基坑常见事故原因分析与控制.doc

基坑常见事故原因分析与控制李 明在现阶段，随着高层和超高层建筑物的大量修建以及旧城改造的推进，往往要求在狭窄的场地上开挖深基坑，对毗邻的建筑物、构筑物的影响也越来越大，一旦造成危害，经济损失不可估量。为保证相邻建筑物、构筑物的安全和地基的稳固性，以及施工人员的安全，不得不采用各种基坑支护系统。而在大多数情况下，基坑开挖与支护属于临时性工程，易忽略了其复杂性、随机性和风险性，一旦在勘察、设计、施工、监测和监理五个环节的某一环节出现问题，就会造成基坑工程事故的发生。基坑工程本身是挖土、挡土、防水、降水等环节组成的一个系统工程，某一环节失控，就会造成事故，同时基坑工程从理论到实践都还有许多不完善之处，这也是引起工程事故的原因。基础工程的常见事故主要包括土方施工事故、与挡土结构有关的事故、与锚杆体系有关的事故、与支撑体系有关的事故、与地下水治理不当有关的事故、与管理不当有关的事故。1.基坑常见事故1.1土方施工事故1.1.1在土方开挖过程中，边坡局部或大面积塌陷或滑塌，使地基土受到扰动，承载力下降，引发事故：1.1.1.1影响边坡附近建筑物的安全与稳定；1.1.1.2土方机械事故；1.1.1.3边坡上堆放材料倾落；1.1.1.4土方塌落直接伤人。1.1.2事故的原因：1.1.2.1开挖较深，放坡不够或通过不同土层时，没有根据土的特性分别放成不同坡度，致使边坡失去稳定而造成塌方。1.1.2.2在有地表水、地下水作用的土层开挖基坑(槽)时，未采用有效的降、排水措施，土层受到地表水和地下水的影响而湿化，内聚力降低，在重力作用下失去稳定而引起塌方和塌坡。1.1.2.3边坡顶部堆载过大，或受外力振动影响，使坡体内剪切应力增大，土体失去稳定而塌方。1.1.2.4土质松软，开挖次序、方法不当而造成塌方。1.1.3事故的控制措施：1.1.3.1放坡。根据土的种类、力学性质确定适当的边坡坡度。对永久性挖方边坡，应按设计要求放坡，一般在1:1.01:1.5之间。当基坑深度较大时，放坡开挖不经济，或环境不允许放坡时，应采用直立放坡，并进行可靠的支护。1.1.3.2排水。做好地面排水和降低地下水位的工作。土方开挖、放坡如遇到雨水、地下水或其他污水时，使土体摩擦系数降低产生滑坡，而导致人身或机械事故的发生也是比较常见。因此在土方开挖施工的现场，必须做好排水工作，根据场地和水源情况采用不同的排水方法。1.2与挡土结构有关的事故1.2.1挡土结构失效形成的有关事故：1.2.1.1挡土结构施工不良。包括：挡土结构深度不足，使结构内倾或基脚不稳，地下连续墙或灌注桩出现严重蜂窝狗洞、灌注桩缩径断桩、钢筋笼长度不足、钢板桩咬合不良及搅拌桩入土深度不足等。 1.2.1.2挡土结构渗漏水严重，致使挡土结构后面土体流失。 1.2.1.3挡土结构异常变形。引起挡土结构异常变形的原因主要有：挡土结构断面或强度不足、主动土压力计算偏小、被动土压力计算偏大、各阶段挖土超挖及基底隆起、地下水冲刷或管涌等。 1.2.1.4地面超载引起挡土结构上侧压力过大。如：混凝土泵车、挖土机或起重机在坑顶地面施工作业、坑顶地面上过多的堆放残土或建筑材料、未考虑相邻建筑物的影响等。 1.2.1.5挖土时出现超挖，引起挡土结构上侧压力过大。如：未设相应支撑前基底超挖、挖土时未预留坡肩、集水坑沟开挖过深等。 1.2.2事故原因分析：1.2.2.1事前对周围环境调查不够。如：临近建筑物的基础情况调查不足、地下设施及地下构筑物情况调查不足、地质勘察不详细、地质资料不足等。1.2.2.2设计阶段，对选用的土的物理力学性质指标有误、选用的设计方法有误、荷载估计不足等。1.2.2.3施工阶段，对不适当地增加基坑四周地面上施工荷载、基坑超挖回填土不密实、支撑结构断面不足、异常降水墙后侧压力过大等。 1.3与锚杆体系有关的事故1.3.1勘察、设计上的不当造成的事故：1.3.1.1勘察报告书提供的资料与实际不符，导致锚杆抗拔力不足；1.3.1.2不了解周围环境状况，造成支护结构变形过大；1.3.1.3挡土结构入土深度不足，导致锚杆不起作用，引起支护结构变形过大；1.3.1.4锚杆的附属部件的变形过大，影响了支护结构的稳定性；1.3.1.5设计上荷载考虑不足、计算有误，致使锚杆抗拔力不够；1.3.1.6盲目减小安全系数或锚固体未设置在良好土层中，致使锚杆被拔出；1.3.1.7锚杆竖向间距过大，造成挡土结构抗弯能力不足；1.3.1.8水泥浆配合比不适当或浆液填充不充分，影响固结体的强度；1.3.1.9锚杆预应力不足或锚杆群预应力不均匀，个别锚杆被拔出，致使支护结构失效；1.3.1.10锚杆倾斜角过大，致使锚杆水平承受力不足，致使锚杆抗拔力不足。1.3.2施工不良造成的事故：1.3.2.1成孔时清孔不彻底，致使锚杆抗拔力降低；1.3.2.2成孔时钻杆不直或振动过大，空壁土受扰动，致使锚杆抗拔力降低；1.3.2.3清孔过度或与地下水连通致使土体流失，引起挡土结构背面地基沉降；1.3.2.4注浆压力不足、浆液流失，使固结体强度不足，降低了锚杆的抗拔力；1.3.2.5锚片硬度不足、腰梁与支座连接不良、腰梁断面过小等引起基坑坍塌；1.3.2.6冬季未采取防冻措施，土体冻胀，引起支护结构破坏。1.4与支撑体系有关的事故1.4.1设计不当造成的事故：1.4.1.1内支撑体系局部受压失稳或整体受压失稳；1.4.1.2头道支撑位置过低，使支护结构顶部位移过大；1.4.1.3支撑水平间距过大或长细比过大，使支撑杆件产生过大的弯曲变形；1.4.1.4设计时未考虑支撑体系内的温度应力或考虑不周，将对其产生不利影响；1.4.1.5钢支撑的连接部位考虑不周，使连接部位破坏，支撑失效；1.4.1.6基坑平面不规则或支撑两端高差较大等，造成支撑系统内力不平衡；1.4.1.7支撑体系的基础选择不当，造成支撑基或持力层选择不当，造成基础下沉较大。1.4.2施工不良造成的事故：1.4.2.1支撑系统的围檩背填不实，引起挡土结构的变形造成事故，所以围檩必须与挡土墙(桩)完全紧密接触，若施工精度不够，必须将围檩背后填实或加柱。1.4.2.2支撑端部与围檩连接处未填实，致使围檩被压坏、扭曲变形或翼缘局部失稳；1.4.2.3施工时违反施工规程，在支撑上增加施工荷载、机械作业碰撞支撑等；1.4.2.4钢筋混凝土支撑混凝土质量不好或强度不足而被压坏。1.5与地下水治理不当有关的事故 该种事故的基本特征是：具有突发性，并伴随有支护结构的变形，危害性较大。1.5.1发生在挡土结构上的事故：1.5.1.1由于挡土结构未设止水帷幕或止水帷幕有缺损，造成水土流入基坑；1.5.1.2基坑底面以下的挡土结构或止水帷幕有缺损，致使基坑底部产生管涌或潜蚀现象；1.5.1.3挡土结构在水压力作用下产生较大的水平位移。1.5.2发生在基坑底面内的事故：1.5.2.1挡土结构插入深度不足或地下水位降低不足，将在基坑底部产生管涌现象；1.5.2.2基坑内外地下水位差较大或基坑底面下有承压水时，可造成突涌；1.5.2.3集水坑设置在透水性大的土层上，从而导致流砂现象；1.5.3发生在基坑周边的事故：深基坑降水时常会带出细颗粒土，同时可使软土层产生固结沉降，引起基坑周围一定范围内建筑物和地下设施产生沉降、水平位移或倾斜等。 深基坑开挖过程中由地下水引发的工程事故的原因是多方面的。在岩土工程勘察、设计、施工、监理或监测等某一方面出现失误，都会引发事故。如基坑开挖施工时间过长、周围地面未做防水处理，使地表水渗入挡土结构背后的土体中引起挡土结构上的侧压力增大，或造成土体流失，从而给挡土结构的稳定性带来影响。 在寒冷地区，基坑越冬时，应注意边坡冻胀的可能性，强冻胀土可使挡土结构破坏。如：锚杆支护中上部锚拉点受冻，则会引起整个挡土结构的破坏。 1.6与管理不当有关的事故 1.6.1放坡开挖时坡度过陡，土坡可能丧失其稳定性。 1.6.2基坑周围过多堆放荷载，引起边坡失稳。 1.6.3挖土施工速度过快，改变了原土层的平衡状态，易造成滑坡。 1.6.4基坑周边停放重型机械，如混凝土振动，使支护荷载增大而引起边垛失稳破坏。 1.6.5附近基坑施工对基坑支护的影响引起围护结构破坏。1.6.6基坑暴露时间过长，坑底回弹增大从而影响支护结构稳定性。2.安全监理重点 2.1施工前认真编制方案2.1.1首先要审核地质勘探资料齐全性，以及根据勘探资料确定的地下管线保护措施的有效性。 2.1.2基础方案选择是否合理，根据工程具体情况和有关资料的调查，重点审核支护结构的类型、护壁的安全等级、结构选型。 2.1.3结合工程情况，对施工中可能出现事故的因素提出事前控制要点。2.1.4审核降水方案和对可能出现事故防范措施，提出事前控制要点。 2.1.5开挖监控和日常监测方案是否有效，对监测时发现的异常情况采取的措施的及时性、有效性。2.1.6施工单位的安全管理如组织保障措施、土方机械完好性、人员持证上岗情况、应急预案编制和落实情况等。2.2深基坑专项施工方案把关按照北京市建设委员会2006年北京市建设工程施工现场管理工作要点规定“基坑深度超过12米或基坑深度大于与地面建筑物、构筑物间距的工程施工”的专项施工方案，必须施工企业应当组织不少于5人的专家组，对安全专项施工方案提出书面论证审查报告，施工企业应根据论证审查报告进行完善，专家组书面论证审查报告应作为安全专项施工方案的附件，施工企业技术负责人、总监理工程师签字后，方可实施。2.3施工过程中注意事项应该遵守先撑后挖、分层开挖、支护桩附近留土台、不使基坑卸载过快而造成支护变形过大。特别注意不要使基坑暴露时间太长，监测数据表明，基坑暴露时间越长，支护结构变形也越大，这种变形直到基坑回填后才会停止。注意施工现场的平面布置，尤其是建筑材料、大型机械设备尤其是作业时产生震动的设备在现场的存放，一定要注意基坑周边的堆载，千万不要超过基坑工程设计时所考虑的附加荷载。降低地下水位也是一项重要的技术保障措施，降低地下水位能疏干坑内土体，改善施工条件，也可固结基坑底土体，有利于提高支护结构的安全度。经验表明，降水效果好的基坑，其土的黏聚力和内摩擦角可提高25%30%左右。3.基坑监控基坑工程事故，大部分都和监测不力或险情预报不及时有关，如果能做到准确及时预报和采取措施，许多事故都可以避免或减少损失。3.1监测规定 3.1.1基坑开挖前，应做出系统的开挖监控方案。内容包括：监控目的、监测项目、监控报警装值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。3.1.2监测点的布置应满足监控的要求，在基坑边缘以外l2倍开挖深度范围内需要保护的结构与设施均应作为监控对象。具体范围应根据土质条件、周围保护物的重要性等确定。3.1.3位移观测基准点数量不应少于两点，且应设置在影响范围以外。3.1.4监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。3.1.5基坑监测项目的监控报警值，应根据监测对象的有关规范及支护机构设计要求确定。 3.1.6各项监测的时间间隔可根据施工进程确定。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数，当有事故征兆时，应连续监测。3.1.7基坑开挖监测过程中，应根据设计要求提交、阶段性监测结果报告。工程结束时应提交完整的监测报告。报告包含以下内容：工程概况；监测项目和各测点的平面和立面布置图；采用监测的种类和方法；监测数据处理方法和监测结果过程曲线；监测结果评价。3.1.8应该采用可靠实用的监测仪器，在监测期间内保护好测点。3.2监测内容3.2.1支护结构顶部水平位移监测。作为监测的最关键部位，一般每隔58米设一监测点，在重要部位加密布点。3.2.2支护结构倾斜监测。来掌握支护结构在各个施工阶段的倾斜变化情况，及时提出支护结构深度、水平位移、时间的变化曲线及分析结果。3.2.3支护结构沉降观测。可按常规方法用水平仪对支护结构的关键部位进行观测。3.2.4支护结构应力监测。用钢筋应力计对桩身钢筋和桩顶圈梁钢筋中，较大应力断面处的应力进行监测，以防发生结构性破坏。3.2.5支撑结构受礼监测。施工前进行锚杆抗拔试验，施工中用测力计监测锚杆的实际受力。对钢支撑可用测压应力传感器或应变仪等监测受力变化。3.2.6对邻近构筑物、道路、地下管网设施的沉降及变化的监测。3.3监测结果分析基坑支护工程监测的意义在于通过监测获得准确数据后，进行定量分析与评价，并及时进行险情预报，提出建议和措施，进一步加固处理直到问题解决。3.3.1对支护结构顶部水平位移分析，包括位