基坑工程施工过程的注意事项及失败案例

基坑工程
(1)分析基坑工程可能存在的工程地质问题以及如何防治。

基坑开挖带来的环境问题主要来自地下水的影响及支护结构的破坏、变形和位移,它使土的含水层被切断及土体原来所处的平衡状态被破坏,对周围原有建筑物和地下设施造成不利影响。

一般来说,深基坑开挖如果处理不妥,可能使周围建筑物产生不均匀沉降、开裂甚至更严重的后果,造成邻近道路下沉破坏,危及工程建设进展,影响施工工期等等。

1.1 地下水方面的影响
(1)降低地下水位,引起地面沉降。

在地下水位较高的地区,基坑开挖时,土的含水层被切断,地下水就会不断地渗入基坑内,为了保证正常的施工,就需降低地下水位,地下水降低后,在抽水影响半径范围内土壤会产生新的固结,从而引起地面沉降。

(2)地下水渗透破坏,引起基坑坍塌。

开挖基坑时,基坑内外地下水位存在一定的水头差,在动水压力作用下,基坑土会发生流土、潜蚀现象,导致岩土体结构松动和破坏,从而引起基坑坍塌。

(3)基坑突涌,导致基土开裂。

由于基坑有承压水的存在,开挖基坑使原有土压力减小到一定程度时,承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板,造成突涌现象,导致基土开裂。

1.2 支护结构方面的影响
基坑开挖时,为了防止边坡失稳,一般进行支护,但由于复杂的地质条件及经验不足或不够重视,表现在支护结构方面主要有破坏、变形和位移。

(1)支护结构自身破坏,导致边坡失稳。

这是由于支撑物受弯破坏或锚杆体系抗拔力不足,拉杆自身断裂或拉杆及锚座的连接不牢所致,尤其在锚杆体系中最易发生。

(2)支护结构整体破坏,导致基坑隆起。

这主要是由于支护结构嵌入深度不足所致,这种类型的破坏会引起基坑隆起,并使地基土强度降低或失效,多发生在内撑及锚碇式支护结构中,且坑底土为软土至中等强度的粘性土(不排水剪切力Cu=12～50kPa)。

(3)支护结构发生变形和位移,引起邻近建筑设施的破坏。

挡土结构某一部分过大变形造成其它部分和邻近建筑的过大变形或结构性破坏。

防治对策及措施
基坑开挖降水及支护结构要精心设计和严密监测施工,这是保证工程不出问题的两个基本条件。

2.1精心设计
查明工程场地的工程地质、水文地质特征,精心设计基坑围体施工方案,预测可能产生的变化及其后果,做好防范工作。

(1)合理选用排、降水方案。

基坑开挖时排、降地下水方法很多,如明沟排水、井点排水、大口径排水、真空排水等,这些方法各有自己的技术优势,但也有一定的适用条件。

即使是同一种方法,也存在着布设密度、深度、排量等因素的影响。

因此,必须进行方案比选,选择合理而可靠的方法,配以一定的辅助措施,才能预防地下水带来的不良影响。

(2)基坑开挖的支护宜结合防渗、截渗要求综合考虑。

基坑开挖时为了改善岩土的性质及渗透水流的水动力条件,需对坑壁进行支护,且应考虑防渗、截渗措施。

支护结构很多,主要分加固型(如水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆加固等)及支挡型(如排桩、地下连续墙、沉井等),它们有各自的适用条件,要根据工程地质及水文地质条件,结合工程性质、规模等进行方案比选。

选择既可挡土、又能防渗的支护结构,以节约工程造价。

(3)应做好基坑周围地表水的隔离和疏排并处理好堆土对支护结构造成水平超载等问题。

2.2严密监测
由于设计时包括了可知因素和不可知因素简化合理和实践经验以及参数适当的选取,所以周密的施工监测工作就显得至关重要,决不可存在挖了再说的侥幸心理,否则一旦事故发生为时已晚。

基坑施工监测的目的是保障施工安全和环境安全。

施工监测的内容如下:
(1)挡土结构的变形、内力监测,包括墙体变形、侧压力、应力、支撑轴力。

(2)基坑的稳定监测,主要是基坑的隆起。

(3)周围环境监测,包括土体变形、地表变形、构筑物沉降与倾斜、地下管线沉降。

施工监测在基坑开挖过程中应连续测试,并将监测数据及时反馈指导施工。

在开挖前应确定控制值,当监测数据接近控制值时报警,暂停开挖并采取相应的施工技术措施。

在城市街区进行深基坑施工,当邻近有构筑物、桥梁、道路、地下管线需控制沉降、倾斜时,可视具体环境条件和保护要求而选择采用隔离帷幕墙法、注浆加固法、定线悬吊法等技术措施。

(2)搜集资料,选取一个典型工程失败案列,分析其原因。

该工程实例为某沿海城市热电厂建设配套工程，拟在该市港务局所辖铁路专用线下修筑顶进式7.6m单孔地道桥一座(线下南北向长度31.8m)。

地道桥预制及顶进作业位于铁路专用线(共3股)的南侧，基坑深约6.0m，基坑西北为港务局铁路专用线调度指挥楼。

基坑南侧采用钢板桩防护，并设置顶进后背梁作为顶进承载结构，其余三面均采用放坡开挖(各方向坡面的放坡率分别为:东面1∶1、北面1∶1.5、西面1∶0.3)，基坑北侧距离最近的铁路股道约7.0m;基坑西侧距离调度指挥楼外墙约10.5m。

为排降地下水，共设计降水井12眼，分别位于基坑周边。

其中，基坑东侧4眼，基坑西侧与调度楼之间4眼，基坑南侧1眼，基坑北侧3眼(见图1)。

港务局铁路专用线调度指挥楼由主、副楼组成(主楼四层、副楼两层)，主、副楼采用分块筏板基础，地上结构之间设置沉降缝。

地质资料。

该工程区域内场地条件平整，为典型的沿海滩涂地貌，铁路路基与自然地面基本持平。

地层自上而下为:素填土(厚约0.7m)、粉土(厚约5.5m)、粗砂(下卧层，未贯穿)，地下潜水位于地面以下1.0m。

事故早期处置。

该工程于当年10月5日进场施工，分别于10月24日、11月5日对基坑西侧和东侧的两排降水井实施铁道勘察2018年第3期降水作业。

10月20日开始对基坑土方进行开挖。

11月1日，基坑西北角出现小坍方，施工单位采用坑内填土压重方式封闭坍方面。

11月2日至4日，为防止坍方进一步扩展，在基坑西侧边坡打入5根密排的I56工字钢，经过试挖，止坍效果并不明显。

11月8日，采用预应力全长锚固型水泥锚索作为密排工字钢的外拉受力体系，引孔作业后实施了灌浆作业。

11月10日，基坑西侧铁路调度楼主、副楼之间的沉降缝突然扩展，呈现下窄上宽的形态，上部最大张开量为39mm。

11月11日晨，沉降缝进一步张开，上部最大张开量为52mm，随即停止了基坑内的作业及降水作业，对基坑周边的不利堆载予以清除。

至此，基坑施工全面停止，进入抢险状态。

原因
(1)地质条件与地勘资料存在较大差异。

原地质资料显示基坑所在地层为粉土，下卧层为粗砂，而实际揭露地层为淤泥质软土，且范围较大。

经核实，设计采用的地质资料为邻近道路的勘察孔资料，距离本工程基坑约80m。

因此，基坑西边坡采用1∶0.3的坡率及网喷支护的措施不能保证安全。

(2)施工前未开展详尽的工程环境及邻近建筑物调查。

调度楼所在场地地基条件差，基础施工中发现地基为淤泥质软土，但这一重要信息未引起施工方足够重视。

该场地周边的地层曾因铁路、市政管线、道路施工在不同时期多次被开挖扰动，基坑区域内的土层已非原状土层。

在基坑开挖过程中，暴露出一根60的给水管,另有一废弃的污水井及与其接驳的管线，施工中都有水持续涌出，其对地层土体的破坏作用不容忽视。

(3)不当的施工组织。

地下水未充分降排即开挖基坑土体，基坑边坡溜坍严重。

采用震
动打桩机在基坑内西侧边坡打设工字钢桩，导致淤泥质地层在富水条件下强度降低，加速了邻近地层变形。

在锚索孔灌浆中，存在浆体外渗，而锚索孔已邻近铁路调度楼基础，进一步恶化了建筑物的地基条件。

(4)施工降水引起建筑物差异沉降。

调度楼东侧采用降水井持续降水(西侧未降水)。

淤泥质软土地层具有较高的压缩性，在水力梯度差异较大的情况下，造成建筑物东、西两侧固结沉降的差异。