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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2010-08-03

常见深基坑工程的事故原因（杨光华）
常见深基坑工程的事故原因

杨光华

一、概述
        我国大量的深基坑工程始于八十年代,由于城市高层建筑的迅速发展,地下停车场、高层建筑埋深、人防等各种需要，高层建筑需建设一定的地下室，广州高层建筑的地下室较深的已建到4～5层，基坑深度约20m。由于大量高层建筑的建设，几乎每幢高层建筑都要设置地下室，这就涉及到地下室基坑的开挖支护问题。近几年，由于城市地铁工程的迅速发展，地铁车站、局部区间明挖等也涉及大量的基坑工程，在双线交叉的地铁车站，基坑更深达20～30m。
        无论是高层建筑或地铁的深基坑工程，由于都是在城市中进行的开挖，基坑周围通常存在交通要道、已建建筑、或管线等各种构筑物，基坑开挖很重要的内容就是要保护其周边的构筑物的安全使用。而一般的基坑支护大多又是临时结构，投资太大也易造成浪费，而支护结构不安全又势必会造成工程事故。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是深基坑支护工程要解决的主要内容。
        基坑支护由于涉及到岩土工程、结构工程甚至是施工工艺，因而是一门综合性的学科，更由于岩土工程的复杂性，且又是一门经验性很强的工程学科，因而不同的人，对同一工程可能会因个人经验不同而选择不同的支护形式。而即使采用同一种支护形式，设计的结果也可能是不同的，由此可能造成有些设计是浪费的，过于保守的，有些设计则又是不安全的，易造成事故。广东曾出现过许多值得深刻教训的工程实例。例如：广州的065号工程、新光广场、珠海的祖国广场，每个工程事故，其经济损失都在千万元以上，而一些合理的优化设计，节省投资少则几十万、几百万，多则上千万元，如深圳地铁罗湖车站，通过方案优化，节省造价一千多万元，节省工期3个多月，广东亚洲国际大酒店优化后节省400多万元，广州地铁一号线体育中心站优化后节省近百万元，缩短工期一个多月，使之原来由于拆迁等原因延误而成为全线的控制工期的时间能及时赶回。实际工程中由于设计方案的不同而产生的效果差异巨大。因此，基坑支护工程的设计要做到科学、合理，是很重要的，而关键则必须要有一套合乎实际的设计理论和方法为基础。
                二、常见深基坑工程的事故原因
        1. 入土深度问题
        入土深度指支护结构在基坑底以下的插入深度。入土深度过深，会产生浪费，但入土深度过浅，则会产生危险。入土深度产生的事故主要有以下几种情况：
        ①当为悬臂结构时，有可能产生倾覆或位移过大，图2-1为广州某工地的悬臂挡土桩支护，基坑深度为15m，采用人工挖孔桩挡土，一空一实，实桩内径φ1.4m，长度约19.5m，均匀配筋22Φ28，空心桩内径φ1.0m，外径φ1.3m，实心桩间距2.5m。当开挖到-13.0m左右时，桩顶最大水平位移已达50cm，基坑最后造成挡土桩倒塌。显然，对于15m深的基坑，在这种地质条件下，采用悬臂结构，无论入土深度或挡土结构的弯矩都较难满足的。倒塌后如图2-2所示。图2-3所示则是明显入土深度过浅而造成的挡土桩倾覆的现象。
        ②当有支撑时，会产生塌脚或隆起的问题。
        图2-4为某一软土基坑，软土厚度约14m，采用钢板桩加内支撑支护体系，钢板桩未穿透淤泥层。开挖后造成严重塌脚，由于钢板桩刚度小，基坑底处水平位移约70cm，且造成已施工好的预应力管桩产生严重的水平位移，最大达1.52m。因此，入土深度不足或支护刚度不够，致使基坑底土体稳定不足而产生塌脚及地基强度失稳。
        ③脚根不稳，易产生危险。
        某2个相近约10m的工地，四层地下室，基坑开挖深度约17m，地质为地面以下10m左右为土层，以下为中微风化岩层，为节省投资，土层范围内采用密排人工挖孔桩加锚杆方案，岩层深度内采用垂直开挖，短锚喷砼砂浆。不同之处是，一个方案较早，只采用桩顶一层锚杆，如图2-5，开挖后，由于桩底不稳而造成塌方，损失严重。倒塌后如图2-6所示。另一同样类似工地，采用加强档土桩底的短锚等固脚措施，如图2-7所示，避免了桩脚不稳的情况，安然无恙。
        2. 地基强度问题
        1）以上图2-4也是一个曲型的地基强度问题，基坑开挖后，底部在支护两侧形成土压力差，地基强度不足而会产生塌陷。
        2）另一个典型的地基强度问题则是如图2-8所示的工程。该基坑深度约15.3m，面积为90m×72m，采用逆作连续墙方案，即从上至下边开挖边分层浇筑连续墙，利用基坑侧壁作外模，浇完墙后施加水平钢支撑，然后垂直往下开挖下一层，每层高度约2～3m。当基坑开挖至约14.4m左右时，由于该处有一淤泥质土层，开挖后在土体自重作用下地基强度不足而造成滑塌，致使整个基坑发生倒塌而造成重大工程事故。倒塌后如图2-9所示。
        3）土钉支护的问题
        很多土钉支护事故原因是由于地基强度问题而产生的。如图2-10所示为常见土钉支护遇到软弱土层时产生塌滑的情况，图 2-11为某工地土钉支护塌滑的情况。
        3. 结构内力的问题
         一般有支撑的挡土结构的弯矩多是坑内弯矩为主的。某工程一层支撑的地下连续墙，配筋时坑外配筋多于抗内侧配筋，最后坑内侧产生裂缝需要补撑，如图2-12所示。
        4. 软土开挖使工程桩产生侧移
        很多软土地基上的基坑开挖，一般是先做好工程桩，后进行基坑开挖，开挖时有可能形成一定的临空面高差Δh，软土会产生侧移，如图2-13所示，图2-14为某工程基坑开挖后产生桩位移位的结果。图2-15为开挖产生侧移的示意图。图2-16为某工地开挖后造成管桩倾斜的严重情况。因此，在软土地基中进行基坑开挖时，一定要注意控制临空面高差Δh。
        5. 降水对周围环境的影响
        在沿海地区，一般地下水位较高，当基坑开挖时，可会产生地下水位的降低，如图2-17所示，地下水位的降低使土的有效重度增加，从而使地面产生沉降，在降水漏斗范围的建筑物会产生一定的沉降变形，尤其是降水漏斗范围内的土质较差，建筑物为天然地基时，更易使建筑物产生沉降，甚至产生不良影响，这也是基坑易产生对周边环境影响的重要因素。图 2-18为某一工程基坑水位下降使阳台下沉开裂的情况。
        要避免基坑事故的出现，合理的设计是很重要的，合理的设计除了要求有正确的设计理论外，也与基坑支护的方案密切相关。