一、深基坑支護(hù)破壞形式及事故案例
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法的通知》規(guī)定：深基坑工程指開挖深度超過5m(含5m)或地下室3層以上(含3層)，或深度雖未超過5m，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的基坑土方開挖、支護(hù)、降水工程。
通常來說，開挖深度超過5m的基坑就能稱為深基坑了，目測這個基坑至少得有幾十米，不知道是多大的工程啊!
2、深基坑工程常見破壞形式
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(hù)結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞，支護(hù)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(hù)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基坑周邊環(huán)境破壞、支護(hù)體系破壞、土體滲透破壞。
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(yán)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。
支護(hù)體系破壞
1)基坑圍護(hù)體系折斷事故
主要是由于施工搶進(jìn)度，超量挖土，支撐架設(shè)跟不上，是圍護(hù)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(hù)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。下圖為2008年蘇州某深基坑事故。
圖為2008年杭州地鐵深基坑施工中地下連續(xù)墻折斷破壞
2011年杭州某深基坑圍護(hù)樁折斷事故
2)基坑圍護(hù)體整體失穩(wěn)事故深基坑開挖后，土體沿圍護(hù)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。下圖為某深基坑圍護(hù)整體失穩(wěn)破壞事故。
3)基坑圍護(hù)踢腳破壞由于深基坑圍護(hù)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(hù)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。下圖為某深基坑發(fā)生“踢腳”破壞。
4)坑內(nèi)滑坡導(dǎo)致基坑內(nèi)撐失穩(wěn)在火車站、地鐵車站等長條形深基坑內(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。下側(cè)兩圖為2009年杭州地鐵1號線鳳起路站坑內(nèi)土體滑坡引起的支撐體系破壞。
二、基坑施工過程控制要點
首先， 結(jié)合設(shè)計方案和施工方案中涉及的關(guān)于基坑圍護(hù)工程中國家或地方控制標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，落實各項施工措施包括圍護(hù)樁墻、止水帷幕、支撐(混凝土或鋼支撐)、挖土流程、降水井的布置和深度等。
其次，注重 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工控制。圍護(hù)工程測量放線，重點控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室外墻的間距;基坑圍護(hù)施工設(shè)備及機具的性能、安全操作;圍護(hù)工程原材檢驗合格;按照圍護(hù)設(shè)計要求進(jìn)行施工控制，保證各項控制指標(biāo)符合設(shè)計要求;同時施工應(yīng)急預(yù)案編制和搶險措施的制定。
第三，土方開挖要在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕強度達(dá)到設(shè)計要求后并具備土方開挖條件時進(jìn)行;嚴(yán)格控制挖土深度、留土坡比、施工順序、出土及運輸口位置及路線、工程樁和水平支撐的狀況，圍護(hù)體系的變形狀況、保證土方開挖的合理進(jìn)度;嚴(yán)禁超挖;坑底可預(yù)留20cm原土采用人工挖以減小擾動;如遇到異常情況，如涌水涌砂、遇到障礙物等，要立即通知業(yè)主及參建單位，并應(yīng)暫停挖土或采取預(yù)定的應(yīng)急方案搶險;對多道支撐的基坑進(jìn)行支撐拆除是，要考慮先設(shè)置臨時換撐，在其達(dá)到強度后再拆除既有支撐;支撐的拆除的方式要更具周邊環(huán)境及工程成品保護(hù)的要求來選擇人工或爆破方式，要確保安全。
第四，基坑降水控制。軟土地區(qū)地下水位往往較高，會涉及潛水、微承壓水和承壓水等不同水文條件，根據(jù)基坑所處地層的透水特性，應(yīng)注意降水和開挖的工序配合。地下水是會影響到土層強度，如存在地下水滲流會增大基坑的危險性;對涉及承壓水層時，可能導(dǎo)致基坑突涌，乃至引起基坑失穩(wěn)破壞;因此有效控制基坑降水是非常重要的。降水施工要合理設(shè)置井點降水的口數(shù)、深度和洞徑大小;涉及潛水降水時應(yīng)先降水后挖土，控制水位位于開挖面以下0.5m以上;當(dāng)涉及承壓水層降水時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計驗算在開挖一定深度后開始降壓抽水，水壓降到安全水位后方能繼續(xù)挖土;應(yīng)通過水位觀測井監(jiān)測水位變化，當(dāng)水位突變時應(yīng)分析原因，同時適時根據(jù)周邊環(huán)境監(jiān)測情況調(diào)整降水措施;當(dāng)涉及坑外承壓水降水時，應(yīng)配備坑外回灌措施;確保降水措施持續(xù)到設(shè)計允許的拆除時間或者持續(xù)到地下室出地面為止;施工挖土中應(yīng)避免挖土機械碰撞降水井，導(dǎo)致降水井失效;施工要備有抽水電源和抽水設(shè)備。
三、基坑施工過程注意事項
1、基坑緊急措施。為防止突發(fā)性事故的發(fā)生，使本工程地下結(jié)構(gòu)施工順利進(jìn)行，將采取以下措施來保證整個基坑和周邊環(huán)境的安全。
2、開挖前，應(yīng)準(zhǔn)備一定數(shù)量的材料和設(shè)備，包括砂袋、鋼管以及錨桿成孔機和注漿機各2-3臺。
3、挖過程中如發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)局部位移較大，已超過許可范圍時，應(yīng)暫時中止挖土，采用鋼管或鋼管索在豎直平面內(nèi)進(jìn)行斜撐，同時在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)卸載，以減少主動土壓力，也可打設(shè)錨桿進(jìn)行加固。
4、當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時，可用鋼管或鋼管索在支撐結(jié)構(gòu)和支撐樁之間進(jìn)行對撐加固。
5、支護(hù)樁間漏水，如漏點不大，則可用導(dǎo)管引流后用早強水泥堵漏或鋼絲網(wǎng)噴射混凝土澆平封堵;當(dāng)水流入量較大時，除采取前述方法外，再結(jié)合坑外局部壓密注漿等措施。
6、基坑開挖至設(shè)計深度后，應(yīng)立即搶險做塊石墊層，并把塊石墊層鋪砌至緊靠支護(hù)樁，如此時支護(hù)樁下部發(fā)生坑內(nèi)位移，應(yīng)立即在坑內(nèi)側(cè)堆土或拋石，并同時在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)卸載，待穩(wěn)定后，可采用打設(shè)錨桿或在坑底進(jìn)行注漿加固。
四、注重環(huán)境影響，加強過程監(jiān)測
基坑監(jiān)測是定量化周邊環(huán)境變形情況觀察的直接措施，同時也是監(jiān)控基坑自身穩(wěn)定性的有效措施�；游恢玫牡刭|(zhì)水文條件、周邊環(huán)境(有無需要保護(hù)的建(構(gòu))筑物、地下管線、地鐵隧道等)，這些因素確定了基坑施工中環(huán)保要求等級�；颖O(jiān)測控制的內(nèi)容應(yīng)結(jié)合基坑周邊環(huán)境情況和基坑的安全等級來綜合確定，控制的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照設(shè)計相關(guān)要求或者周邊環(huán)境中建構(gòu)筑物、管線或者隧道等主管單位的變形要求來控制。
對于軟土地區(qū)的深基坑其基坑監(jiān)測內(nèi)容包括：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平和豎向變形，坑內(nèi)外地下水位、支撐體系的內(nèi)力、坑內(nèi)回彈(立柱沉降)、坑邊地面或道路的沉降、周邊地埋管線的沉降、周邊房屋的沉降和差異沉降、地鐵隧道變形等情況。有條件時可監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的土壓力和水壓力分布等。
基坑監(jiān)測方案中觀測點的數(shù)量、間距和布置位置要滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn);基坑工程監(jiān)測須由專業(yè)的資質(zhì)等級相符的監(jiān)測單位進(jìn)行。監(jiān)測前應(yīng)進(jìn)行兩次初測，確定初始值;基坑開挖期間，應(yīng)確保監(jiān)測頻率與設(shè)計要求或者規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求相一致;定期將監(jiān)測資料反饋給建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工等單位，設(shè)計單位可以根據(jù)監(jiān)測情況進(jìn)行反分析，從而預(yù)估基坑的以后變形情況;監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)為累計變形量和日變形量，當(dāng)超過警戒值時，或出現(xiàn)異常情況時應(yīng)加密觀測次數(shù);在超過警戒值時或者變形速率偏快時，要應(yīng)及時組織相關(guān)參建各方會診解決。
基坑工程是一項涉及多種專業(yè)多家單位共同參與的工程，需要各方的密切配合�；邮┕ぐ踩枰O(shè)計方案合理、施工質(zhì)量保障、施工流程合理、降水措施和監(jiān)測措施同步等多方面協(xié)調(diào)作用。軟土地區(qū)的深基坑，地質(zhì)水文條件和周邊環(huán)境的復(fù)雜性，更加需要流程中涉及各方的合理管理。
基坑監(jiān)測控制
1、基坑工程危險源
對于基坑監(jiān)測來說，只有先了解基坑工程危險源，才能有效地進(jìn)行基坑監(jiān)測�；庸こ讨袘�(yīng)十分注意的重大危險源主要有以下5種：
(1)開挖施工對鄰近建(構(gòu))筑物、設(shè)施必然造成安全影響或有特殊保護(hù)要求的;
(2)達(dá)到設(shè)計使用年限擬繼續(xù)使用的;
(3)改變現(xiàn)行設(shè)計方案，進(jìn)行加深、擴(kuò)大及改變使用條件的;
(4)鄰近的工程建設(shè)，包括打樁、基坑開挖降水施工影響基坑支護(hù)安全;
(5)鄰水的基坑。
2、基坑監(jiān)測原則
進(jìn)行基坑監(jiān)測時，應(yīng)遵循可靠性原則，及時、準(zhǔn)確原則，經(jīng)濟(jì)合理原則，方便實用原則，重點監(jiān)測關(guān)鍵區(qū)原則，多層次監(jiān)測原則等。因此，基坑監(jiān)測須由經(jīng)驗豐富的工作人員，利用先進(jìn)且質(zhì)量過關(guān)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，同時還要保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以實時反映基坑受力情況，并對基坑工程可能發(fā)生的事故做好及時防控。
3、基坑監(jiān)測內(nèi)容
實際施工時，應(yīng)根據(jù)基坑的周邊環(huán)境，開挖深度以及圍護(hù)形式等進(jìn)行分析，并對基坑的深層土體水平位移，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形，地下水位等進(jìn)行監(jiān)測。
(1)深層土體水平位移監(jiān)測
深層土體水平位移監(jiān)測主要是在墻體或土體中預(yù)埋測斜管，并通過測斜儀監(jiān)測圍護(hù)墻體或坑周土體各深度處的水平位移。
施工時，應(yīng)在基坑開挖7d前埋設(shè)測斜管，并對準(zhǔn)上、下測斜管管段的導(dǎo)槽，將各段接頭及管底密封，同時應(yīng)保證檢測管豎直埋設(shè)，并將其與鉆孔間的孔隙填充密實，以防出現(xiàn)上浮、斷裂、扭轉(zhuǎn)。
此外，測斜儀的系統(tǒng)精度應(yīng)不低于0.25mm/m，分辨率不低0.02mm/500mm，并應(yīng)在測斜儀探頭接近管內(nèi)溫度后進(jìn)行監(jiān)測，且應(yīng)沿每個監(jiān)測方向進(jìn)行正、反兩次量測，測定管口坐標(biāo)的變化并及時進(jìn)行修正。
(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形監(jiān)測
支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形監(jiān)測主要是通過在結(jié)構(gòu)內(nèi)部或表面安裝應(yīng)變計或應(yīng)力計，對鋼筋混凝土支撐，鋼結(jié)構(gòu)支撐，圍護(hù)墻、樁及圍檁等內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測。
施工時，應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、基坑深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)和支護(hù)設(shè)計等合理布設(shè)基坑監(jiān)測點，監(jiān)測點應(yīng)布設(shè)在建(構(gòu))筑物下部，點位間距應(yīng)為10~20m。若為大型建筑物，則須在建筑頂部、中部及下部均布設(shè)監(jiān)測點。
對于監(jiān)測儀器的選擇，若為軟弱土層的支護(hù)工程，應(yīng)采用精度較低的儀器監(jiān)測地層變形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力，采用精度較高的儀器監(jiān)測地層壓力和結(jié)構(gòu)變形;若為較硬土層的支護(hù)工程，則相反，即采用精度較低的儀器監(jiān)測地層壓力和結(jié)構(gòu)變形，采用精度較高的儀器監(jiān)測地層變形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力。此外，若支護(hù)工程中干燥無水，則應(yīng)選用電測儀表。
(3)地下水位監(jiān)測
地下水位監(jiān)測主要是在孔內(nèi)設(shè)置水位管，利用水位計等儀器測出水位管內(nèi)水面距管口的距離，再測出水位管管口絕對高程，并計算水位管內(nèi)水面的絕對高程。
其中，進(jìn)行坑內(nèi)水位監(jiān)測檢驗降水方案的實際效果，如降水速率和降水深度等;進(jìn)行坑外水位監(jiān)測了解坑內(nèi)降水對基坑周圍土體及環(huán)境的影響。
實際監(jiān)測時，應(yīng)注意區(qū)分淺層潛水監(jiān)測以及深層承壓水位監(jiān)測，承壓水位管直徑應(yīng)為50~70mm，濾管段應(yīng)不小于1m。
同時，水位面監(jiān)測應(yīng)每隔1d進(jìn)行1次，并在測試數(shù)據(jù)保持幾天的連續(xù)穩(wěn)定后再進(jìn)行初始水位高程的測量，且監(jiān)測精度應(yīng)不低于10mm。
4、基坑監(jiān)測施工具體要求
1、監(jiān)測方案
基坑開挖前應(yīng)制定系統(tǒng)的開挖監(jiān)測方案，監(jiān)測方案應(yīng)包括監(jiān)測目的、監(jiān)測項目、監(jiān)測報警值、監(jiān)測方法及精度要求、監(jiān)測點的布置、監(jiān)測周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。
2、監(jiān)測項目
基坑工程監(jiān)測可按基坑側(cè)壁安全等級(分為一、二、三級)選擇監(jiān)測項目，具體分為：支護(hù)結(jié)構(gòu)位移;周圍建筑物、地下管線變形;地下水位;樁、墻內(nèi)力;錨桿拉力;支撐軸力;立柱變形;地體分層豎向位移;支護(hù)結(jié)構(gòu)界面上側(cè)向壓力。
基坑監(jiān)測點
3、監(jiān)測點布置
(1)監(jiān)測點的布置應(yīng)滿足監(jiān)控要求，從基坑邊緣以外1~2倍開挖深度范圍內(nèi)的需要保護(hù)物體均應(yīng)作為監(jiān)控對象。
(2)位移觀測基準(zhǔn)點數(shù)量不少于兩點，且應(yīng)設(shè)在影響范圍以外。
(3)深基坑工程應(yīng)進(jìn)行水平和垂直位移監(jiān)測，并符合下列要求：
A、布點要求：開挖深度不超過7米的三級基坑，監(jiān)測點間距不大于20米;開挖深度超過7米的一、二級基坑，監(jiān)測點間距不大于10米;每一典型坡段不少于3個監(jiān)測點。
B、水平位移監(jiān)測包括：位移量、位移速率和方向。
基坑監(jiān)測點布置
4、監(jiān)控報警
基坑監(jiān)測項目的監(jiān)控報警值應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象的有關(guān)規(guī)范及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定。
5、監(jiān)測周期
(1)監(jiān)測項目在基坑開挖前應(yīng)測得初始值，且不應(yīng)少于兩次。
(2)各項監(jiān)測的時間間隔可根據(jù)施工進(jìn)程確定。當(dāng)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時，應(yīng)加密觀測次數(shù)。當(dāng)有事故征兆時，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。
(3)深基坑工程進(jìn)行水平和垂直位移監(jiān)測應(yīng)在施工前進(jìn)行一次，施工期每天監(jiān)測不少于一次;監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)測對象變形發(fā)展較快則應(yīng)增加監(jiān)測次數(shù)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)增體最大位移或地面最大沉降超過以下值時應(yīng)增加監(jiān)測次數(shù)：
一級基坑：5mm、3 mm;
二級基坑：8mm、6mm;
三級基坑：10mm、10mm。
6、 監(jiān)測報告基坑開挖監(jiān)測過程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求提交監(jiān)測日報、階段性監(jiān)測報告。工程結(jié)束時應(yīng)提交完整的監(jiān)測總結(jié)報告，報告內(nèi)容應(yīng)包括：
(1)工程概況。
(2)監(jiān)測項目和各測點的平面和立面布置圖。
(3)采用儀器設(shè)備和監(jiān)測方法。
(4)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法和監(jiān)測結(jié)果過程曲線。
(5)監(jiān)測結(jié)果評價。
因此，實際工程中，應(yīng)在做好基坑監(jiān)測基礎(chǔ)上，及時做好臨邊防護(hù)，地下水控制，邊荷載控制，上下通道設(shè)置等布置，以防發(fā)生基坑坍塌等工程事故，造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至人身傷亡，防患于未然。
