市政工程中深基坑开挖常见事故及对策

【摘 要】在市政工程中,深基坑工程对其周围构筑物、建筑物和地下管线有较大影响。特别是在施工中常常会出现一些事故,因此,必须事先做好准备,才能确保万无一失。本文就对市政工程中基坑开挖常见事故和对策措施进行了分析探讨。

【关键词】市政工程；基坑开挖；事故；原因；对策

随着城市建设不断发展,市政工程(道路、桥梁、地铁等)大量涌现,地下空间也随之被不断的开发利用,大量深基坑支护与施工的问题产生了,成为当前基础工程的热点和难点。深基坑工程施工常出现的事故有：边坡失稳；基底隆起；基坑渗流破坏；基坑突涌；周围地面及邻近建筑物沉陷、倾斜、开裂等问题。如不及时采取应争措施，将导致周围地面沉陷破坏，邻近建筑物的倒塌，地下设施的断裂破坏等，不仅影响工期，而且造成很大经济损失，甚至危及人身安全，影响周围群众的正常生产、生活。因此，深基坑施工中，要特别重视监测周围建筑物、地下设施的安全，预先做好防患准备；当事故出现后，立即采取应急措施，加以阻止或补救。

1、常见事故原因分析

1.1 勘察设计的失误

勘察不准确，设计参数取值安全储备不够，计算错误，或忽视基坑的稳定性等都会导致事故的发生。因此，必须认真做好方案的选择、设计与评审工作。

1.2 水处理不当

水是透发深基坑工程事故出现的另一个高频率因素，特别是高地下水位的砂质土地基更为敏感，由于止水、截水、降水、排水不当或失效而造成的工程事故，不仅量大而且影响范围广，有的大工程基坑因降水不当，引起周围百米外地面和建筑物、管网等沉陷、变形、断裂，甚至危及邻近房屋基础的安全。

另外，基坑顶周围地面排水不当，或遇台风、暴雨、洪水冲刷等因素，也都会导致事故的发生。因此，必须对水慎重处理。

1.3 施工因素

当施工组织设计欠妥，开挖顺序不当，开挖速度太快；先打桩后即开挖土方；开挖分层过大；土方超挖；施工机械行走震动过大；基坑周围地面堆载土方、机械、材料等超过设计荷载；基坑开挖到设计标高后，未及时封底处理，暴露时间过长；在已完成的基坑内施工人工挖孔桩、冲钻孔灌注桩等工程桩，形成临空面，降低了被动土区的反压力；施工质量低劣或方法不当，造成锚固结构等失稳；相邻基坑施工对本基坑结构的影响等因素，都会引起事故的发生。这些因素存在施工方法的错误，质量问题，管理问题，是很常见的原因。

1.4 其他方面

如盲目降低造价，造成锚固结构简易，安全系数小，施工质量低劣；工程监测布点不合理、太少，及监测系统失灵等也会导致事故的发生。

2、事故预防与对策

2.1 跟踪事故苗头

预防和阻止基坑工程事故的发生，首先抓事故苗头的出现。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。对特别重要的工程要多埋设有孔隙水压力探头、土压力盒、钢筋应力计、测斜仪及经纬仪、水平仪等监测系统。同时，在施工过程中加强现场巡视肉眼观察。

基坑开挖过程中，基坑周围土体产生位移，需预先计算基坑外土体在基坑开挖后所形成的位移，确定事故苗头泊监控指标。除了必要的理论计算和仪器监测外，在施工全过程中，应经常进行现场巡视观察。观察基坑开挖后的位侈、地表与坡顶有无出现裂缝、临近地面或建筑物有无沉陷、坑底有否回弹隆起、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，立即采取应急措施，阻止事故的发展扩大。根据事故苗头出现的原因，分别采取不同的方法。

(1)锚杆结构失稳发生较大向内凸变形

原因分析：首先在坡顶或桩后卸载，坑内停止一切作业，在坑内增设锚杆，其它应急措施根据出现事故苗头的原因，因地制宜地选用。

防治措施：除了勘察设计上和施工中应注意的问题，还应该在一工前准备适量的内撑杆件（如钢管、槽钢、工字钢等）、砂石袋作为备用，一旦出现事故苗头，即可及时处置。

(2)边坡失稳

原因分析：基坑开挖后，如边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度，边坡就会滑动失稳。所以当出现边坡失稳苗头时，分析研究引起土体抗剪强度降低的原因，有针对性地采取应急措施。一般在可能的条件下，首先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，或在未滑部位打钢板桩、钢管、木桩等以挡土，并尽快灌筑封底混凝土。

防治措施：其预防首先是边坡设计根据水文地质条件，严格按规定坡度放坡，做好降水、排水和边坡保护设计与施工；其次在坑内和坡顶做好排水沟、集水井，将渗透水、地面水、雨水排出场外，防止浸泡基坑和边坡；接近边坡处的土方开挖速度要放慢，严禁坡脚掏土和超挖；严格控制地面荷载，严禁在坡项堆土、堆材料设备等。

(3)基底隆起

原因分析：基坑土方开挖后，土体中的压力减小了，土的弹性效应和坑外向坑内方向挤压，会使基坑底产生一定的回弹变形（隆起），隆起的大小与地质条件、开挖深度、基底面积大小、基坑有否积水、底部有无较大小压力的滞水层，基坑暴露的时间、开挖顺序、开挖速度及所选用的施工机具等因素有关。对于小基坑，开挖深度浅的，隆起和再压缩变形都比较小，可忽略不计。对于深基坑，或大面积开挖，特别是大型深基坑的粘性土、膨胀土遇水易膨胀造成底板上凸、开裂，甚至箱形基础、工程桩上拔、断裂等变形。为此施工时要考虑采取防止基坑土回弹变形过大的措施。可采取分段开挖，分段施工垫层，土方挖到设计标高时，减少暴露时间，最好随即浇灌混凝土垫层，加快基础底板的施工进度；做好排水，防止坑内浸水。

在基坑设计时，可增设桩基及插入深度等，预防基坑隆起。在条件允许的情况下，采用换重法进行施工与安装，以控制标高。

防治措施：当发现由于基坑隆起过大，将危及结构安全时，一方面在基坑外卸载；另一方面在坑底加压重，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；当条件允许时，可在坑内、坑外周围进行深层降水减压，以减小底板的上浮力。

(4)渗流破坏

渗流破坏现象在地下动水压力作用下引起的，由于破坏现象不同，分为流砂和管涌两种。

a.流土

当出现流水现象时，根据不同条件，采取以下措施，抑制浪土的产生和扩大：①流土不严惩时，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，立即停止挖土，同时有针对性地采取应急措施进行处理。②因围护桩间距过大产生流砂、流土，而引起地面下沉，应立即停止开挖；采取被桩；或在桩间加挡土板等堵封。③分别采用各类井点降水，降低基坑内外地下水位。④条件允许时，适当积累基坑内水，保留一定水深，减小坑内外水头差，以达到减小地下水水力坡度。⑤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。⑥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。⑦在地下水位高的地区，尽量安排在枯水期施工，使最高水位不高于坑底的0.5m。⑧当基底为砂层，土压力和水压力都较大，地下水丰富，混凝土难于固结，采用化学灌浆快速凝固，进行抢险。

b.管涌

原因分析：在地下水动水压力作用下，土层某些较细小颗粒被渗透水流带走，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，称之为管涌。管涌使土层变松，孔隙增大，强度降低，导致坑壁失稳。

防治措施：防治管涌常采用降低水力坡度和在管涌出处增设反滤层。具体应急措施基本与流土相同。

(5)坑底突涌

原因分析：由于基坑开挖减小承压含水层上覆不透水层的厚度，致使承压水顶裂或冲毁基坑底板，进行基坑，产生突涌现象。突涌不仅给基坑施工带来困难，且降低成了革基的强度，危及围护的安全。

防治措施：当出现突涌时，采取降压井降低承压水头，其余应急措施与流砂处理方法基本相同，首先停止坑内抽水，在采取降低承压水头措施的同时，采取快凝压力注浆或灌筑快凝混凝土等堵住涌口。基坑围护结构设计前应检查地下承压含水层标高，然后采取降压井降低承压水头，同时止水帷幕墙要进入不透水层，以防止管涌、突涌的出现。

(6)周围地面沉降

原因分析：深基坑施工，因基坑外降水过大过快，或坑内流砂、管涌、围护结构倾斜变形引起周围地面沉降，危害性很大，可造成建筑物的不均匀沉防、结构裂缝、甚至倒塌，地下管网断裂、道路沉陷破坏等。

当出现周围地面沉降时，根据发生的原因，有针对性地采取对策，首先停止坑外降水，采取回灌措施或在围护结构施以压力注浆或深层搅拌桩、钢板桩进行隔水。有流土、管涌根据上述方法采取抢救。如围护结构、支撑变形，进行加固。

防治措施：合理设计围护结构，地下水位高的地区根据土质情况设置止水帷幕墙，对围护结构周围进行止水处理，坑外设置若干回灌井、观察井，或在周围建筑物与围护结构间设隔水墙，防止因降水而影响原有建筑物稳定。同时建立监测系统，在施工全过程进行对周围地面、建筑物等变形监测，发现苗头，立即进行回灌和其它相应措施。

(7)其他

在深基坑工程施工中除了上述6个问题外，还可能出现其他问题，针对不同情况，不同原因采取相应的防治措施。

防治措施：a.施工偷工减料或造价太低，造成深基坑施工质量低劣，引发基坑工程事故。出现此类问题时，首先视情况停止挖土和降水，再根据基坑深度、土质和地下水位等条件进行补桩、注浆或其他措施，支撑质量低劣，要增加支撑或加固支撑。同时严格执行施工质量监督制度，由有施工资质的单位来承担施工任务。

b.设计安全储备不足，桩入土深度不够，是导致结构倾斜或踢脚失稳的原因。当出现苗头时，首先停止基坑开挖，对已开挖而未发生踢脚失稳段，在坑底围护桩墙前堆砂石土袋或土料反压。同时在桩顶适当卸载，再根据失稳原因进行被动区土体加固，也可在围护结构墙内侧补打短桩等。

c.侵入相邻场地和建筑物下部，影响施工基础安全的锚杆，在确保安全的条件下，采取人工切断、机械抓斗铲除、拆卸锚杆等方法处理。

d.相邻基坑施工互相影响，因施工振动或挤土效应引起的结构倾斜、上浮、断裂等破损，首先应停止施工或限制施工振动，或改变施工顺序、工艺。对已破坏的结构、工程桩采取有效处理和加固措施。

e.在较高水位场地，错误地采用喷锚、土钉墙等护坡，由于基坑开挖使已加固的土体边坡滑坡损坏。应立即停止开挖，进行坑外降水或重新设计和施工其它形式的围护结构，方可进行土方开挖施工。

f.基坑土方超挖，引起围护结构损坏，应暂停止施工，回填砂石方或在桩前堆载，保护围护结构稳定。然后再根据实际情况采取有效处理措施。

3、结束语

总之，深基坑开挖是一个复杂的工程，事故会给周围环境带来各种不好的影响，比如：引起边坡变形或失稳、地面沉降、房屋开裂、倒塌等，因此，必须认真总结以往经验，深入实际多加分析调查，进行多方案对比择优选用，并对基坑施工时对周围环境造成的影响程度进行预测，做好事先准备，从而保护好周围环境。

参考文献

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