摘要：介绍了深基坑工程的特点和破坏形式，探讨了深基坑事故发生的内在因素。针对北京某地铁基坑事故，分析了设计、施工、监测等各方存在的问题。主要原因是钢腰梁与支护桩之间未按设计要求设置抗剪蹬，导致钢腰梁与支护桩之间的连接不能有效承受斜撑轴力的切向分力，钢腰梁与基坑侧壁间产生摩擦滑动，支撑结构丧失承载能力。斜撑与牛腿间未按设计要求焊接，支撑体系在重力方向上的受力机制发生了本质的改变，导致在钢腰梁与基坑侧壁间无有效的水平方向防滑约束条件下，钢腰梁发生倾覆失稳，钢斜撑一端自由下落。深基坑工程应加强施工质量的过程管理与控制，相关各方应加强相互沟通，施工单位应掌握主要设计意图和设计中的关键环节。
关键词：深基坑；基坑破坏；工程事故；监测
1引言
由于岩土工程具有很强的地域性，所以各地对于深基坑的定义也有所差别。如上海规定5 m以上为深基坑。宁波规定4 m以上为深基坑。相关规范[1]规定：深基坑是开挖深度超过5 m的基坑或深度虽未超过5 m，但地质情况和周围环境较复杂的基坑。可采用稳定系数N s来判定，对于N s≥7的基坑为深基坑[2]。
Ns=γ▪H/cu，（1）
式中，为土的重度（kN/m 3），H为开挖深度（m），uc为土的不固结不排水抗剪强度（kPa）。深基坑工程除通常具有区域性、个体性、高风险性等特点外，当前中国各大城市深基坑工程更突出了以下4个特点。
（1）深基坑离周边的环境保护对象近。
（2）随着地下空间的开发利用，基坑越来越深。
（3）基坑规模与尺寸越来越大。
（4）场地紧凑。
近年来，随着城市化的迅猛发展，基坑工程向大且深方向发展，随着基坑的深度增加，其危险性会大幅提高，总结和分析事故发生的原因，为基坑工程的设计和施工提供经验借鉴，避免出现类似事故有很强的必要性。
2 北京某地铁基坑事故分析
2.1 工程概况
北京某地铁车站基坑工程，事故发生处位于该车站与远期线车站的换乘节点处，车站主体结构采用明挖法施工，除负一层圆形换乘厅外扩扇形部分及负三层下挖部分采用土钉墙支护方式外，其余部位采用桩–锚–支撑或桩–支撑支护体系。钢支撑坠落处基坑深25.69m，北侧采用钻孔灌注排桩围护结构，上部设置3道预应力锚杆，下部设置两道支撑；东侧上部采用土钉墙支护，中间为扇形平台，下部采用钻孔灌注排桩围护结构，设两道支撑，与北侧下部的两道支撑形成斜撑结构体系。
2010年某日，换乘节点基坑东北角第一道钢支撑东侧外面两根斜撑连同钢腰梁突然坠落，并且砸到第二道钢支撑上，致使第二道支撑东北角4根斜撑全部坠落，造成人员伤亡的安全生产事故。
2.2 事故原因分析
2.2.1设计原因
事故发生后，通过对该基坑的设计进行了深入的分析，综合起来主要存在以下问题：
a）局部设计不符合规范要求抗剪蹬与腰梁之间连接焊缝的承载力不符合规范要求。
b）设计考虑不周，经验欠缺腰梁节点，腰梁与支护桩之间上部由吊筋连接，下部由支架托住，但设计文件中未明确吊筋与腰梁的连接方式及具体参数。
2.2.2施工存在的主要问题
除了设计方面的问题外，对该地铁工程施工方面也作了详细地分析，主要存在以下一些问题：
a）未设置抗剪蹬，导致钢腰梁与支护桩之间的连接不能有效承受斜撑轴力的切向分力、钢腰梁与基坑侧壁间产生摩擦滑动、支撑结构丧失承载能力。
b）斜撑与牛腿之间未按设计要求焊接连接设计文件要求的支撑与斜牛腿连腰梁斜撑节点处的斜牛腿。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
c）腰梁吊筋少于设计数量、连接不当
d）腰梁支架少于设计数量、连接不当
e）事故部位基坑北侧地面荷载超过设计限值
f）防坠落钢丝绳上端的固定位置不符合施工方案
g）腰梁接头的连接不符合施工方案的要求
2.2.3基坑监测问题
对于深基坑施工，在施工过程中必须进行严格的监测措施[3-4]，以观察基坑支护结构和周围环境的变化，该基坑的监测措施也存在一些问题。
a）部分监测内容的测试方法存在严重缺陷
b）测点破坏且未修复，造成监控盲区
①换乘节点基坑北侧没有支护桩桩体水平位移监测成果。在换乘节点基坑北侧中间段处测斜管遭破坏。虽然该位置桩顶水平位移未超过控制值，但本工程基坑深度达25.69 m，根据支护桩变形规律，桩身中部的水平位移会大于桩顶水平位移。事发前发现换乘节点基坑北侧地面沉降突然加大时，由于桩体水平位移这一关键监测数据的缺失，无法全面、准确判断支护桩的变形形态及对基坑安全状态的影响。②换乘节点基坑北侧地表沉降50 d未测。换乘节点基坑北侧6个地表沉降测点被土覆盖而无法观测，事故发生前3天施工方将土和重型车辆移走，发现该位置地面沉降突然加大，才开始观测，期间50天未进行沉降观测。
c）未及时报警，丧失了最佳抢险时机
从监测报表得知，事发前两天，监测数据异常的情况如下：①换乘节点基坑北侧地表各测点的沉降量急剧增长。各测点的总沉降量及沉降速率远远超过正常范围，最大沉降值达32 cm。②斜撑轴力急剧减小。事发前四个小时，该斜撑轴力减小了256.58 kN，处于工作状态的斜撑构件轴力急剧减小，是不正常的现象，是斜撑失效、钢腰梁与基坑侧壁间发生滑动的明显征兆。③基坑水平位移速率较大。事发前基坑北侧各测点的水平位移速率均较大，最大值为2.69 mm/h。
根据地面沉降、斜撑轴力、基坑水平位移3项监测数据急剧变化的现象，可以推测事故部位北侧支护桩中下部发生了较大的水平位移，支撑出现了松弛，可以认为是支撑失效的预兆，而现场未针对监测异常及时预警，也未针对上述意外情况采取有效的预防措施和应急措施。
综上所述，施工过程不符合设计文件、施工方案的要求，是事故发生的主要原因；监测过程不符合规范要求，且未及时报警，丧失了最佳抢险时机；设计中部分内容不符合规范要求，考虑不周，经验欠缺，最终导致了事故的发生。
3结论
（1）从本工程的施工质量、施工中异常情况的分析与处理、监测数据的分析与预报、设计文件及交底等方面可以看出，相关人员该领域基本的知识和经验有所欠缺。
（2）该工程中存在许多施工不符合设计文件要求的地方，也有施工方案未真正落实的地方。
（3）基坑设计单位应向施工单位了解现场合理的需求，设计人员应深入现场，积累一定的施工经验，了解施工工艺。
（4）在出现异常情况下，应及时分析、反馈基坑监测数据。相关各方应综合分析监测数据异常的深层次的原因，提出有针对性的应急措施。
（5）施工中每个环节都要重视工程风险管理，要加强技术培训、安全教育和考核，严格执行基坑工程风险管理制度，确保基坑工程安全。
参考文献：
[1]GB50497—2009建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.
[2]张孝.浅谈地下空间工程施工技术[J].施工技术，2010：291–296.
[3]JGJ120—99建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.
[4]DB11/489—2007建筑基坑支护技术规程[S].北京：北京城建科技促进会，2007.
（第一作者：黄亚中，武汉市市政建设集团有限公司外埠工程公司，13477070709，hyzkm_2006@sina.com；审核人： ）
论文作者:黄亚中
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/7
标签：基坑论文; 工程论文; 事故论文; 位移论文; 节点论文; 深基坑论文; 不符合论文; 《基层建设》2017年第25期论文;