对工程建设中的基坑工程若干问题的探究

【摘 要】基坑工程是临时工程，资金投入较少，其安全储备相对较小，容易留下工程隐患。可是一旦出现事故，处理困难且造成的经济损失和社会影响往往十分严重。基坑工程施工周期长，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。

【关键词】基坑工程；地下水；土水压力

中图分类号：TU71

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2015）05-120-01

一、基坑工程的特点

（一）基坑工程性质复杂

地质埋藏条件和水文土质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况。因此精确度较低，给基坑工程的设计和施工增加了难度。基坑工程包含挡土、支护、防水、挖土等许多紧密联系的环节，其中的某一环节失效将会导致整个工程的失败。基坑工程变化因素多，事故频繁，是建筑工程中最具有挑战性的技术工作，同时也是降低工程造价，确保工程质量的重点。

（二）基坑工程施工条件差

随着旧城改造的推进，各城市的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口稠密、交通拥护的狭小场地中，基坑工程施工的条件差。邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施，不能放坡开挖，对基坑稳定和位移控制的要求很严。在软土上、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变化、坑底隆起、流土以致破损坏等病害，从而增加事故诱发因素。

二、目前基坑工程中存大的主要问题

（一）土水压力的计算

1.经典土压力理论的应用。在软土地基中，经典土压力理论的计算结果比较符合实际；但在非饱和土上，土压力计算也还是应用经典土压力理论和常规试验方法测定的强度指标，其计算结果与实际出入往往很大，对地下水位深，含水量低的土体，显得过分保守。如有的工程锚杆松弛不起作用而坑壁完好，支护桩内钢筋应力实测值很小，说明有很大潜力，而一旦遇水，强度迅速降低，甚至发生倒塌事故。特别是地下含有多层含水层时，土中应力状态为非一维的，不能采用朗肯土压力理论计算。

2.水土压力的分算与合算。从土的有效应力理沦出发，水土分算的根据比较充分，但实际操作困难比较大。因为水土分算时要采用土的有效强度指标cφ，而测定这两个指标难度比较大，也不可靠。水土合算在理论上存大缺陷，如水压力也乘以小于1的系数ka或大于1的系数kp，显然是不合理的。同时还没有考虑土颗粒质量受到的地下水浮力的影响和土颗粒所受浮力对水的反作用的影响。但水土合算计算比较容易，加上一定的经验修正，能接近实际情况。

3.土的强度参数取值的试验方法。由于土的强度参数取值不能准确、全而反映实际土性，从而影响土压力计算的正确性。同一个参数，不同的试验仪器与试验方法得到不同的结果，其数值相差很大。而且，土的强度在施工期间实际上是变化的，不一定是一个值，试验方法原则上尽可能与现场实际受力情况及排水条件一致。因此，试验方法应考虑基坑降水量与否。当基坑降水时，对粘性土就是排水固结过程，试验方法应采用固结排水（CD）或固结不排水剪（CU），但对淤泥质土，不能排水固结则宜采用二轴不排水剪。当基坑不降水时，宜采用二轴不排水剪；从应力路径考虑对粘性土，特别是老粘性土，无论降水与否，宜用CU试验，对淤泥质土宜用uu试验，对粘质粉土、粉质粘土、粉土宜用cU和CD试验。重要工程不宜采用直剪试验。

另外，土的度参数测定方法应当与土压力计算方法配套。

例如，水土压力合算时，需要的是总应力法的Cφ，而水土压力分算时则为有效应力的cφ。二轴试验应力条件明确，易于控制排水。

（二）理论计算与经验修正

由于土力学发展水平所限，土体的有些性质沿难以用定量的方法表达，并且在研究运用中对土的性质又作了许多过分简化的假设。所以，计算结果未必可靠必须应用工程经验进行修正。软土地区基坑开挖时空效应十分重要，及时支撑事半功倍，不及时支撑可造成灾难。而对软土强度随时间变化的流变性质，理论研究尚未成熟，试验方法尚不完善，应用于工程还刚刚开始，更需要工程经验的积累。如有些硬粘土、粘土岩和页岩，天然条件下具有很高的强度，开挖暴露后，经浸水软化、风化，强度降低，微裂缝张开崩解，坑壁一层一层剥落坍塌，暴露时间越长，发展越严重。对于这类岩土，目前也只能依靠经验，加强施工措施，而定量计算无用武之地。卵石的抗剪强度很高，但准确计算也有困难，首先是强度指标无法测定，只能估计；其次，卵石颗粒咬合越密实，咬合作用就越明显。这与土力学中的“内摩擦”不完全一样，密实的卵石可以直立，说明其“粘聚力”的存在。

可见，计算结果不可靠的原因是多方而的。首先是计算参数的不确定，不仅离散性大，而且其数值与测试方法关系很大；其次是土力学的理论尚不完善，如软土流变性质、非饱和土强度、某些饱和土的流动性、老粘性土的失水崩解、地下水的渗透破坏等，至今对这些问题的认识还不够，甚至有的问题很难计算。所以，基坑工程的设计者对参数的选定，根据不同土的特殊性质来选定，并善于处理各种复杂的问题。

（三）地下水控制

从基坑工程事故可看出，大部分事故与地下水有关。正确认识各种土体的渗透规律，科学设计止水结构以及确保隔渗效果是地下水治理的主要矛盾。

准确计算各层土的渗透系数是一个难题，上层滞水所在的杂填土很不均匀，渗透系数变化极大，且与地下管道的位置和泄漏程度密切相连。有许多事故发生在近坑管道破裂之时，潜水层在地层颁分布不均匀或夹层较薄的情况下，要取得该层的渗透系数也相当困难。其次，地下水的渗透破坏常常可以酿成灾难性后果。

一是，坑底的管涌，开始时只有少数较小的几个冒水点，逐渐扩大，造成整个坑底的破坏；二是，坑壁水土大量流失，造成基坑邻近地而塌陷，危及四周；三是，“层而管涌”，发生在透水层和粘性土层的界而上。对浅部地下水，包括潜水和上层滞水，如含水层底而高于开挖而，则通过井点或深井是不能达到临时降水目的的，是疏不干的，井里的水一抽就干，不抽又有，开挖时照常有水，其实，这己不是降低水位而是整个含水层的疏干问题。还有些粉土性质特殊，井点、深井抽不出水来，开挖时发生流砂。