導(dǎo)讀:

近30多年來,由于高層建筑、地下空間的發(fā)展,深基坑工程的規(guī)模之大、深度之深,成為巖土工程中事故最為頻繁的領(lǐng)域,給巖土工程界提出了許多技術(shù)難題,當(dāng)前,深基坑工程已成為國內(nèi)外巖土工程中發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一。

1、深基坑工程特點

當(dāng)前我國各大城市深基坑工程主要突出了以下四個特點:

①深基坑距離周邊建筑越來越近

由于城市的改造與開發(fā),基坑四周往往緊貼各種重要的建筑物,如軌道交通設(shè)施、地下管線、隧道、天然地基民宅、大型建筑物等,設(shè)計或施工不當(dāng),均會對周邊建筑造成不利影響。

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②深基坑工程越來越深

隨著地下空間的開發(fā)利用,基坑越來越深,對設(shè)計理論與施工技術(shù)都提出的更難的要求。如無錫恒隆廣場基坑深近27m,上海中心深基坑達(dá)30m,均已挖入了承壓水層。右圖為寧波嘉和中心二期項目基坑,平均開挖深度為18.3m,最大挖深為25.9m,整體為三層地下室布局,局部有夾層。

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③ 基坑規(guī)模與尺寸越來越大

上海招商銀行信用卡中心工程基坑面積達(dá)81000m2,無錫恒隆廣場基坑面積35000m2。這類基坑在支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工中,特別是支撐系統(tǒng)的布置、圍護(hù)墻的位移及坑底隆起的控制均有相當(dāng)?shù)碾y度。

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圖為天津西站二期項目基坑,總面積為39000平方米,基坑周長達(dá)855米。

④施工場地越來越緊湊

市區(qū)大規(guī)模的改造與開發(fā),其中不少以土地出讓形式吸引外資、內(nèi)資開發(fā),為充分利用土地資源,常要求建筑物地下室做足紅線。場地可用空間狹小大大的增加了施工難度,這必須通過有效的資源整合才能順利實現(xiàn)。

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圖為寧波春江花城二期項目基坑全景,地下室距離外墻用地紅線僅3.5米。

2、深基坑工程安全質(zhì)量問題

深基坑工程安全質(zhì)量問題類型很多,成因也較為復(fù)雜。在水土壓力作用下,支護(hù)結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞,支護(hù)結(jié)構(gòu)型式不同,破壞形式也有差異。滲流可能引起流土、流砂、突涌,造成破壞。圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大及地下水流失,引起周圍建筑物及地下管線破壞也屬基坑工程事故。粗略地劃分,深基坑工程事故形式可分為以下三類:

2.1、基坑周邊環(huán)境破壞

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在深基坑工程施工過程中,會對周圍土體有不同程度的擾動,一個重要影響表現(xiàn)為引起周圍地表不均勻下沉,從而影響周圍建筑、構(gòu)筑物及地下管線的正常使用,嚴(yán)重的造成工程事故。引起周圍地表沉降的因素大體有:基坑墻體變位;基坑回彈、隆起;井點降水引起的地層固結(jié);抽水造成砂土損失、管涌流砂等。

因此如何預(yù)測和減小施工引起的地面沉降已成為深基坑工程界亟需解決的難點問題。

2.2、深基坑支護(hù)體系破壞,包括以下4個方面的內(nèi)容:

①基坑圍護(hù)體系折斷事故

主要是由于施工搶進(jìn)度,超量挖土,支撐架設(shè)跟不上,是圍護(hù)體系缺少大量設(shè)計上必須的支撐,或者由于施工單位不按圖施工,抱僥幸心理,少加支撐,致使圍護(hù)體系應(yīng)力過大而折斷或支撐軸力過大而破壞或產(chǎn)生大變形。下圖為2008年蘇州某深基坑事故。

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圖為2008年杭州地鐵深基坑施工中地下連續(xù)墻折斷破壞

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2011年杭州某深基坑圍護(hù)樁折斷事故

②基坑圍護(hù)體整體失穩(wěn)事故

深基坑開挖后,土體沿圍護(hù)墻體下形成的圓弧滑面或軟弱夾層發(fā)生整體滑動失穩(wěn)的破壞。下圖為某深基坑圍護(hù)整體失穩(wěn)破壞事故。

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③基坑圍護(hù)踢腳破壞

由于深基坑圍護(hù)墻體插入基坑底部深度較小,同時由于底部土體強(qiáng)度較低,從而發(fā)生圍護(hù)墻底向基坑內(nèi)發(fā)生較大的“踢腳”變形,同時引起坑內(nèi)土體隆起。下圖為某深基坑發(fā)生“踢腳”破壞。

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④坑內(nèi)滑坡導(dǎo)致基坑內(nèi)撐失穩(wěn)

在火車站、地鐵車站等長條形深基坑內(nèi)區(qū)放坡挖土?xí)r,由于放坡較陡、降雨或其他原因引起的滑坡可能沖毀基坑內(nèi)先期施工的支撐及立柱,導(dǎo)致基坑破壞。下側(cè)兩圖為2009年杭州地鐵1號線鳳起路站坑內(nèi)土體滑坡引起的支撐體系破壞。

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2.3、土體滲透破壞,包括以下3個方面內(nèi)容:

①基坑壁流土破壞

在飽和含水地層(特別是有砂層、粉砂層或者其他的夾層等透水性較好的地層),由于圍護(hù)墻的止水效果不好或止水結(jié)構(gòu)失效,致使大量的水夾帶砂粒涌入基坑,嚴(yán)重的水土流失會造成地面塌陷。下圖為某深基坑止水帷幕滲漏、樁間流土事故。

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②基坑底突涌破壞

由于對承壓水的降水不當(dāng),在隔水層中開挖基坑時,當(dāng)基底以下承壓含水層的水頭壓力沖破基坑底部土層,將導(dǎo)致坑底突涌破壞。下圖為上海某深基坑坑底內(nèi)發(fā)生承壓水突涌。

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③基坑底管涌破壞

在砂層或粉砂底層中開挖基坑時,在不打井點或井點失效后,會產(chǎn)生冒水翻砂(即管涌),嚴(yán)重時會導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。下圖為湖南浯溪水電站二期深基坑出現(xiàn)管涌 。 

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以上深基坑工程安全質(zhì)量問題,只是從某一種形式上表現(xiàn)了基坑破壞,實際上深基坑工程事故發(fā)生的原因往往是多方面的,具有復(fù)雜性,深基坑工程事故的表現(xiàn)形式往往具有多樣性。