基础工程事故的主要原因分析

基础工程事故的主要原因分析随着我国经济持续快速增长，城市化建设发展的步伐加快，基础工程的比重逐渐增大，特别是深基坑工程越来越多，施工的条件与环境越来越复杂，工程难度越来越大，工程事故发生的机率也就越来越高，尽管绝大多数工程的技术人员严格按规范要求进行设计施工，但仍出现不少工程事故，究其原因很多，也很复杂，既包括基础沉降变形和基坑稳定性问题，也与岩土和支护结构的共同作用结果有关，主要有以下几个方面：工程勘察的失误、基坑设计失误、荷载取值错误、水处理不当、支撑结构失稳、锚固结构失稳、忽视基坑稳定性、施工方法错误、工程监测不当、工程管理不当、相邻施工影响、盲目降低造价。

在这些因素当中，基坑设计失误、水处理不当、工程管理不当和锚固结构失稳的影响最大。

工程勘察场地勘察资料是深基坑工程设计施工的重要依据，是正确、全面地评价基坑支护结构的依据。

各类工程在设计施工以前都必须按要求进行工程勘察，复杂场地应适当增加勘探点和试验数据，水文条件复杂地区应做专门的水文地质勘察。

如果工程桩所涉及范围的地层、勘察资料不详细、不准确，势必给深基坑支护工程带来事故隐患。

例如某工业大楼的深基坑工程，因地质资料仅评价了基础桩范围(-6.0m～23.0 m)土层，而略去了对-6.0m以上淤泥层强度指标的正确评价。

而淤泥层正是基坑支护桩上主动土压力的主要土层，设计时也没有要求补充勘察，凭工程经验选定淤泥层强度指标，其数值比后来事故处理时测定的指标偏离许多，因此，造成重力式挡墙支护体系(4排搅拌桩)滑移、倾斜，基坑内大量涌土，基坑外土体滑塌，邻近的生产厂房外墙开裂等重大事故，有些基坑工程根本就没有进行工程勘察，而仅参考相邻工程的地质资料进行设计、施工，这是事故多发的一个主要原因。

基坑支护设计深基坑支护方案的选择，主要取决于基坑开挖深度，地基土物理力学性质，水文地质条件，周围环境(相邻建筑物、构筑物的重要性、道路、地下管线的限制程度等)，设计控制变形要求，施工设备能力，工期，造价以及支护结构受力特征等诸多因素，任何一方面的因素考虑不周或疏忽都有可能造成严重的后果。

基坑工程的设计，不仅方案要选择正确，而且要进行支护结构的强度，基坑整体稳定和局部稳定，结构和地面变形以及软弱土层的局部加固对相邻建筑物的影响等诸方面的验算，并应对可能发生的事故提出预防措施。

设计方面任何疏忽、失误都会导致基坑发生重大工程事故。

支护结构插入土体的深度不够、刚度、强度不够，被动土压力过小，坑底土体发生管涌、流砂或大面积隆起，忽视基坑土体整体稳定验算等都会导致基坑的失稳破坏，特别是在高水位软土地区更为严重。

因此，一个成功的基坑工程设计，在整体和局部稳定方面的验算是十分必要的。

例如，郑州市某宾馆基坑工程事故，基坑深8.0 m，采用喷锚支护，当开挖到基底时，南侧三层砖混结构的旅行社楼房突然发出断裂的响声，旅行社楼房全部滑塌入基坑中。

事故发生后，组织专家分析原因，主要是：支护方案选择不当。

又如，洛阳市某深基坑，支护桩长如再多加深1.0m即可嵌入岩层，结果因支护桩长设计不足发生踢脚失稳破坏，导致基坑事故损失近2000万元。

设计荷载取值土压力、水压力的计算是支护结构设计计算的前提，但是必须注意到实际的土压力在基坑开挖到地下结构完工期间，并不是常数，土压力随周围环境条件的改变而变化。

如雨季，地下管道漏水等会引起土压力、水压力的变化，地面堆载、堆料、临时建筑物等都会引起土、水压力的变化而诱发基坑事故。

例如，许昌某银行营业大厦深基坑事故，基坑边有一直径为2．0 m的大型城市排洪管道穿过。

基坑开挖完毕后，开始作基础垫层时，突然天降大雨，排洪管内流量剧增，巨大的水流撞开了管道拐弯处，致使管内的洪水流出，冲走基坑东侧支护桩的桩间土，引起部分桩体倾斜，地面塌陷，相邻单位的砖混结构车库倒塌，4层豪华招待所的基础外露，处境危险。

其主要原因是，未考虑周围环境改变引起土、水压力的变化，基坑东侧未作止水帷幕，造成地面塌陷，附近的建筑物破坏。

防水、降排水水是导致工程事故的重大因素，如某铁路隧道施工，由于地质条件极其复杂，地层破碎裂隙发育，由于详勘资料做的不够细致，施工中突遇断层承压水体，造成重大工程事故。

许多深基坑工程事故都是由于水的原因造成的。

深基坑工程的防水、降水和排水是一项事关大局的工作。

最常见的问题，一是为省钱不做止水墙或止水墙漏水，二是在基坑内降水而忽略对基坑外的影响，造成严重事故。

由于防水、降水不当而发生的事故约占21．4％。

通常是不做止水帷幕，基坑内大量降水，引起基坑周围一定范围内的地基土产生不均匀沉降，使基坑周围建筑物倾斜，道路及地下管线等设施开裂、下沉、甚至破坏；三是施工阶段处于雨季，雨水过大造成土体发生松动和蠕变，或基坑出现大量积水，因处理不当造成基坑垮塌事故。

支撑结构支撑式支护结构是应用较广泛的一种形式，特别对于大面积开挖的基坑，经常采用内支撑的支护体系。

支撑系统设计构造、施工不合理，支撑点数、位置及连接不当等失误都将导致支护结构变形过大，影响支撑体系的稳定性和基坑的整体安全。

土钉支护与锚固支护要搞清二者的基本概念，土钉支护与锚杆支护概念不同、支护机理不同、适用地质条件不同、起的作用也不完全相同。

土钉支护适用于地下水位以上或人工降水后的人工填土，粘性土和弱胶结砂土，深度小于15 m的基坑或边坡支护，土钉支护一般不加预应力，而且全长受力，靠与土的复合体起作用，而且土的面板不受力。

锚固支护是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构拉力或保持地层开挖面自身的稳定。

二者有较大的区别，在方案选择时应注意。

锚杆支护广泛应用于非软土地区的深基坑工程，这种支护结构刚度大、位移小，施工方面可选择性大，在周围建筑群密集的深大基坑使用是适宜的。

锚杆支护往往与灌浆技术结合使用。

土钉与锚杆的设计水平、施工质量以及对地基土的保护是影响土钉锚杆寿命的重要因素，特别是锚固支护，其中任一环节出现问题，都可能导致锚杆失效。

锚杆的防腐问题也是深基坑长期安全的关键。

施工施工方面引发的事故也是不能忽视的，主要是施工质量问题。

如支护桩墙质量差而能引起桩的折断，墙体大面积漏水、流土等，特别是由于转手承包，一些施工队伍技术素质很差，甚至偷工减料，给基坑工程造成严重隐患。

例如，北京某工程深基坑工程事故，施工单位认为基坑支护体系太保守，于是取消了锚杆支护，同时将桩基础改为人工挖孔大直径桩，将原基坑深ll.0 m改为深12.0 m。

另外，基坑开挖前夕，另一施工单位在基坑北侧距离支护桩5.0 m 远处，建造三层砖混结构的施工用房。

北京进入雨季，基坑开挖至-10.0 m左右时，基坑周围地面出现裂缝，支护桩倾斜，基坑北侧近100 .0m范围内80多根支护桩严重倾斜，最大桩顶水平位移达1．7 m。

工程监测深基坑施工监测是指导正确施工，避免事故发生的必要措施。

有的工程为了节约，基坑施工没有安排施工监测，或不合理削减监测内容，从而使监测工作不力，不能及时判断与处理险情，从而造成事故。

此外，对监测数据分析不够，报警不及时或数据错误都将会导致严重的工程事故。

例如，上海某大厦工程事故，第一道为钢筋砼支撑，第二、三、四道为直径拍Φ600mm的钢管支撑。

施工过程中，该大厦广东路一侧约40.0m长基坑围护结构支撑破坏，地下连续墙突然倒塌，广东路路面下的地下管线，包括电力、电缆、煤气管道、自来水管道、雨水管道等遭到严重损坏，煤气大量外溢，大面积停电、停气和停水，交通中断，事故的发生造成重大的经济损失和不良的社会影响。

基坑围护结构发生破坏前已有种种迹象，如地面沉降量已达15 mm，从沉降一时间曲线可知，这是基坑围护结构破坏前的预兆。

而且基坑挖土工人发现有涌土现象，表明地下连续墙背后有流土，可惜都未引起有关人员重视，也没有及时采取措施。

工程管理近些年由于各单位工程施工任务剧增，一些工程经验丰富的老同志已退休，出现了人才断层，再加上教育培训工作的弱化，对工程管理，特别是现场管理不到位等。

尤其一些工程负责人对深基坑工程缺乏经验，工地指挥人员素质低，造成工地混乱，是引发事故的又一主要原因。

例如，郑州某银行大楼，采用钢筋砼灌注桩支护，支护桩后采用旋喷桩形成止水帷幕，桩顶设置钢筋砼圈梁。

方案实施时，由于管理不当，止水墙质量很差，止水失效，为抢进度，桩项圈梁尚未旌工便开始开挖，且一次挖至设计标高。

基坑开挖后，东南角桩间出现大量涌泥和流砂，支护桩向基坑内倾斜达20 mm以上，桩后形成5.0～10.0 m的地面裂缝，放坡地段降水井失效，边坡滑移，使东南面的电影院严重开裂，被迫停业拆除。

该工程事故主要原因是现场管理混乱，没有严格按设计方案实施，挖土不当，灌注桩和止水桩质量差，止水帷幕未形成，致使桩间土大量流人基坑，基坑外面产生较大的沉降。

基坑土体变形迅速，而应急措施又不得力，桩后压密注浆质量差，使周围的房屋因地基失水失土而产生不均匀的沉降，最终导致事故的发生。

相邻施工影响而引发的工程事故。

有毗邻工程施工时，必须认识到其相互影响的严重性，要设立一个强有力的指挥中心，采取切实可行的防范措施，必须明确沉桩对周围环境的影响和减少沉桩影响的有效措施。

例如，上海某两幢相邻高层建筑，在施工打桩前上级曾对两工程采取协调措施，以利工程安全施工。

在两工程相邻处设土体应力释放孔、测斜管、地面位移、孔隙水等测点进行观测，桩分布处设置塑料排水板，并规定限速打桩，但施工时没有认真执行。

打桩限速均在5根/天的范围内，但施工单位打桩越打越快，有一天打了18根。

监测单位已发现相邻工地围护结构的沉降明显增大，并出现许多裂缝，工程桩向西位移，严重的有7排之多，坑底严重隆起。

该工程的事故原因是显而易见的，本来在饱和粘土地基中打大量密集的预制桩，会产生较高的超孔隙水压力，使施工打桩区在一定范围内的地表和深层土体发生较大的水平位移和垂直位移，可能导致已打入桩的偏位、弯曲和上浮，给邻近基坑和地下管线等带来危害。

要减少施打预制桩带来的影响，必须采用一些有效措施，例如，合理安排打桩顺序和控制打桩速率等。

上海地铁四号线由于管理技术人员责任心不强，施工经验少，对突出情况没有采取及时补救措施，盲目施工造成的重大责任事故。

盲目降低工程造价一些施工单位认为基坑工程是一个临时工程，盲目认为安全储备较大，因此随意取消连梁，边角支撑，加大桩间距，减少桩径和配筋，采用喷锚技术代替止水、挡土结构等，结果造成严重后患。

例如，位于郑州市的宏达大厦与法院综合楼毗邻。

宏达大厦基坑深8.65m，采用坑内井点降水；放坡开挖(坡度57。

)，边坡喷锚支护，其中在靠近法院综合楼的基坑布置了4排非预应力锚杆，锚杆长8.0～9.0m，其中法院综合楼一侧布置35口降水井，于1994年10月23日进行全面的不间断的基坑降水，11月6日开挖基坑，大约在11月20日，发现法院综合楼南台阶开裂；当时法院正式要求宏达大厦基坑暂停施工；1995年1月4日，经河南省测绘院的测量表明，法院综合楼已向基坑方向倾斜28 cm，基坑停止降水后综合楼又稳定下来。