水不当造成的坑底突涌、管涌或坑壁渗流、流沙情况，采用沙袋或钢板对涌水点进行及时封堵的同时使用导流管引流，并在渗透处进行水玻璃或水泥浆注浆固结［8］。如果尚未开挖至基底，需增补降水井，如果已开挖至基底，及时完善坑底临时排水设施，涌水得到控制后加快垫层施工。

⑸由于截排水不当造成的坑内土体软化产生滑坡时，及时清理土方，增加排水措施。造成基底土体软化从而导致围护体系踢脚时，应对深基坑采取加撑、硬底化处理。如果因为地表降水下渗导致锚杆锚固力降低，则应对锚固区进行注浆加固，支护结构变形严重时应及时进行坑外卸载和坑内回填。

5 针对性预防措施

根据深基坑常见事故原因，必须要将事故扼杀在发生前，以保证深基坑施工的人员和财产安全。

⑴加强支护和降排水体系质量控制，做到4 个“严把”：严把围护结构的长度、厚度参数；严把支撑的预加力、锚固系统锚固长度指标；严把被动加固区、止水帷幕的成桩效果；严把坡面防护、降水排水的标准。

⑵强化深基坑工序施工过程管理，做好4 个“及时”：及时进行支撑、锚杆安装，提高支护系统可靠性；及时进行基坑封底，强化深基坑整体稳定性；及时完成深基坑抽排水工作［1］，避免深基坑土质因泡水出现软化；及时完成地下结构施工以便回填，缩短深基坑暴露期。

⑶ 提高施工现场综合管理水平，坚持5 个“落实”：落实土方开挖遵循分层、分段、限时、限高和对撑［3］，保证基坑卸载有序进行；落实深基坑临边荷载限制，控制支护系统外加力；落实技术交底和安全教育，提升作业人员安全意识；落实质量检验验收制，保障支护结构系统稳定可靠；落实深基坑监测制，确保深基坑变形沉降数据可控［10］。

6 结语

明挖深基坑属于超过一定规模的危险性较大的工程，尤其是城市明挖深基坑，周边环境情况特别复杂，社会影响十分巨大。而且深基坑施工技术难度较大，易发生事故，所以须引起足够的重视。

负责施工的企业和管理人员，应增强自身的安全质量责任意识，熟悉深基坑常见事故，分析和评估各项风险。针对项目具体情况做好预防措施，制定应急处置对策。施工过程中落实好各项管理要求，关注深基坑及周边构筑物的变形沉降情况，及时发现问题处理问题，才能将深基坑事故对社会财产和人民安全的威胁降到最低。