基坑失穩(wěn)

（1）違規(guī)修改設(shè)計

在實際施工過程中，有些工作人員為了施工方便等目的在未經(jīng)監(jiān)理人員許可的情況下對工程設(shè)計進行擅自修改，最終造成各類事故，例如擅自替換止水樁 ，將造成樁間的嚴重流砂；擅自改動支護樁的嵌固長度，將導(dǎo)致懸臂部分的增長 ，使支護樁發(fā)生嚴重傾斜。

（2）相互間溝通不力

在相鄰基坑的施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)一個開挖，一個打樁的情況。打樁就會產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，引起嚴重的擠土作用，使臨近基坑的工程樁和支護樁發(fā)生嚴重的唯一。另外，在同一個基坑的施工過程中，也經(jīng)常會出現(xiàn)施工隊彼此配合度不足的情況，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)的嚴重變形，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致基坑滑移和破壞。

3）沒有按照規(guī)程施工

有的挖土機械在支護樁附近反鏟挖土，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)所要承受的荷載大幅增加；在基坑的開挖過程中，挖掘機對支撐體系隨意碰撞，容易導(dǎo)致不應(yīng)有的損害 ；基坑的開挖沒有分層進行，一次到底的現(xiàn)象時有發(fā)生。或是分層不夠合理，高差相差過多，使支撐施工無法滿足開挖的要求；基坑底面暴露時間過長，使之出現(xiàn)了一定程度的回彈變形；在安裝支護結(jié)構(gòu)的過程中，沒有遵守先支撐，后開挖的原則。

（4）管理混亂，安全意識淡薄

在施工期間，工作人員將工棚和材料庫設(shè)置在基坑的邊緣位置，甚至將建筑垃圾也堆放在基坑的邊緣。基坑邊排水溝為臨時排水溝，未做墊層及砌磚，同時排水不及時，導(dǎo)致支護樁腳長期浸泡。在施工期間，沒有對供水管線進行良好的保護，導(dǎo)致水管破裂，沖刷樁間土。

（5）施工單位延誤搶險時機

基坑工程的系統(tǒng)性較強，涉及部門較多，可以說，工程的成敗是與勘察、設(shè)計、施工、管理、監(jiān)理五個方面的相互聯(lián)系和緊密配合分不開的。一支優(yōu)秀的施工隊伍，除了要能夠準確的領(lǐng)會設(shè)計單位的工程設(shè)計之外，還應(yīng)該嚴格按照設(shè)計圖紙和有關(guān)規(guī)范的要求進行施工，同時，還要具備進行信息化施工的能力和方法 ，從而對施工過程中的各項數(shù)據(jù)進行準確的分析，將基坑事故隱患消滅在萌芽的狀態(tài)。但是在實際工作中，很多施工隊伍并不具備這樣的能力，導(dǎo)致事故的搶險時機被延誤，擴大事故危害。

伴隨著我國改革開發(fā)以來經(jīng)濟的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化也加快了腳步，眾多的人口涌入城鎮(zhèn)，低層建筑以其容量小、地上地下空間沒有充分利用而無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求；一般的路面公共交通因其破壞壞境、噪聲和振動的影響而很難讓人接受。為解決城鎮(zhèn)化帶來的住房難、交通難等問題，建筑業(yè)也發(fā)生了巨大變革，城市高層建筑不斷涌現(xiàn)，而且向著更高、更復(fù)雜的趨勢發(fā)展；對于交通發(fā)展高效地下有軌公共交通，形成四通八達的地下交通網(wǎng)已成為出現(xiàn)在各大城市的規(guī)劃藍圖上[1]。無論是高層建筑還是地下交通系統(tǒng)都涉及到一個重要的問題，那就是基坑。大大小小由于基坑失穩(wěn)造成的事故出現(xiàn)在各大新聞媒體上，輕則財產(chǎn)損失，重則人身傷害，一起起建筑事故敲響了警鐘，給了我們警示，讓我們不得不重視起基坑基坑穩(wěn)定性對建筑的影響。

在基坑開挖中，影響其安全的因數(shù)眾多。內(nèi)因有土壤類別、土濕化程度、支護施工、開挖速率等，外因有氣候、臨近建筑、坡度、坑壁形式、地表水等，其中開挖速率可操作性較大，合理的開挖速率可以保證基坑的穩(wěn)定性，同時充分發(fā)揮人、材、機等作用。所以研究開挖速率對基坑穩(wěn)定性的意義重大。

1、基坑失穩(wěn)類型

基坑失穩(wěn)主要有以下幾種類型:

(1)坡頂變形過大，影響周邊的管道和建筑;

(2)邊坡產(chǎn)生滑移，主要發(fā)生在土釘支護類型;

(3)傾覆，主要發(fā)生在樁錨支護體系中。

2、 基坑失穩(wěn)的影響因素

(1)外界因素:水的影響，當連續(xù)降水入滲及管道滲漏時，土體自重增大、土體抗剪強度降低進而引起土壓力增加，同時支護結(jié)構(gòu)強度降低;坡頂超載和動荷載影響。

(2)設(shè)計因素。

(3)施工因素。基坑失穩(wěn)的影響因素很多，一般情況下是各種因素綜合作用所致。本文僅考慮施工因素對基坑穩(wěn)定性的影響。

基坑失穩(wěn)應(yīng)急預(yù)案的方針與原則

堅持“安全第一，預(yù)防為主”、“保護現(xiàn)場作業(yè)人員安全優(yōu)先，保護環(huán)境優(yōu)先”的方針，貫徹“常備不懈、統(tǒng)一指揮、高效協(xié)調(diào)、持續(xù)改進”的原則。更好地適應(yīng)法律和經(jīng)濟活動的要求；給企業(yè)員工的工作和施工場區(qū)周圍居民提供更好更安全的環(huán)境；保證各種應(yīng)急資源處于良好的備戰(zhàn)狀態(tài)；指導(dǎo)應(yīng)急行動按計劃有序地進行；防止因應(yīng)急行動組織不力或現(xiàn)場救援工作的無序和混亂而延誤事故的應(yīng)急救援；有效地避免或降低人員傷亡和財產(chǎn)損失；幫助實現(xiàn)應(yīng)急行動的快速、有序、高效；充分體現(xiàn)應(yīng)急救援的核心。

基坑失穩(wěn)應(yīng)急預(yù)案工作流程圖

根據(jù)工程的實際情況，認真的組織對危險源和環(huán)境因素的識別和評價，特制定項目發(fā)生緊急情況或事故的應(yīng)急措施，開展應(yīng)急知識教育和應(yīng)急演練，提高現(xiàn)場操作人員應(yīng)急能力，減少突發(fā)事件造成的損害和不良環(huán)境影響。其應(yīng)急準備和響應(yīng)工作程序見圖1。

基坑失穩(wěn)突發(fā)事件風(fēng)險分析和預(yù)防

為確保工程正常施工，預(yù)防突發(fā)事件以及某些預(yù)想不到的、不可抗拒的事件發(fā)生，事前有充足的技術(shù)措施準備、搶險物資的儲備，最大程度地減少人員傷亡、財產(chǎn)和經(jīng)濟損失，必須進行風(fēng)險分析和預(yù)防。

1、突發(fā)事件、緊急情況及風(fēng)險分析

根據(jù)工程特點及地質(zhì)情況，在辯識、分析評價施工中危險因素和風(fēng)險的基礎(chǔ)上，確定工程重大危險因素是基坑坍塌、倒塌、滲漏，引起附近建筑物傾斜、管線移位和沉降。

2、突發(fā)事件及風(fēng)險預(yù)防措施

從以上風(fēng)險情況的分析看，如果不采取相應(yīng)有效的預(yù)防措施，不僅給將來基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工造成很大影響，而且對施工人員的安全造成威脅。

（1） 深基礎(chǔ)開挖前先采取管井降水，將水位降至開挖最深度以下，防止開挖時出水塌方。

（2）材料準備：開挖前準備足夠優(yōu)質(zhì)木樁和腳手板，裝土袋，以備應(yīng)急，為防止基礎(chǔ)出水，準備2臺抽水泵，隨時應(yīng)急。

（3）進行基坑土方開挖施工方案的審核，報專家認證。

（4）深基礎(chǔ)開挖，另一種措施是準備整體噴漿護坡，開挖時現(xiàn)場設(shè)專人負責(zé)按挖土

施工方案挖土，由專業(yè)隊做噴漿護坡，確保圍護墻體的整體穩(wěn)固。

（5） 降雨量過大引起基坑坍塌的預(yù)防措施：

1)基坑的周邊砌筑30cm高的防淹擋墻，作為通常情況下的擋水設(shè)施；配備足夠數(shù)量的草包，緊急時對基坑周圍施做圍堰，防止地面水大量流入坑內(nèi)。

2) 配備足夠數(shù)量的抽水泵，用于排除坑內(nèi)積水。

3) 施工現(xiàn)場倉庫配備足夠數(shù)量的潛水泵、泥漿泵。

4) 及時獲取天氣信息，預(yù)先做好準備工作。

5)在進行現(xiàn)場平面布置時，考慮適當加大明排系統(tǒng)的能力，并加強管理保持其暢通。

3、基坑圍護出現(xiàn)滲漏的預(yù)防措施

1)應(yīng)急情況的預(yù)計和分類：

(1) 情況一：圍護樁周圍有明顯的潮濕痕跡；

(2) 情況二：圍護樁周圍有水珠慢滴的現(xiàn)象；

(3) 情況三：圍護樁周圍有水線滲漏現(xiàn)象；

(4) 情況四：圍護樁周圍有高壓小水柱急滲現(xiàn)象。

2)發(fā)生情況一、二時，基坑堵漏施工方法：

(1) 在坑壁圍護樁間隙附近確定滲水范圍。

(2) 剔除圍護樁間隙泥土，凹糟深度為10cm左右。

(3) 清洗凹糟，凹糟內(nèi)先用快干水泥抹涂5cm左右控制滲水，后再用快干水泥拌砂1：1抹涂5cm左右封平凹糟。

(4) 在離滲漏點3米范圍在三軸樁(單排時)的外側(cè)每隔500mm距離進行雙液注漿，三軸樁(雙排時)在兩排之間進行雙液注漿，以對該范圍的土體加固及切斷滲水路徑。

3)發(fā)生情況三時，基坑堵漏施工方法：

(1) 確定滲水范圍(一般為坑壁圍護樁間隙)。

(2) 對滲水處先用麻片布進行堵塞，控制滲水源頭。

(3) 剔除圍護樁間隙泥土，凹糟深度為20cm左右。

(4) 清洗凹糟，凹糟內(nèi)先用快干水泥抹涂10cm左右控制滲水，同時置入引流管導(dǎo)水，后再用快干水泥拌砂1:1抹涂10cm左右封平凹糟。

(5) 使用專用注漿泵，將“TZS聚氨酯”從注漿管中緩緩地注入土體中，待漿液注滿后，隨時扎住注漿管(一般壓力控制在0.2～0.3MPa左右)。

(6) 注漿后24h確認無滲漏時割管作封閉處理。在進行坑內(nèi)封堵時，同時在滲水點后面的止水帷幕側(cè)采取雙液雙管注漿，從根本上消除滲漏路徑。

4)發(fā)生情況四時，基坑堵漏方法：

(1) 將漏水部位擴縫鑿成“V”型槽，再用水清洗干凈。

(2) 在“V”型槽內(nèi)預(yù)埋導(dǎo)流管后，用干海帶或棉花胎在導(dǎo)流管四周塞緊再用水玻璃配PO32.5級普通硅酸鹽水泥將“V”型槽封閉，待水泥達到一定強度后封閉導(dǎo)流管。如流水量相對比較大時要同時預(yù)埋注漿管，采用化學(xué)注漿。

(3) 使用專用注漿泵，將“TZS聚氨酯”從注漿管中緩緩地注入土體中，待漿液注滿后，隨時扎住注漿管(一般壓力控制在0.2～ 0.3Mpa左右)。

(4) 注漿后24h確認無滲漏時割管作封閉處理。在進行一般性堵漏時，同時在滲水點后面要采取雙液雙管注漿以防滲水面擴大。

5)當發(fā)生情況四，并且漏水較嚴重時的處理：

(1) 立即將漏水部位用P32.5水泥堆包堵漏，采用“222”法雙液注漿法截斷坑外水源頭。

(2) 坑內(nèi)、外堵漏施工同時進行，坑內(nèi)堵漏，采用“堵漏王”注入漏水點。

(3) 坑外堵漏：用一臺工程地質(zhì)鉆機在漏水點正后方2m處開機鉆孔，孔徑100mm，成孔深度比出水點高出2m，成孔后在孔內(nèi)并排振動插入兩根注漿管，間距2cm，在其中一管中首先泵入水泥漿液，觀察水泥漿液是否從漏水點流出，當發(fā)現(xiàn)在漏水點有黑褐色水泥漿液溢出時，此時在另一根管中泵入水玻璃溶液，由于水玻璃的凝結(jié)固化作用，5min后滲漏點漏出漿液逐漸變稠，20min后滲漏點閉合，為增強封閉效果同時填補可能存在的裂隙，繼續(xù)原地注漿30min，然后停止送入水玻璃溶液，而邊往上拔管、邊注入水泥漿液，用以填補鉆孔形成的孔洞。

(4) 雙管雙液注漿應(yīng)注意的關(guān)鍵幾點：

a)應(yīng)防止止水帷幕與圍護鉆孔灌注樁之間留有間隙，發(fā)生止水帷幕局部失效，在此間隙中形成漏水環(huán)形通道，從而導(dǎo)致漏水源的擴大。

b)雙管雙液注漿法具有止水迅速、持效時間長、施工簡便的優(yōu)點，其成功關(guān)鍵在于截斷漏水通路。由于很難直接探明漏水路線和位置，因此具體操作時可按“222”的方法執(zhí)行，即雙管插入間距2cm，插入深度比出(漏)水點淺2m，插入位置在漏水點后2m，且凝結(jié)劑必須在確認水泥漿液從出水點溢出后才能投放，注漿時注漿管壓力可控制在1.0～1.5MPa之間 。

基坑開挖后形成一定高度的開挖面,開挖面附近開始出現(xiàn)形變調(diào)整,水平方向壓應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為張應(yīng)力,即出現(xiàn)初始應(yīng)力釋放,隨著開挖深度的增加,變形場調(diào)整的范圍也隨著擴大,土體的變形由壓縮形變向剪切變形轉(zhuǎn)化,在這種轉(zhuǎn)化過程中,當形變量超過土體的固有變形極限值時,就會導(dǎo)致土體的破壞。導(dǎo)致土體向臨空面發(fā)生剪切位移的條件,一方面取決于土體中積累的應(yīng)變能量大小,另一方面取決于土體本身的力學(xué)性質(zhì),當土體本身抗剪強度值較小時,僅僅需要較少的應(yīng)變能量就會產(chǎn)生向開挖面的滑移,隨著應(yīng)變能量的增加,位移量也不斷增加;當土體的抗剪強度值較大時,應(yīng)變能的增加除了達到某一臨界值之外,土體本身并不產(chǎn)生任何位移,因此,能量和抗剪強度是控制變量(ControlVariables),而位移是響應(yīng)變量(ResponseVariables)。

國外基坑穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

（1)起步階段

起步階段，滑坡研究開始于20世紀20年代的瑞典，瑞典人彼得森最早提出了條分法。但之后的20年左右的時間里世界各國對滑坡的研究也只是零星的和片段的。大多數(shù)國家都是由單獨的研究人員進行小規(guī)模的滑坡研究，只有瑞典、挪威、前蘇聯(lián)是由國立土工研究所進行滑坡研究，并發(fā)表過一些著作和論文，其中瑞典人取得的成果最大。原蘇聯(lián)曾于1934年和1946年召開過兩次全國性的滑坡會議。瑞典條分法同時考慮了粘聚力和摩擦力，缺點是原理粗淺而且它的基本假定脫離了實際情況是一個膚淺的理論，還有待進一步完善。

（2）初步發(fā)展階段

初步發(fā)展階段(20世紀50年代)，人們開始考慮巖體的結(jié)構(gòu)面和材料特性，并且隨著理論的研究，出現(xiàn)了極限平衡論和彈塑性理論，這些新角度新方法的出現(xiàn)顯然推動了基坑穩(wěn)定性研究的進步。接著索柯夫斯基在1954的時候提出了松散介質(zhì)極限平

衡原理，但是這種方法存在著一些缺陷，會發(fā)現(xiàn)計算的結(jié)果與實際不符，其原因是沒有考慮到巖體的力學(xué)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)面，后來其他人在他的基礎(chǔ)上完善了他的理論并提出一種基坑穩(wěn)定性的方法，完善了這個時期基坑穩(wěn)定性分析的發(fā)展。

（3）深入發(fā)展階段

深入發(fā)展階段(20世紀60年代)，這個階段比較清晰明朗，人們對穩(wěn)定性分析的角度主要是兩個方面。一是考慮巖體中的結(jié)構(gòu)面，以極限平衡理論為基礎(chǔ)，運用圖解法和計算分析法求出安全系數(shù)來判斷其穩(wěn)定性。 1.2.2 國內(nèi)基坑穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

由于長時間的封建社會以及戰(zhàn)爭，新中國解放以前在基坑穩(wěn)定性分析這方面幾乎沒有什么研究，要遠遠地落后于歐美等國。但中國那些可敬的研究人員們奮發(fā)圖強使新中國成立以后基坑穩(wěn)定性分析取得了很大的進步?？偟膩碚f，可分為以下四個階段：

(1)起步階段

起步階段（20世紀50年代），主要以地質(zhì)災(zāi)害為著眼點，通過工程地質(zhì)類比法與極限平衡法等定性的分析方法，初步實現(xiàn)一些基本的基坑穩(wěn)定性分析和防護設(shè)計。

(2)進步階段

進步階段（20世紀60年代）當時使用的主要方法是實體比例投影法，既通過赤平極射投影，來實現(xiàn)對基坑巖體的結(jié)構(gòu)類型的劃分，同時提出了巖體結(jié)構(gòu)與控制的觀點，用該方法對塊體的破壞進行計算更快捷準確，并開展了許多大型的野外巖體力學(xué)實驗為進一步基坑穩(wěn)定性研究打下了基礎(chǔ)。

(3)進一步發(fā)展階段

進一步發(fā)展階段(20世紀70年代)，這個階段已經(jīng)開始了研究基坑的變形破壞機理工作。并開始運用彈塑性力學(xué)極限平衡理論等方法來分析和評價基坑的穩(wěn)定性。潘家錚提出了滑坡極限分析的極大值原理和極小值原理兩條基本原理進一步擴充了關(guān)于基坑穩(wěn)定性研究的理論知識。隨著科技的不斷進步，理論知識和硬實力的提高也使得有限單元法、邊界元法、離散元法等更前沿的方法進入評價基坑的穩(wěn)定性、分析基坑變形破壞的條件的這個領(lǐng)域中。

(4)逐漸成熟階段

逐漸成熟階段（20世紀80年代），人們開始從整體上認識基坑穩(wěn)定性的發(fā)展趨勢以及基坑的變形破壞機理。諸如塊體理論、DDA法、灰色理論、模糊數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)庫與專家系統(tǒng)、計算機仿真技術(shù)、損傷斷裂力學(xué)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和遺傳算法等一些新理論、新技術(shù)、新方法開始出現(xiàn)并被運用到基坑穩(wěn)定性研究，這些方法的出現(xiàn)為預(yù)測基坑的穩(wěn)定性開創(chuàng)了更為廣闊的前景。

當基坑工程發(fā)生安全事故后，首先要做的就是查明事故的發(fā)生原因，對其發(fā)展動態(tài)進行評價，在正確制定處理方案之后迅速組織力量進行處理，以免因喪失處理時機而導(dǎo)致嚴重后果。通過對以往工程實例的總結(jié)，對于基坑工程中的事故應(yīng)采取以下對策。

1、整體或局部的滑塌、失穩(wěn)如果條件允許，應(yīng)盡可能的降低土中水位并進行坡頂?shù)男遁d，加強對未出現(xiàn)滑塌地段的監(jiān)控和保護力度，避免事故的擴大化。同時，在進行整體穩(wěn)定驗算的基礎(chǔ)上，對尚未固定的軟粘土、淤泥土和容易失穩(wěn)的泥土進行加固處理，避免失穩(wěn)的繼續(xù)發(fā)生。

2、懸臂支護結(jié)構(gòu)或樁墻變位

對于懸臂結(jié)構(gòu)的變位，可以采用坡頂卸載和樁后人工降水和挖土的方法進行處理，并在坑內(nèi)樁前設(shè)置錨結(jié)構(gòu)或堆筑砂石。對于樁墻變位，首先就是要停止坑內(nèi)的挖土作業(yè)，增設(shè)錨桿或內(nèi)撐，并進行坡頂或樁墻后卸載，同時在樁前堆筑砂石，避免錨桿拔出。

3、滲漏造成的下陷、傾斜

首先應(yīng)停止坑內(nèi)的施工和降水開挖，在第一時間使用堵漏材料對止水墻的滲漏進行處理，并在坑外設(shè)置若干新的回灌井進行高水位回灌，對發(fā)生滲漏或斷裂的管線進行搶修，或?qū)χ顾畨M行重新設(shè)置。對于那些已經(jīng)發(fā)生傾斜的建筑物則需進行加固和糾正，避免傾斜的進一步惡化。于此同時，工作人員還應(yīng)注意對坑周圍建筑物的檢測，如果基坑開挖所在地的水位較高，則應(yīng)及時進行止水處理。

4、樁入土深度不足導(dǎo)致的樁墻傾斜

首先就是要停止坑內(nèi)的開挖，對于已經(jīng)開挖但是尚未出現(xiàn)事故的地段，應(yīng)在坑底樁前堆筑土料或砂石反壓，并對樁頂進行適當卸載。隨后，根據(jù)室溫原因?qū)Ρ粍訁^(qū)的土體進行加固處理，或者在原有的擋土樁的內(nèi)側(cè)位置補設(shè)短樁。

5、樁間距過大導(dǎo)致的開裂和塌陷

對于此類事故應(yīng)立即停止坑內(nèi)的挖土，并通過在樁間設(shè)置擋土板或補樁的方法進行處理，利用樁后位置土體所形成的拱狀斷面進行水泥砂漿的抹面或懸掛鐵絲網(wǎng)，如果有條件，還可以配合樁頂降水和卸載等措施。

6、相鄰基坑的相互影響所導(dǎo)致的事故

此類事故發(fā)生后，應(yīng)對施工振動的影響進行限制或立即停止施工，對于已經(jīng)被破壞的支護樁采用相應(yīng)的處理辦法，協(xié)調(diào)不同基坑之間的施工，避免相互間的破壞和干擾。

7、降水導(dǎo)致的基坑失穩(wěn)事故

如果基坑內(nèi)外的水位差異較大，并且樁墻的設(shè)置深度并未達到不透水層，或是嵌固不足，那么在發(fā)生持續(xù)降雨的時候就非常容易導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。對于此類失穩(wěn)事故，施工人員首先應(yīng)該停止基坑內(nèi)的開挖工作進行降水，必要時可以通過堆料或灌水的方式進行反壓，在流砂和管涌停止后，要立即通過堵漏、補樁、樁后壓漿等措施進行加固處理。

8、因土方挖掘過度導(dǎo)致的失穩(wěn)事故如果工作人員在施工過程中過度挖掘基坑土方，就容易引起支護結(jié)構(gòu)的破壞。在發(fā)生此類事故時，應(yīng)立即暫停施工，通過樁前堆載或回填土方的方式確保支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，然后在根據(jù)現(xiàn)場的實際情況采取相應(yīng)措施進行處理。