江苏宿迁 223800
摘要：随着城市建设的不断发展，对地下空间的开发利用越来越重视，并且向大深度及大跨度方向发展。在基础施工过程中, 由于种种原因，深基坑塌方事故时有发生，造成不必要的损失和事故。本文主要对深基坑深基坑施工中常见事故及对策成因与防治对策进行了探讨，以供同仁参考。
关键词：深基坑施工；事故对策
1 常见事故介绍
深基坑施工过程中因地质条件的不确定性及其它不可预见因素常会导致各种施工事故, 严重影响工程质量和施工安全。施工过程中常见的事故有:悬臂式围护结构过大的内倾位移, 内撑或锚杆围护结构失稳发生较大向内变形, 边坡失稳, 基底隆起,渗流破坏, 坑底突涌, 周围地面沉降及其它因设计、施工不当而造成的事故。
2 事故的预防与对策
2. 1 跟踪事故苗头
预防和阻止基坑工程事故的发生, 首先要抓事故苗头的出现。一般是根据基坑工程的重要性, 设置不同等级的事故苗头预报装置与监测系统。对于重要工程要多埋设有孔隙水压力探头、土压力盒、钢土体发生相对位移, 孔隙水压力的变化是最敏感的,应设置测斜仪, 并配合经纬仪、水平仪等监测, 测斜仪一般精度可达1 mm 位移, 能满足预警报要求。同时, 在施工过程中要加强现场巡视时肉眼观察。在基坑开挖过程中, 基坑周围土体将产生位移。为了预报事故苗头, 预先计算基坑外土体在基坑开挖后所形成的位移场及围护结构墙顶和顶梁的水平位移, 确定事故苗头的监控标准。除了必要的理论计算和仪器监测外, 在施工全过程中, 经常进行现场巡视观察也很重要。如基坑开挖后的位移场内的地表与坡顶有无出现裂缝; 临近地面或建筑物有无沉陷裂损; 坑底上有否回弹隆起; 坑壁坑底有无渗漏、涌流、流砂等, 以便及时发现事故苗头。
2. 2 事故苗头的预防与应急措施
杜绝事故关键在于做好预防, 一旦出现事故苗头, 应立即采取应急措施, 阻止事故的发展扩大。下面对深基坑施工中常见事故依次介绍。
( 1)悬臂式围护结构过大的内倾位移
首先应采取坡顶卸载的办法, 如在桩后适当挖土卸载或人工降水, 坑内桩前堆筑砂石袋; 或增设钢内支撑或增加坑内混凝土垫层的厚度, 或设置配筋混凝土垫层等方法来增大被动土压力。预防悬臂式围护结构内倾位移, 首先要根据有关勘察设计资料, 做好结构的合理选型。在打入式群桩打设后, 宜停留一段时间待土体重新固结后, 才能开始开挖土方; 土方开挖分层与开挖顺序要合理, 严禁超挖; 要做好防水、降水、排水, 尽量避开在不利的季节施工, 如无法避开, 应采取安全的技术措施; 不能在基坑顶周围搭设临时建筑物、库房, 不得停放大型的施工机械和车辆, 严禁超载堆土、堆材料; 施工机械不能碰撞围护结构和工程桩; 先开挖土方后在坑内施工人工挖孔桩时,要挖一根桩孔随即灌筑一根混凝土, 防止同时出现大量临空面。
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( 2)内撑或锚杆围护结构失稳发生较大向内变形
首先也应在坡顶或桩后卸载, 坑内停止一切作业, 在坑内增设支撑、锚杆, 其它应急措施同样根据出现事故苗头的原因, 参照悬臂式围护结构的处理方法, 因地制地选用。在预防方面, 除了参照悬臂式围护结构的处理方法外, 在开工前准备适量的内撑杆件(如钢管、槽钢、工字钢等)、砂石袋, 一旦现场出现事故苗头, 可及时处理。
( 3)边坡失稳
基坑开挖后, 如果边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度, 则边坡就会滑动失稳。因此, 凡影响土体剪应力和土体抗剪强度的因素, 皆影响土方边坡的稳定。所以当出现边坡失稳苗头时, 就要分析研究是什么因素引起土体抗剪强度降低。然后有针对地采取应急措施。一般来讲, 首先在可能的条件下, 应尽快降低坑外地下水位, 进行坡顶卸载, 加强未滑坡区段的监测和保护, 严防事故的继续扩大; 其次在坡脚堆筑砂石袋, 或在未滑部位施打钢板桩、钢管、木桩等以挡土, 并尽快灌筑封底混凝土。其预防首先是边坡设计要根据水文地质条件,严格按规定坡度放坡, 做好降水、排水和边坡保护的设计和施工; 其次在坑内和坡顶要做好排水沟, 将地面水、雨水排出场地外, 还应防止水浸泡基坑和边坡; 接近边坡处的土方开挖速度要放慢, 严禁坡脚掏土和超挖; 要严格控制地面荷载, 严禁在坡顶堆土、堆材料设备等。
( 4)基底隆起
基坑土方开挖后, 等于地基卸载, 土体中的压力减少了, 坑外向坑内方向挤压, 这些与基坑底面积大小、基坑有否积水、底部有无较大水压力的滞水层, 基坑暴露的时间、开挖顺序、开挖速度以及所选用的施工机具等因素有关。随着基坑内的基础和上部结构的施工, 结构荷载的增加, 这时地基将产生竖向再压缩变形。对于小基坑, 开挖深度浅的, 其回弹变形和再压缩变形都比较小, 可以忽略不计。但对深基坑, 或大面积开挖, 就应考虑基坑的回弹变形和再压缩变形的影响了, 特别是大型深基坑的黏性土、膨胀土更要注意。如果不注意处理, 将降低坑底的土体强度, 影响基坑围护结构的安全, 同时也会造成底板上凸、开裂, 甚至箱形基础、工程桩上拔、断裂, 柱子高程错位和上部主体结构后期的较大沉降变形。
当发现由于基坑上回弹变形过大, 将危机围护结构安全时, 一方面应在基坑外卸载; 另一方面在坑底加压重, 如堆砂石袋或其它压重材料,或用快凝压力注浆或高压旋喷对基底土体进行加固等; 有条件时也可在坑内、坑外周围进行深层降水减压, 由于土体失水固结, 桩周产生负摩擦力往下拉, 会迫使桩下沉, 同时也减小了底板的上浮力。
( 5)渗流破坏
渗流破坏现象是在地下动水压力的作用下而引起的, 由于破坏现象不相同, 分为流沙和管涌2种。流沙是指在动水压力作用下, 使土的颗粒悬浮流动入坑内, 流入坑内的渠道有的从基底流出的; 有的由于止水失效或桩间距过大而由坑壁流入的。当出现流土现象时, 应根据不同条件, 分别采取以下措施, 抑制流土的产生和扩大。当流土不严重时, 宜放慢开挖速度, 使地下水平稳降落, 水力坡度逐渐减小, 直到接近或小于临界水力坡度。当出现较严重流砂时, 应立即停止挖土, 同时有针对性地采取应急措施进行处理; 如因围护桩间距过大产生流砂、流土、引起地面下沉, 应立即停止开挖, 采取补桩, 或在桩间加挡土板等堵封; 分别采用各类井点降水, 降低基坑内外的地下水位; 在条件允许时, 可适当积累基坑内水, 保留一定的水深,减小坑内外水头差, 以达到减小地下水水力坡度; 在基坑四周设置止水帷幕或支挡结构, 使地下水的渗透路径增长, 从而达到减小水力坡度; 在条件许可时, 可采用冻结法, 使基坑周围一定范围内土体冻结, 封冻地下水流动; 在地下水位高的地区, 如有条件, 应在枯水期施工, 使最高水位不高于坑底的0. 5 m, 这时动水压力不大, 就不会产生流土; 当基底为砂层, 土压力和动水压力都较大, 地下水丰富,混凝土难于固结, 也可采用化学灌浆快速凝固, 进行抢险。管涌则是在地下水动水压力的作用下, 土层某些较细小颗被渗透水流走, 称之机械潜蚀作用。由于这种机械潜蚀作用, 使渗流出口处形成空洞,空洞又使渗流途径缩短, 水力坡度增大, 渗流集中, 逐渐形成水流集中管道口。渗流及其携带的泥沙从已形成的管道涌出, 这种现象称之为管涌。管涌使土层变松, 孔隙增大, 强度降低, 从而导致坑壁失稳。防治管涌通常是采用降低水力坡度和在管涌出口处增设反滤层。其具体应急措施基本与流土相同。反滤层的作用也是降低出口处水力坡度, 让水流流出, 又能阻止土层中的土粒从孔隙中通过。
参考文献
建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）
江正荣 主编《建筑地基与基础施工手册》（第二版）中国建筑工业出版社
论文作者:薄顺耀
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：基坑论文; 事故论文; 苗头论文; 结构论文; 位移论文; 坡度论文; 水压论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;