摘要:深基坑支護工程是高層建筑基礎(chǔ)工程施工中的難點和重點。它的成敗不僅對工程的造價、質(zhì)量和工期有著重大的影響。而且更對周圍環(huán)境有著不可忽視的影響 因此,在施工中遵循有關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求,狠抓事故隱患管理工作,加強安全教育,重視安全檢查等工作,是實現(xiàn)深基坑安全生產(chǎn)工作的根本。
關(guān)鍵詞:深基坑;安全質(zhì)量;事故原因
一、深基坑工程施工的特點
1基坑距離周邊建筑越來越近
由于城市的改造與開發(fā),基坑四周往往緊貼各種重要的建筑物,如軌道交通設(shè)施、地下管線、隧道、天然地基民宅、大型建筑物等,設(shè)計或施工不當(dāng),均會對周邊建筑造成不利影響。
2深基坑工程越來越深
隨著地下空間的開發(fā)利用,基坑越來越深,對設(shè)計理論與施工技術(shù)都提出的更難的要求。
3 基坑規(guī)模與尺寸越來越大
工程基坑面積規(guī)模與尺寸達幾萬平方米,這類基坑在支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工中,特別是支撐系統(tǒng)的布置、圍護墻的位移及坑底隆起的控制均有相當(dāng)?shù)碾y度。
4施工場地越來越緊湊
市區(qū)大規(guī)模的改造與開發(fā),其中不少以土地出讓形式吸引外資、內(nèi)資開發(fā),為充分利用土地資源,常要求建筑物地下室做足紅線。場地可用空間狹小大大的增加了施工難度,這必須通過有效的資源整合才能順利實現(xiàn)。
二、深基坑工程安全質(zhì)量問題
深基坑工程安全質(zhì)量問題類型很多,成因也較為復(fù)雜。在水土壓力作用下,支護結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞,支護結(jié)構(gòu)型式不同,破壞形式也有差異。滲流可能引起流土、流砂、突涌,造成破壞。圍護結(jié)構(gòu)變形過大及地下水流失,引起周圍建筑物及地下管線破壞也屬基坑工程事故。粗略地劃分,深基坑工程事故形式可分為以下三類:
1基坑周邊環(huán)境破壞
在深基坑工程施工過程中,會對周圍土體有不同程度的擾動,一個重要影響表現(xiàn)為引起周圍地表不均勻下沉,從而影響周圍建筑、構(gòu)筑物及地下管線的正常使用,嚴重的造成工程事故。引起周圍地表沉降的因素大體有:基坑墻體變位;基坑回彈、隆起;井點降水引起的地層固結(jié);抽水造成砂土損失、管涌流砂等。因此如何預(yù)測和減小施工引起的地面沉降已成為深基坑工程界亟需解決的難點問題。
2深基坑支護體系破壞
①基坑圍護體系折斷
圍護體系折斷主要是由于施工搶進度,超量挖土,支撐架設(shè)跟不上,是圍護體系缺少大量設(shè)計上必須的支撐,或者由于施工單位不按圖施工,抱僥幸心理,少加支撐,致使圍護體系應(yīng)力過大而折斷或支撐軸力過大而破壞或產(chǎn)生大變形。
②基坑圍護體整體失穩(wěn)
深基坑開挖后,土體沿圍護墻體下形成的圓弧滑面或軟弱夾層發(fā)生整體滑動失穩(wěn)的破壞。
③基坑圍護踢腳破壞
由于深基坑圍護墻體插入基坑底部深度較小,同時由于底部土體強度較低,從而發(fā)生圍護墻底向基坑內(nèi)發(fā)生較大的“踢腳”變形,同時引起坑內(nèi)土體隆起。
④坑內(nèi)滑坡導(dǎo)致基坑內(nèi)撐失穩(wěn)
在長條形深基坑內(nèi)區(qū)放坡挖土?xí)r,由于放坡較陡、降雨或其他原因引起的滑坡可能沖毀基坑內(nèi)先期施工的支撐及立柱,導(dǎo)致基坑破壞。
3土體滲透破壞
①基坑壁流土破壞
在飽和含水地層(特別是有砂層、粉砂層或者其他的夾層等透水性較好的地層),由于圍護墻的止水效果不好或止水結(jié)構(gòu)失效,致使大量的水夾帶砂粒涌入基坑,嚴重的水土流失會造成地面塌陷。
②基坑底突涌破壞
由于對承壓水的降水不當(dāng),在隔水層中開挖基坑時,當(dāng)基底以下承壓含水層的水頭壓力沖破基坑底部土層,將導(dǎo)致坑底突涌破壞。③基坑底管涌破壞
在砂層或粉砂底層中開挖基坑時,在不打井點或井點失效后,會產(chǎn)生冒水翻砂(即管涌),嚴重時會導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。
以上深基坑工程安全質(zhì)量問題,只是從某一種形式上表現(xiàn)了基坑破壞,實際上深基坑工程事故發(fā)生的原因往往是多方面的,具有復(fù)雜性,深基坑工程事故的表現(xiàn)形式往往具有多樣性。
三、深基坑工程實例分析
1工程基本情況
某城市廣場項目基坑周長約340米,原設(shè)計地下室4層,基坑開挖深度為17米。該基坑?xùn)|側(cè)為江南大道,隧道結(jié)構(gòu)邊緣與本基坑?xùn)|側(cè)支護結(jié)構(gòu)距離為5.7米;基坑西側(cè)、北側(cè)鄰近河涌,北面河涌范圍為22米寬的渠箱;基坑南側(cè)東部距離賓館20米。由于本工程巖層埋深較淺,因此,原設(shè)計支護方案如下:
基坑?xùn)|側(cè)、基坑南側(cè)偏東34米、北側(cè)偏東30米范圍內(nèi),上部5.2米采用噴錨支護方案,下部采用挖孔樁結(jié)合鋼管內(nèi)支撐的方案,挖孔樁底標(biāo)高為▽—20.0米?;游鱾?cè)上部采用挖孔樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索方案,下部采用噴錨支護方案。 基坑南側(cè)、北側(cè)的剩余部分,采用噴錨支護方案。后由于±0.00標(biāo)高調(diào)整,后實際基坑開挖深度調(diào)整為15.3米。
2事故影響
7月21日,在該項目深基坑工程發(fā)生滑坡,導(dǎo)致三人死亡,4人受傷,賓館倒塌,多加商鋪失火被焚,一棟7層居民樓受損,三棟居民被迫轉(zhuǎn)移。
3事故原因分析
(1)本基坑原設(shè)計深度只有10.2米,而實際開挖深度為13.3米,超深3.1米,造成原支護樁成為吊腳樁,盡管后來設(shè)計有所變更,但對已施工的圍護樁和錨索等構(gòu)件已無法調(diào)整,成為隱患。
(2)從地質(zhì)勘察資料反應(yīng)和實際開挖揭露,南邊地層向坑內(nèi)傾斜,并存在軟弱透水夾層,隨著開挖深度增大,導(dǎo)致深部滑動。
(3)本基坑施工時間長達2年9個月,基坑暴露時間大大超過臨時支護為一年的時間,導(dǎo)致開挖地層的軟化滲透水和已施工構(gòu)件的銹蝕和錨索預(yù)應(yīng)力的損失,強度降低,甚至失效。
(4)事故發(fā)生前在南邊坑頂因施工而造成東段嚴重超載,成為了基坑滑坡的導(dǎo)火線。
(5)從施工紀要和現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析,在基坑滑坡前已有明顯預(yù)兆,但沒有引起應(yīng)有的重視,更沒有采取針對性的措施,也是導(dǎo)致事故的原因之一。
4深基坑工程施工中安全控制的要點
(1)設(shè)計、施工安全性報告控制:初步設(shè)計階段施工單位應(yīng)制定深基坑設(shè)計、施工安全性報告。安全性報告應(yīng)通過專家評審。
(2)支護結(jié)構(gòu)和土體加固工程施工安全質(zhì)量控制:地下連續(xù)墻、SMW工法、鋼或混凝土支撐等基坑支護結(jié)構(gòu)和土體加固施工中涉及安全性能的重要工序的施工質(zhì)量應(yīng)滿足法規(guī)標(biāo)準和設(shè)計要求。
(3)安全管理人員監(jiān)管:作業(yè)時,施工單位專職安全生產(chǎn)管理人員應(yīng)在現(xiàn)場進行管理。
(4)基坑臨邊防護:基坑四周、操作平臺等臨邊處應(yīng)設(shè)置防護欄桿,應(yīng)牢固可靠。
(5)立體交叉作業(yè)控制:當(dāng)應(yīng)用土代模澆筑混凝土支撐,支撐下的土方開挖后,施工單位應(yīng)及時清除支撐下粘結(jié)的土石。上下層立體交叉作業(yè)時,應(yīng)設(shè)置隔離設(shè)施。
(6)施工進度控制:施工單位報送的進度計劃應(yīng)滿足基坑安全性要求。
5經(jīng)驗與總結(jié)分析
(1)對深基坑工程特點應(yīng)有深刻的認識,基坑工程時空效應(yīng)強,環(huán)境效應(yīng)明顯,挖土順序、挖土速度和支撐速度對基坑圍護體系受力和穩(wěn)定性具有很大影響。施工應(yīng)嚴格按經(jīng)審查的施工組織設(shè)計進行。應(yīng)及時安裝支撐(鋼支撐),及時分段分塊澆筑墊層和底板,嚴禁超挖。深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)方便施工,深基坑工程施工應(yīng)有合理工期。
(2)基坑工程不確定因素多,應(yīng)實施信息化施工
監(jiān)測點設(shè)置應(yīng)符合規(guī)范和設(shè)計要求。監(jiān)測單位應(yīng)認識科學(xué)測試,及時如實報告各項監(jiān)測數(shù)據(jù)。項目各方要重視基坑的監(jiān)測工作,通過監(jiān)測施工過程中的土體位移、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力等指標(biāo)的變化,及時發(fā)現(xiàn)隱患,采取相應(yīng)的補救措施,確?;影踩?/p>
(3)有多道內(nèi)支撐的基坑圍護體系應(yīng)加強支撐體系整體穩(wěn)定性
考慮到基坑工程施工中,第一道支撐可能產(chǎn)生拉應(yīng)力,建議第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐。對鋼支撐體系應(yīng)改進鋼支撐節(jié)點連接型式,加強節(jié)點構(gòu)造措施,確保連接節(jié)點滿足強度及剛度要求。施工過程中應(yīng)合理施加鋼管支撐預(yù)應(yīng)力。應(yīng)明確鋼支撐的質(zhì)量檢查及安裝驗收要求,加強對檢查和驗收工作的監(jiān)督管理。
(4)巖土工程穩(wěn)定分析中,要合理選用分析方法
抗剪強度指標(biāo)的選用,與其測定方法、安全系數(shù)的確定要協(xié)調(diào)一致。在土工參數(shù)選用時應(yīng)綜合判斷,并結(jié)合地區(qū)工程經(jīng)驗,合理選用。