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摘要：根据对多项黄土地区基坑工程事故的设计、施工、监理以及第三方监测等方面综合分析事故原因,提出以预防为主的处理措施及改善黄土地区深基坑工程现状的建议。
[关键词]黄土地区;基坑支护;事故预防;处理措施
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着深基坑工程在建筑工程中占有的地位越来越重要,现在深基坑工程是工程界关注的热点,同时也是提高建筑工程整体质量和减少事故发生的重点,我国黄土主要分布于西部地区和河南、河北。覆盖面积约占我国国土面积的6.6%达到64万km2，陕西、甘肃、宁夏、青海以及山西大多为湿陷性黄土地区。黄土地区由于黄土具有湿陷性、渗透性、易崩解、大孔隙、垂直节理较发育、含有大量可溶盐和膨胀性粘土矿物、承载力较低等特性。所以黄土地区的深基坑工程极易引发各种各样的工程事故。黄土地区深基坑主要特点有:
(1)很多高层建筑都处在城市密集的建筑群中,施工场地狭小,深基坑开挖和支护困难,很难保证基坑的稳定性。
(2) 黄土地区深基坑开挖与支护是与许多因素相关的综合技术,有许多理论与实际问题都有待解决和完善。
(3) 深基坑支护是个临时性工程,但其安全度又具有随机的性质。从基坑开挖到地下工程全部完成,要经历许多不利条件的影响
(4)深基坑开挖过程中黄土发生湿陷性沉降,以致对周边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。
二、黄土地区深基坑工程事故调查与分析
本文作者对96项黄土地区深基坑工程事故的调查(见表2.1)中可以看出,过去几年间我国黄土地区深基坑工程事故率比较高。
表2.1黄土地区深基坑工程事故调查表
从上表可以看出,首先由于设计不当造成黄土地区深基坑事故的达23项,占23.96%,如果再包括荷载取值等与设计有关内容综合在一起,共24项,占被调查总数的25%。因此抓好基坑工程方案审议,由有经验单位承担设计是取得工程成功的关键。其次,由于施工方法、相邻基坑的影响、监测等诸多因素合在一起,引发事故19项,占被调查事故的19.79%。为了确保质量,由有资质单位承担基坑工程施工也是个不容忽视的问题。最后由于水处理不当(如止水、降水、排水等),引起工程事故20项,占被调查总数的20.83%。尤其是在黄土地区,水处理不当对黄土基坑来说更是个十分敏感的因素。
三、常见事故处理与预防措施
忽略深基坑工程的重要性和复杂性，片面的强调其临时性，是导致基坑工程事故多发的根本原因。在黄土地区深基坑工程常见的事故和处理及预防措施可以总结为以下几大类；
3.1、未设止水幕墙或止水墙漏水,坑内降水开挖,造成坑周地面或路面下陷、周边建筑物倾斜、地下管线断裂等。事故发生后,首先应立即停止施工开挖和坑内降水,迅速用堵漏材料处理止水幕墙的渗漏,坑外新设置若干口回灌井,高水位回灌,抢救断裂或渗漏管线,重新设置止水墙,对已倾斜建筑物进行扶正和加固,防止其继续恶化,同时要加强对坑周地面和建筑物的观测,以便继续采取有针对性的处理措施。在水位较高地区基坑开挖时,应进行防水处理,方可开挖,坑外也可设回灌井、观察井,保护相邻建筑物。
3.2、桩入土深度不够,桩墙倾斜失稳。事故发生后,首先要停止基坑开挖,在已开挖尚未发生失稳段, 对桩顶部位进行适当卸载或土料反压,同时在坑底桩墙前堆砂土袋,再根据失稳原因通过注浆或旋喷桩等措施进行被动区土质加固，也可在原挡土桩内侧补打短桩。
3.3、基坑内外存在较大水位差,桩墙未进入不透水层,坑内降水引起土体失稳。事故发生后,首先停止坑内开挖、降水,必要时堆料反压或灌水反压。管涌、流砂停止后应通过桩后压浆,补桩,堵漏,被动区土质加固等措施加固处理。预防措施是:基坑开挖前应补做地质勘察,查明不透水层的分布情况,应确保桩墙进入不透水层1m以上。
3.4、为防止两相邻基坑施工互相影响,应加强现场施工监测,对因施工振动引起支护结构倾斜、断裂等破损时,首先應停止施工并且限制施工振动的影响,对破坏的支护结构采取有效的处理措施。
3.5、由于水浮力和地基回弹反力作用使基础底板上凸,甚至使箱基上浮，工程桩随底板上拔而断裂。事故发生后,处理方法:在基坑内或周边进行降水,由于土体失水固结,在摩擦力作用下桩体沉。同时降低底板下的水浮力,并将抽出的地下水回灌箱基内。对箱基底反压使其回落,首层地面以上主体结构要继续施工加载,待建筑物全部稳定后再从箱基内抽水、处理开裂的底板后方可停止基坑降水。
3.6、桩间距过大,发生流砂、流土,基坑周边地面开裂塌陷。应立即停止挖土,采取补桩、桩间加挡土木板,利用桩后土已形成的拱状断面,用水泥砂浆抹面,可配合桩顶卸载、降水等措施。采取混凝土桩支护结构时,桩间距一般不宜大于两倍桩径,灌注桩径不宜小于500mm,挖孔桩径不宜小于800mm。
3.7、基坑发生整体或局部土体滑塌失稳。这是忽视基坑整体稳定的结果。事故发生后,首先应降低土中水位和进行坡顶卸载,加强未滑塌区段的监测和防护。对欠固结淤泥质土、软粘土或砂土,应根据整体稳定验算,采用预先加固的措施,防止土体失稳。
四、结语和建议
由于天然形成的地层条件千差万别， 基坑施工过程中影响因素复杂，事故隐患多，很难形成完善的理论体系来指导工程实践， 因此应实施动态设计与信息化施工。 加强变形监测，落实技术措施，提高监测数据的可靠性，以监测结果指导施工过程，并进行动态设计能在很大程度上预防事故的发生。以下是几点建议：
(1)基坑支护方案的选择应综合考虑造价、工期、安全及对周围环境的影响。当基坑周围有建筑物、道路和管线时,特别要注意边坡的变形控制。
(2)基坑支护设计过程中应充分考虑影响基坑变形、稳定的诸因素,确保基坑边坡的安全系数满足规范要求。
(3)基坑支护施工中,一定要严格按照顺序施工,防止因工序混乱导致工程事故的发生。做好基坑周围的排水,防止因地表水位提高增加边坡的侧向压力。加强边坡的位移监测,及时发现问题。基坑支护边坡位移的动态监测是防止边坡事故发生发展的有效措施。
(4)在编制基坑工程技术标准工作中,要强重视编制有地方特色,反映地方经验的基坑工程技术标准,使地方基坑工程有章可依。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规程(JGJ120—99)[S] :北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M] :北京:中国建筑工业出版社,1997.
[3]林在贯,高大钊等.岩土工程手册[M] :北京:中国建筑工业出版社,1994.
[4]钱鸿缙.湿陷性黄土地基. [M] :北京:中国建筑工业出版社，1985 .
[关键词]黄土地区;基坑支护;事故预防;处理措施
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着深基坑工程在建筑工程中占有的地位越来越重要,现在深基坑工程是工程界关注的热点,同时也是提高建筑工程整体质量和减少事故发生的重点,我国黄土主要分布于西部地区和河南、河北。覆盖面积约占我国国土面积的6.6%达到64万km2，陕西、甘肃、宁夏、青海以及山西大多为湿陷性黄土地区。黄土地区由于黄土具有湿陷性、渗透性、易崩解、大孔隙、垂直节理较发育、含有大量可溶盐和膨胀性粘土矿物、承载力较低等特性。所以黄土地区的深基坑工程极易引发各种各样的工程事故。黄土地区深基坑主要特点有:
(1)很多高层建筑都处在城市密集的建筑群中,施工场地狭小,深基坑开挖和支护困难,很难保证基坑的稳定性。
(2) 黄土地区深基坑开挖与支护是与许多因素相关的综合技术,有许多理论与实际问题都有待解决和完善。
(3) 深基坑支护是个临时性工程,但其安全度又具有随机的性质。从基坑开挖到地下工程全部完成,要经历许多不利条件的影响
(4)深基坑开挖过程中黄土发生湿陷性沉降,以致对周边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁。
二、黄土地区深基坑工程事故调查与分析
本文作者对96项黄土地区深基坑工程事故的调查(见表2.1)中可以看出,过去几年间我国黄土地区深基坑工程事故率比较高。
表2.1黄土地区深基坑工程事故调查表
从上表可以看出,首先由于设计不当造成黄土地区深基坑事故的达23项,占23.96%,如果再包括荷载取值等与设计有关内容综合在一起,共24项,占被调查总数的25%。因此抓好基坑工程方案审议,由有经验单位承担设计是取得工程成功的关键。其次,由于施工方法、相邻基坑的影响、监测等诸多因素合在一起,引发事故19项,占被调查事故的19.79%。为了确保质量,由有资质单位承担基坑工程施工也是个不容忽视的问题。最后由于水处理不当(如止水、降水、排水等),引起工程事故20项,占被调查总数的20.83%。尤其是在黄土地区,水处理不当对黄土基坑来说更是个十分敏感的因素。
三、常见事故处理与预防措施
忽略深基坑工程的重要性和复杂性，片面的强调其临时性，是导致基坑工程事故多发的根本原因。在黄土地区深基坑工程常见的事故和处理及预防措施可以总结为以下几大类；
3.1、未设止水幕墙或止水墙漏水,坑内降水开挖,造成坑周地面或路面下陷、周边建筑物倾斜、地下管线断裂等。事故发生后,首先应立即停止施工开挖和坑内降水,迅速用堵漏材料处理止水幕墙的渗漏,坑外新设置若干口回灌井,高水位回灌,抢救断裂或渗漏管线,重新设置止水墙,对已倾斜建筑物进行扶正和加固,防止其继续恶化,同时要加强对坑周地面和建筑物的观测,以便继续采取有针对性的处理措施。在水位较高地区基坑开挖时,应进行防水处理,方可开挖,坑外也可设回灌井、观察井,保护相邻建筑物。
3.2、桩入土深度不够,桩墙倾斜失稳。事故发生后,首先要停止基坑开挖,在已开挖尚未发生失稳段, 对桩顶部位进行适当卸载或土料反压,同时在坑底桩墙前堆砂土袋,再根据失稳原因通过注浆或旋喷桩等措施进行被动区土质加固，也可在原挡土桩内侧补打短桩。
3.3、基坑内外存在较大水位差,桩墙未进入不透水层,坑内降水引起土体失稳。事故发生后,首先停止坑内开挖、降水,必要时堆料反压或灌水反压。管涌、流砂停止后应通过桩后压浆,补桩,堵漏,被动区土质加固等措施加固处理。预防措施是:基坑开挖前应补做地质勘察,查明不透水层的分布情况,应确保桩墙进入不透水层1m以上。
3.4、为防止两相邻基坑施工互相影响,应加强现场施工监测,对因施工振动引起支护结构倾斜、断裂等破损时,首先應停止施工并且限制施工振动的影响,对破坏的支护结构采取有效的处理措施。
3.5、由于水浮力和地基回弹反力作用使基础底板上凸,甚至使箱基上浮，工程桩随底板上拔而断裂。事故发生后,处理方法:在基坑内或周边进行降水,由于土体失水固结,在摩擦力作用下桩体沉。同时降低底板下的水浮力,并将抽出的地下水回灌箱基内。对箱基底反压使其回落,首层地面以上主体结构要继续施工加载,待建筑物全部稳定后再从箱基内抽水、处理开裂的底板后方可停止基坑降水。
3.6、桩间距过大,发生流砂、流土,基坑周边地面开裂塌陷。应立即停止挖土,采取补桩、桩间加挡土木板,利用桩后土已形成的拱状断面,用水泥砂浆抹面,可配合桩顶卸载、降水等措施。采取混凝土桩支护结构时,桩间距一般不宜大于两倍桩径,灌注桩径不宜小于500mm,挖孔桩径不宜小于800mm。
3.7、基坑发生整体或局部土体滑塌失稳。这是忽视基坑整体稳定的结果。事故发生后,首先应降低土中水位和进行坡顶卸载,加强未滑塌区段的监测和防护。对欠固结淤泥质土、软粘土或砂土,应根据整体稳定验算,采用预先加固的措施,防止土体失稳。
四、结语和建议
由于天然形成的地层条件千差万别， 基坑施工过程中影响因素复杂，事故隐患多，很难形成完善的理论体系来指导工程实践， 因此应实施动态设计与信息化施工。 加强变形监测，落实技术措施，提高监测数据的可靠性，以监测结果指导施工过程，并进行动态设计能在很大程度上预防事故的发生。以下是几点建议：
(1)基坑支护方案的选择应综合考虑造价、工期、安全及对周围环境的影响。当基坑周围有建筑物、道路和管线时,特别要注意边坡的变形控制。
(2)基坑支护设计过程中应充分考虑影响基坑变形、稳定的诸因素,确保基坑边坡的安全系数满足规范要求。
(3)基坑支护施工中,一定要严格按照顺序施工,防止因工序混乱导致工程事故的发生。做好基坑周围的排水,防止因地表水位提高增加边坡的侧向压力。加强边坡的位移监测,及时发现问题。基坑支护边坡位移的动态监测是防止边坡事故发生发展的有效措施。
(4)在编制基坑工程技术标准工作中,要强重视编制有地方特色,反映地方经验的基坑工程技术标准,使地方基坑工程有章可依。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规程(JGJ120—99)[S] :北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M] :北京:中国建筑工业出版社,1997.
[3]林在贯,高大钊等.岩土工程手册[M] :北京:中国建筑工业出版社,1994.
[4]钱鸿缙.湿陷性黄土地基. [M] :北京:中国建筑工业出版社，1985 .