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【摘要】随着地下建筑物的大量修建,深基坑工程数量迅速增多,基坑工程事故也频频发生,严重时会导致整个基坑支护结构的倒塌损坏,不仅影响工期,耗费大量抢救资金,甚至发生人员伤亡,并使与基坑相邻的周边建筑物或地下设施开裂、倾斜甚至倒塌。本文通过总结深基坑工程特点,在此基础上分析深基坑工程事故发生的原因,为以后深基坑工程设计施工中提供借鉴和参考。
【关键词】 深基坑开挖基坑事故
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
1、引 言
近几年来,随着城市高层建筑与市政建设事业的发展,深基坑支护技术也有了长足的进步,然而深基坑事故仍时有发生,导致邻近的建筑物裂损、倾斜,地下管线变形、断裂,道路、场地及公用设施沉陷、破坏等 [1]。深基坑支护属于地下工程,具有不可视性,一旦出现质量问题,如深基坑塌方,事后纠正和补救都会比较困难,当前,深基坑事故己成为城市建设中的安全隐患之一。
一、深基坑工程特点
(一)区域性强
不同的工程地质和水文地质条件,基坑工程差异性很大。即使是同一城市不同区域也有差异。正是由于岩土性质千变万化,地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性,往往就容易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,并且精确度很低。因此,深基坑开挖要因地制宜,根据本地具体情况,具体问题具体分析,而不能简单地完全照搬外地的经验。
(二)综合性强
基坑工程是一个综合性很强的系统工程,它不只是一个岩土工程问题、还涉及到结构工程、材料工程、地质工程、施工力学以及优化设计等诸多领域。是理论上尚待发展的综合技术学科。
(三)时空效应
基坑的深度和平面形状,对基坑的稳定性和变形有较大影响。土体,特别是软粘土,具有较强的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化,蠕变将使土体强度降低,使土坡稳定性减小,故基坑开挖时应注意其时空效应。
(四)环境效应
基坑工程的开挖,必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变,导致周围地基土体的变形,对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。大量土方运输也对交通产生影响。所以应注意其环境效应。
(五)风险大、质量要求高
基坑工程是个临时工程,技术复杂,涉及范围广,安全储备相对较小,并且基坑工程施工周期长,从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件,安全度的随机性较大,事故也往往具有突发性。为此,工程技术人员必须以高度的责任心做周密和详尽的考虑,认真对待设计和施工,同时做好现场监测工作,以便对工程建设中可能发生的各种危险情况做出及时的预测和判断[2]。
深基坑周围环境往往复杂,为确保临近建筑物、地下电缆、光缆、煤气管道、地下水管道、污水管道等设施的安全,必须加强支护,从工程的角度考虑必须方便深基坑施工,从经济的角度出发必须保证工程费用最省,这些都对支护结构提出了严格的要求。所以,只有保证了基坑工程的质量,才能保证地下结构和上部结构的工程质量。
二、深基坑事故原因分析
(一)支护方案不合理
深基坑支护的方案很多,工程造价也千差万别,因此对设计方案进行对比选择就显得十分重要,有的工程因方案选择不当,不但使得支护工程的造价很高,而且还发生了倒塌事故。当前,高层建筑的设计一般由设计单位负责,支护工程通常认为是施工措施的一部分,作为临时措施的一种,由施工单位或其他单位设计和施工,所以常常出现出方案选择不当的情况。
(二)土的强度指标选择不准
在深基坑支护工程设计中,合理地选择土的强度指标是深基坑开挖成败的一个关键因素。例如,在深基坑周边降水条件下进行深基坑稳定计算可以采用总应力法,其土的强度指标可以由直剪试验取得,但是对透水性比较强的土,选择快剪与不排水强度指标其计算结果差别就很大。但是在实际工作中,有些设计人员不管是在什么条件下,选用的是相同的土的强度指标,这也是使计算结果与实际情况相差很大,造成深基坑开挖经常出现事故的一个主要原因。
(三)地下水处理不合理
由于地下水处理不当也往往会造成深基坑工程的倒塌,同时还会给周围环境造成不良影响。在深基坑开挖过程中究竟是采取降水还是防渗的问题上,首先要由建筑物所在地的工程地质和水文地质情况及周围的环境而定。如果深基坑处在建筑物密集区,就要看降水会不会引起地面下沉,给周边建筑物及管线造成破坏。如果通过抽水试验对地面沉降观测资料进行分析认为,降水会给深基坑周边建筑物及管线造成破坏,就不要采取降水措施,应采取深基坑周边防渗的措施。一般来说,如果深基坑周围附近没有建筑物和主要管线时,可以采取降水方案。
(四)深基坑支护工程的施工达不到设计要求
深基坑支护工程大多为临时性工程,在实际工程中常常得不到建设方和施工方应有的重视,一般不愿投入较多的资金。施工过程中常常与设计意图背离,偷工减料。比如施工
中深基坑挖土不按设计中规定的程序进行;深层搅拌桩的水泥掺量不足等,都会给深基坑施工带来严重的隐患。为此,必须严格把好施工质量关。水下浇灌支护桩时水泥浆不能流失;桩体、墙体的混凝土强度一定要达到设计要求,不能有蜂窝、露筋现象等等。
(五)监测信息化施工未起到应有的作用
监测是深基坑工程施工过程中不可缺少的组成部分。深基坑工程是土体与围护结构体系相互共同作用的一个动态化体系,有复杂的多变因素,工程上单靠理论计算,往往难以对支护体系的多变因素作出足够的准确预测,同时在施工过程中也常常会出现一些难以预料的变化。通过现场施工中对深基坑支挡结构、地下水位、支撑系统及地表沉降等的监测,为设计和施工提供了现场信息,这样可以及时发现问题,提早采取措施[3]。
三、結 语
大量基坑事故的发生不是偶然的,是存在一些必然的因素的,这些必然的因素是具有综合性的,包括勘察方面、设计方面、施工方面、监测方面、管理方面等。只有从各个方面去提高,才能够有效的避免基坑事故的发生。基坑工程虽为临时性工程,但一旦出现问题,就会导致延误工期,严重的还会引起安全事故,基坑工程实际、施工中应当重视各个环节,加强管理,不断总结经验教训,力争做到基坑工程的安全,维护人民的财产安全。
【参考文献】
[1] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑出版社,2009.
[2] 田裕甲,深基坑支护工程实施原因分析,第八届后张预应力学术交流会论文,2004,453-470
[3] 蒋建平,高层建筑基坑中的环境事故及其防治技术[J],建筑技术,2004,35(5):332-334
【作者简介】
李秀峰(1986 - ),男,硕士研究生,毕业于同济大学地下建筑工程系,助理工程师,从事岩土工程设计工作
【关键词】 深基坑开挖基坑事故
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
1、引 言
近几年来,随着城市高层建筑与市政建设事业的发展,深基坑支护技术也有了长足的进步,然而深基坑事故仍时有发生,导致邻近的建筑物裂损、倾斜,地下管线变形、断裂,道路、场地及公用设施沉陷、破坏等 [1]。深基坑支护属于地下工程,具有不可视性,一旦出现质量问题,如深基坑塌方,事后纠正和补救都会比较困难,当前,深基坑事故己成为城市建设中的安全隐患之一。
一、深基坑工程特点
(一)区域性强
不同的工程地质和水文地质条件,基坑工程差异性很大。即使是同一城市不同区域也有差异。正是由于岩土性质千变万化,地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性,往往就容易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,并且精确度很低。因此,深基坑开挖要因地制宜,根据本地具体情况,具体问题具体分析,而不能简单地完全照搬外地的经验。
(二)综合性强
基坑工程是一个综合性很强的系统工程,它不只是一个岩土工程问题、还涉及到结构工程、材料工程、地质工程、施工力学以及优化设计等诸多领域。是理论上尚待发展的综合技术学科。
(三)时空效应
基坑的深度和平面形状,对基坑的稳定性和变形有较大影响。土体,特别是软粘土,具有较强的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化,蠕变将使土体强度降低,使土坡稳定性减小,故基坑开挖时应注意其时空效应。
(四)环境效应
基坑工程的开挖,必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变,导致周围地基土体的变形,对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。大量土方运输也对交通产生影响。所以应注意其环境效应。
(五)风险大、质量要求高
基坑工程是个临时工程,技术复杂,涉及范围广,安全储备相对较小,并且基坑工程施工周期长,从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件,安全度的随机性较大,事故也往往具有突发性。为此,工程技术人员必须以高度的责任心做周密和详尽的考虑,认真对待设计和施工,同时做好现场监测工作,以便对工程建设中可能发生的各种危险情况做出及时的预测和判断[2]。
深基坑周围环境往往复杂,为确保临近建筑物、地下电缆、光缆、煤气管道、地下水管道、污水管道等设施的安全,必须加强支护,从工程的角度考虑必须方便深基坑施工,从经济的角度出发必须保证工程费用最省,这些都对支护结构提出了严格的要求。所以,只有保证了基坑工程的质量,才能保证地下结构和上部结构的工程质量。
二、深基坑事故原因分析
(一)支护方案不合理
深基坑支护的方案很多,工程造价也千差万别,因此对设计方案进行对比选择就显得十分重要,有的工程因方案选择不当,不但使得支护工程的造价很高,而且还发生了倒塌事故。当前,高层建筑的设计一般由设计单位负责,支护工程通常认为是施工措施的一部分,作为临时措施的一种,由施工单位或其他单位设计和施工,所以常常出现出方案选择不当的情况。
(二)土的强度指标选择不准
在深基坑支护工程设计中,合理地选择土的强度指标是深基坑开挖成败的一个关键因素。例如,在深基坑周边降水条件下进行深基坑稳定计算可以采用总应力法,其土的强度指标可以由直剪试验取得,但是对透水性比较强的土,选择快剪与不排水强度指标其计算结果差别就很大。但是在实际工作中,有些设计人员不管是在什么条件下,选用的是相同的土的强度指标,这也是使计算结果与实际情况相差很大,造成深基坑开挖经常出现事故的一个主要原因。
(三)地下水处理不合理
由于地下水处理不当也往往会造成深基坑工程的倒塌,同时还会给周围环境造成不良影响。在深基坑开挖过程中究竟是采取降水还是防渗的问题上,首先要由建筑物所在地的工程地质和水文地质情况及周围的环境而定。如果深基坑处在建筑物密集区,就要看降水会不会引起地面下沉,给周边建筑物及管线造成破坏。如果通过抽水试验对地面沉降观测资料进行分析认为,降水会给深基坑周边建筑物及管线造成破坏,就不要采取降水措施,应采取深基坑周边防渗的措施。一般来说,如果深基坑周围附近没有建筑物和主要管线时,可以采取降水方案。
(四)深基坑支护工程的施工达不到设计要求
深基坑支护工程大多为临时性工程,在实际工程中常常得不到建设方和施工方应有的重视,一般不愿投入较多的资金。施工过程中常常与设计意图背离,偷工减料。比如施工
中深基坑挖土不按设计中规定的程序进行;深层搅拌桩的水泥掺量不足等,都会给深基坑施工带来严重的隐患。为此,必须严格把好施工质量关。水下浇灌支护桩时水泥浆不能流失;桩体、墙体的混凝土强度一定要达到设计要求,不能有蜂窝、露筋现象等等。
(五)监测信息化施工未起到应有的作用
监测是深基坑工程施工过程中不可缺少的组成部分。深基坑工程是土体与围护结构体系相互共同作用的一个动态化体系,有复杂的多变因素,工程上单靠理论计算,往往难以对支护体系的多变因素作出足够的准确预测,同时在施工过程中也常常会出现一些难以预料的变化。通过现场施工中对深基坑支挡结构、地下水位、支撑系统及地表沉降等的监测,为设计和施工提供了现场信息,这样可以及时发现问题,提早采取措施[3]。
三、結 语
大量基坑事故的发生不是偶然的,是存在一些必然的因素的,这些必然的因素是具有综合性的,包括勘察方面、设计方面、施工方面、监测方面、管理方面等。只有从各个方面去提高,才能够有效的避免基坑事故的发生。基坑工程虽为临时性工程,但一旦出现问题,就会导致延误工期,严重的还会引起安全事故,基坑工程实际、施工中应当重视各个环节,加强管理,不断总结经验教训,力争做到基坑工程的安全,维护人民的财产安全。
【参考文献】
[1] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑出版社,2009.
[2] 田裕甲,深基坑支护工程实施原因分析,第八届后张预应力学术交流会论文,2004,453-470
[3] 蒋建平,高层建筑基坑中的环境事故及其防治技术[J],建筑技术,2004,35(5):332-334
【作者简介】
李秀峰(1986 - ),男,硕士研究生,毕业于同济大学地下建筑工程系,助理工程师,从事岩土工程设计工作