秦 敏

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇南京 210031)

近幾年隨著城市的發(fā)展，城市空間的擴充，地上高層建筑物和地下空間的開發(fā)利用逐步擴大，深基坑工程也進一步發(fā)展起來。深基坑工程是指包括基坑開挖，降水和支護結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工與檢測在內(nèi)的總稱。深基坑工程綜合性強，涉及范圍廣，隨著深基坑工程規(guī)模和難度的擴大，危險系數(shù)上升，安全事故頻發(fā)，對周邊環(huán)境乃至人身財產(chǎn)安全都造成了很大的影響，引起了社會的廣泛關(guān)注和工程人員逐步的重視。

1 案例介紹

2012年11月在南京某毗鄰地鐵三號線施工工地的交通要道上，一輛載有十多名乘客的公交車被塌陷的路面卡了一下，隨后整個路面繼續(xù)塌陷，且愈加嚴(yán)重，直至公交車大半個身子陷入地面以下，情況危急。雖然相關(guān)責(zé)任單位和責(zé)任人立即采取了措施，沒有造成人員的傷亡，但是整個路段車道封閉，途經(jīng)的汽車全部繞道行駛，給道路交通帶來了不便，也給社會帶來了不良的影響。此次事故地點基坑長16 m，寬18 m，深23 m。

2 初步情況分析

基坑開挖事故的影響因素與基坑的開挖深度，土質(zhì)因素，地下水位，相連建筑物和地下荷載有關(guān)。初步分析，南京有青溪、運瀆、城壕等多條古河道支流，占整個城區(qū)的2/5。而此次南京塌陷路段即地鐵三號線施工現(xiàn)場旁，臨近兩條古河道即清溪和城壕舊址，而古河道舊址屬于流沙地質(zhì)，地形低平，地層為中密粉細(xì)沙，因此事故發(fā)生地所處的施工環(huán)境較為復(fù)雜，易造成水土流失，導(dǎo)致沉降。事故發(fā)生后，官方在第一時間也作出了解釋，南京地鐵建設(shè)公司陳志寧副總經(jīng)理表示事故原因是地鐵三號線施工引發(fā)涌水涌沙所致。南京地鐵建設(shè)指揮部表示地鐵三號線施工過程中，開挖基坑導(dǎo)致周邊水土平衡被打破，流沙地質(zhì)區(qū)出現(xiàn)空洞，在公交車重壓之下緩慢塌陷。

3 基坑工程事故的因素分析

3.1 外部環(huán)境因素

南京位于長三角地區(qū)，降水充沛，溫暖濕潤，且該地區(qū)又位于長江邊，有近3/4的地域位于長江及秦淮河古河道漫灘區(qū)，地層軟弱，工程地質(zhì)條件相對復(fù)雜。由于施工地點處于秦淮古河道，富含水和沙，沉壓性大，當(dāng)時正在進行混凝土墊層施工時，與2號線連接處出現(xiàn)涌水涌沙，出現(xiàn)塌陷地層上部以粘性土為主，下部以砂，礫石層為主。當(dāng)基坑底為厚度不大的粘性土，承壓含水砂層中的地下水會沖破粘性土層而產(chǎn)生突涌現(xiàn)象(即涌水、涌砂)。此次基坑事故的發(fā)生與南京水文地質(zhì)條件有密不可分的關(guān)系。

3.2 基坑邊坡滑移

南京地區(qū)深基坑開挖一般為垂直開挖，邊坡以松軟粘性土為主，在不采取任何有效支護措施的情況下，邊坡易失穩(wěn)而產(chǎn)生滑移或坍塌，有的即使采用支護，由于支護不當(dāng)也容易使邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生滑移。邊坡失穩(wěn)是在外界不利的情況下產(chǎn)生的，會造成土體下滑力的增加或土體抗剪強度的降低。

在建筑稠密地區(qū)施工，或有地下水滲入的基坑，這時候就需要進行基坑支護。而對于深基礎(chǔ)支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計，國內(nèi)外至今尚沒有一種精確的計算方法，多數(shù)是處于探索和探討階段，我國也沒有統(tǒng)一的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［1］，因此為基坑的邊坡滑移埋下了隱患。

3.3 土體的不均勻沉降

南京地區(qū)的地下水位埋藏普遍較淺，由于基坑降水使地下水位降低、有效應(yīng)力增大改變了原有地下水的平衡狀態(tài)，地下水變向基坑內(nèi)流動。一旦土體中的動水壓力超過土體的抗?jié)B能力，則會產(chǎn)生流沙現(xiàn)象，粘性土中就會出現(xiàn)空洞，就會使地基產(chǎn)生了新的、不均勻的壓縮變形。經(jīng)對相鄰建筑物及道路的變形監(jiān)測，這種變形的不均勻程度隨離基坑距離的減小而增大，當(dāng)這種不均勻變形超過了建筑物和路面的承受能力時，就會產(chǎn)生破壞而造成房屋和路面的開裂和下沉［2］。建筑物的地基若產(chǎn)生不均勻沉降，更會危及建筑的安全，造成人員傷亡的潛在威脅。

地下水的過度抽取，不斷拔起的高層建筑物和地鐵施工是造成不均勻沉降的主要原因。高層建筑基坑開挖及施工過程中，應(yīng)避免過于集中排水。此次基坑事故發(fā)生地處于南京的城區(qū)，周圍建筑物相對比較密集，臨近道路和市政地下管道，因而對基坑穩(wěn)定和變形控制提出了較高的要求，造成了不確定因素增加。

4 預(yù)防措施

4.1 要重視周邊環(huán)境對開挖基坑的影響

基坑開挖前要了解好基坑周邊的環(huán)境，氣候情況，土質(zhì)的情況，勘測單位做好詳細(xì)的勘測報告?；娱_挖前施工方要了解周邊建筑物，地下管線分布，道路，車輛等情況，并且采取好相應(yīng)的措施安排?；舆吷系亩演d，以及機具開行等動荷載，雨水，施工用水滲透等因素都會使土體自重應(yīng)力和土體剪應(yīng)力發(fā)生變化，造成開挖基坑的危險系數(shù)的上升。

4.2 采用先進的施工技術(shù)和施工工藝

流沙現(xiàn)象產(chǎn)生原因是由于水在土中滲流所產(chǎn)生的動水壓力對土體作用的結(jié)果。均勻的微小顆粒和松散飽和的土體容易產(chǎn)生流沙現(xiàn)象，但可以采用先進的施工技術(shù)和方法如井點降水法的方式根除流沙現(xiàn)象。井點降水的方法就是利用真空原理，開挖前在基坑四周埋設(shè)一些濾水管，通過不斷抽出地下水使水位下降到坑底以下，預(yù)防地下水涌入坑底，使坑底的土層消除地下水位差引起的壓力，從而防止了坑底的管涌，也可以使土壤固結(jié)，增加地基的承載力。而針對井點降水使周圍土體突然固結(jié)而引起的地面沉降，可適當(dāng)增加抽水井點的數(shù)量，采用回灌井點的方法以防止土體的過量脫水［3］。

針對易發(fā)生涌水涌沙災(zāi)害的施工地區(qū)，工程建設(shè)中應(yīng)有效控制地下水的水力梯度方式發(fā)生管涌和流沙，沿盾構(gòu)掘進工作面，及時采用泥沙或添加劑進行加固止水和路基防滲壓止水的措施［4］。

4.3 建立全面有效的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，做到信息化施工

GB 50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范中規(guī)定開挖深度超過5 m，或開挖深度未超過5 m但現(xiàn)場地質(zhì)情況和周圍環(huán)境復(fù)雜的基坑工程均應(yīng)實施基坑工程監(jiān)測。建筑基坑工程設(shè)計階段應(yīng)由設(shè)計方根據(jù)工程現(xiàn)場及基坑設(shè)計的具體情況，提出基坑工程監(jiān)測的技術(shù)要求，包括監(jiān)測項目、測點位置、監(jiān)測頻率和監(jiān)測報警值等。

南京地鐵在工期啟動了安全監(jiān)測機制，地面、江面和附近建筑物沉降量和速率數(shù)據(jù)會適時出現(xiàn)，一旦地面出現(xiàn)沉降超過控制標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)就會報警，但此次事故并沒有提前發(fā)出預(yù)警，為什么此次監(jiān)測數(shù)據(jù)沒有變化，而突然塌陷，南京地鐵建設(shè)公司陳志寧副總盡力解釋說，由于盾構(gòu)井挖到底層后，底板以下出現(xiàn)突涌，路面以下出現(xiàn)空洞，但是路面有硬殼層并沒有出現(xiàn)下沉，公交車駛?cè)牒?，才突然塌陷。由此可見，在此次的基坑工程中，對監(jiān)測的重視程度和監(jiān)測的范圍深度不夠，缺乏對路面以下及時的監(jiān)控觀測和反饋。而在基坑工程建設(shè)中，風(fēng)險會不斷發(fā)生變化，相關(guān)責(zé)任人必須要通過反復(fù)分析與調(diào)整，做好及時的信息反饋，預(yù)測可能出現(xiàn)的問題，充分考慮可能發(fā)生的隱患，督促風(fēng)險規(guī)避措施的實施，對基坑開挖工程實施全過程全方面的動態(tài)觀測和控制，進一步加強對安全風(fēng)險的控制。

4.4 完善應(yīng)急預(yù)案，防止事態(tài)擴大

深基坑土方開挖工程，應(yīng)針對各種可能出現(xiàn)的不利于基坑安全的情況，制定出及時和完善的現(xiàn)場應(yīng)急搶險預(yù)案，完善基坑開挖搶險技術(shù)，成立應(yīng)急救援小組和建立相關(guān)的責(zé)任制度，一旦出現(xiàn)基坑事故和險情，要根據(jù)“先處理，后施工”的原則，及時進行搶救措施，確?；又車沫h(huán)境安全，防范事故的進一步擴大化。如采用基坑支護帷幕漏水化學(xué)灌漿搶險技術(shù)，具有簡單、快速和有效的特點，是目前基坑漏水涌沙較好的搶險補救方法［5］。

5 結(jié)語

深基坑工程事故是突發(fā)的，造成的后果是影響深遠(yuǎn)且難以很好彌補的，所以這就要求在深基坑方案選擇和設(shè)計階段慎重，保證基坑工程一定的安全系數(shù);在實施階段，施工方必須嚴(yán)格按照圖紙把關(guān)，同時加強相應(yīng)的監(jiān)測與維護工作，做好預(yù)測工作，及時與設(shè)計方溝通，更好地指導(dǎo)下一步施工，同時，對基坑周邊的環(huán)境也要加以重視，確保環(huán)境的最小破壞和財產(chǎn)人身安全。

［1］楊 柳.淺談建筑工程基坑支護存在的問題及預(yù)防［J］.民營科技，2012(5):312.

［2］姜傳黨.南京河西地鐵的環(huán)境工程地質(zhì)問題［J］.山西建筑，2009，35(27):96-97.

［3］趙志縉，應(yīng)惠清.建筑施工［M］.上海:同濟大學(xué)出版社，2013:37-42.

［4］邱祖林.南京地鐵三號線地質(zhì)環(huán)境特征與地質(zhì)災(zāi)害防治［J］.地質(zhì)學(xué)刊，2008，32(4):279-285.

［5］蔣 劍.談深基坑施工對環(huán)境的影響及預(yù)防措施［J］.建筑知識，2013(B08):434-435.