深基坑工程是最近30多年中迅速發(fā)展起來的一個領域，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域，給巖土工程界提出了許多技術難題，當前，深基坑工程已成為國內(nèi)外巖土工程中發(fā)展最為活躍的領域之一。

深基坑工程概念

住房和城鄉(xiāng)建設部《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法的通知》規(guī)定：深基坑工程指開挖深度超過5m（含5m）或地下室3層以上（含3層），或深度雖未超過5m，但地質條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復雜的基坑土方開挖、支護、降水工程。

深基坑工程特點

當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，如軌道交通設施、地下管線、隧道、天然地基民宅、大型建筑物等，設計或施工不當，均會對周邊建筑造成不利影響。

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，對設計理論與施工技術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30m，均已挖入了承壓水層。下圖為寧波嘉和中心二期項目基坑，平均開挖深度18.3m，最大挖深25.9m，整體為3層地下室布局，局部有夾層。

③ 基坑規(guī)模與尺寸越來越大

圖為天津西站二期項目基坑，總面積為39000m2，基坑周長達855m。

④施工場地越來越緊湊

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3.5m。

深基坑工程安全質量問題

深基坑工程安全質量問題類型很多，成因也較為復雜。在水土壓力作用下，支護結構可能發(fā)生破壞，支護結構形式不同，破壞形式也有差異。滲流可能引起流土、流砂、突涌，造成破壞。圍護結構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：

1）基坑周邊環(huán)境破壞

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、構筑物及地下管線的正常使用，嚴重的造成工程事故。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；抽水造成砂土損失、管涌流砂等。

因此如何預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)深基坑支護體系破壞

包括以下4個方面的內(nèi)容：

①基坑圍護體系折斷事故

主要是由于施工搶進度，超量挖土，支撐架設跟不上，是圍護體系缺少大量設計上必須的支撐，或者由于施工單位不按圖施工，抱僥幸心理，少加支撐，致使圍護體系應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2011年杭州某深基坑圍護樁折斷事故。

②基坑圍護體整體失穩(wěn)事故

深基坑開挖后，土體沿圍護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整體失穩(wěn)破壞事故。

③基坑圍護踢腳破壞

由于深基坑圍護墻體插入基坑底部深度較小，同時由于底部土體強度較低，從而發(fā)生圍護墻底向基坑內(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。

④坑內(nèi)滑坡導致基坑內(nèi)撐失穩(wěn)

在火車站、地鐵車站等長條形深基坑內(nèi)區(qū)放坡挖土時，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，導致基坑破壞。下圖為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。

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），由于圍護墻的止水效果不好或止水結構失效，致使大量的水夾帶砂粒涌入基坑，嚴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。

②基坑底突涌破壞

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

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），嚴重時會導致基坑失穩(wěn)。下圖為湖南浯溪水電站二期深基坑出現(xiàn)管涌 。

以上深基坑工程安全質量問題，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，具有復雜性，深基坑工程事故的表現(xiàn)形式往往具有多樣性。

深基坑工程實例——廣州海珠城廣場基坑坍塌

海珠城廣場基坑周長約340m，原設計地下室4層，基坑開挖深度為17m。該基坑東側為江南大道，江南大道下為廣州地鐵二號線，二號線隧道結構邊緣與本基坑東側支護結構距離為5.7m；基坑西側、北側鄰近河涌，北面河涌范圍為22m寬的渠箱；基坑南側東部距離海員賓館20m，海員賓館樓高7層，采用φ340錘擊灌注樁基礎；基坑南側兩部距離隔山一號樓20m，樓高7層，基礎也采用φ340錘擊灌注樁。

該工程地質情況從上至下依次為：填土層，厚0.7~3.6m；淤泥質土層，層厚0.5~2.9m；細砂層，個別孔揭露，層厚0.5~1.3m；強風化泥巖，頂面埋深為2.8~5.7m，層厚0.3m；中風化泥巖，埋深3.6~7.2m，層厚1.5~16.7m；微風化巖，埋深6.0~20.2m，層厚1.8~12.84m。

由于本工程巖層埋深較淺，因此原設計支護方案如下：

基坑東側、基坑南側偏東34m、北側偏東30m范圍內(nèi)，上部5.2m采用噴錨支護方案，下部采用挖孔樁結合鋼管內(nèi)支撐的方案，挖孔樁底標高為▽—20.0m。

基坑西側上部采用挖孔樁結合預應力錨索方案，下部采用噴錨支護方案。

基坑南側、北側的剩余部分，采用噴錨支護方案。后由于±0.00標高調(diào)整，后實際基坑開挖深度調(diào)整為15.3m。

基坑施工至原設計深度15.3m，后由于上部結構重新調(diào)整，地下室從原設計4層改為5層，地下室開挖深度從原設計的15.3m增至19.6m。由于地下室周邊地梁高為0.7m。因此，實際基坑開挖深度為20.3m，比原設計挖孔樁樁底深0.3m。

新的基坑設計方案確定后，重新開始從地下4層基坑底往地下5層施工，基坑南側東部樁加鋼支撐部分最大位移約為40mm，其中有一天增大18mm，基坑南側中部噴錨支護部分，最大位移約為150mm。

事故過程

最終在廣州海珠區(qū)江南大道南珠城海廣場深基坑發(fā)生滑坡，導致三人死亡，4人受傷，地鐵二號線停運近一天，7層的海員賓館倒塌，多加商鋪失火被焚，一棟7層居民樓受損，三棟居民被迫轉移。下面是一些事故照片。

事故原因

1）本基坑原設計深度只有16.2m，而實際開挖深度為20.3m，超深4.1m，造成原支護樁成為吊腳樁，盡管后來設計有所變更,但對已施工的圍護樁和錨索等構件已無法調(diào)整，成為隱患。

2）從地質勘察資料反應和實際開挖揭露，南邊地層向坑內(nèi)傾斜，并存在軟弱透水夾層，隨著開挖深度增大，導致深部滑動。

3）本基坑施工時間長達2年9個月，基坑暴露時間大大超過臨時支護為一年的時間，導致開挖地層的軟化滲透水和已施工構件的銹蝕和錨索預應力的損失，強度降低，甚至失效。

4）事故發(fā)生前在南邊坑頂因施工而造成東段嚴重超載，成為了基坑滑坡的導火線。

5)從施工紀要和現(xiàn)場監(jiān)測結果分析，在基坑滑坡前已有明顯預兆，但沒有引起應有的重視，更沒有采取針對性的措施，也是導致事故的原因之一。

事故調(diào)查結果與處理結果在《廣州日報》公布：對7個建設責任主體及其20名責任人給予行政處罰或處分，其中7名主要負責人因涉嫌觸犯刑法被司法機關依法逮捕;對事故發(fā)生負有監(jiān)管責任的14名行政人員給予降級或降級以下的行政處分和責令作出深刻檢討，并責成相關單位對市政府作出書面檢查。

深基坑工程施工安全控制要點

 1）設計、施工安全性報告控制：初步設計階段施工單位應制定深基坑設計、施工安全性報告。安全性報告應通過專家評審。

2）支護結構和土體加固工程施工安全質量控制：地下連續(xù)墻、SMW工法、鋼或混凝土支撐等基坑支護結構和土體加固施工中涉及安全性能的重要工序的施工質量應滿足法規(guī)標準和設計要求。

3）安全管理人員監(jiān)管：作業(yè)時，施工單位專職安全生產(chǎn)管理人員應在現(xiàn)場進行管理。

4）基坑臨邊防護：基坑四周、操作平臺等臨邊處應設置防護欄桿，應牢固可靠。

5）立體交叉作業(yè)控制：當應用土代模澆筑混凝土支撐，支撐下的土方開挖后，施工單位應及時清除支撐下粘結的土石。上下層立體交叉作業(yè)時，應設置隔離設施。

6）施工進度控制：施工單位報送的進度計劃應滿足基坑安全性要求。

深基坑事故防范經(jīng)驗

1）對深基坑工程特點應有深刻的認識，基坑工程時空效應強，環(huán)境效應明顯，挖土順序、挖土速度和支撐速度對基坑圍護體系受力和穩(wěn)定性具有很大影響。

施工應嚴格按經(jīng)審查的施工組織設計進行。應及時安裝支撐(鋼支撐)，及時分段分塊澆筑墊層和底板，嚴禁超挖。深基坑圍護結構設計應方便施工，深基坑工程施工應有合理工期。

2）基坑工程不確定因素多，應實施信息化施工。監(jiān)測點設置應符合規(guī)范和設計要求。監(jiān)測單位應認識科學測試，及時如實報告各項監(jiān)測數(shù)據(jù)。項目各方要重視基坑的監(jiān)測工作，通過監(jiān)測施工過程中的土體位移、圍護結構內(nèi)力等指標的變化，及時發(fā)現(xiàn)隱患，采取相應的補救措施，確?；影踩?。

3）有多道內(nèi)支撐的基坑圍護體系應加強支撐體系整體穩(wěn)定性。 考慮到基坑工程施工中，第一道支撐可能產(chǎn)生拉應力，建議第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐。

對鋼支撐體系應改進鋼支撐節(jié)點連接型式，加強節(jié)點構造措施，確保連接節(jié)點滿足強度及剛度要求。施工過程中應合理施加鋼管支撐預應力。

應明確鋼支撐的質量檢查及安裝驗收要求，加強對檢查和驗收工作的監(jiān)督管理。

4）巖土工程穩(wěn)定分析中，要合理選用分析方法。

抗剪強度指標的選用，與其測定方法、安全系數(shù)的確定要協(xié)調(diào)一致。在土工參數(shù)選用時應綜合判斷，并結合地區(qū)工程經(jīng)驗，合理選用。

作為施工方，在有條件的情況下應對設計進行適當?shù)尿炈?，在此基礎上提出合理化建議，優(yōu)化施工組織設計，確保深基坑的安全和實現(xiàn)效益最大化。

5）施工中應加強基坑工程風險管理，建立基坑工程風險管理制度，落實風險管理責任。

每個環(huán)節(jié)都要重視工程風險管理，要加強技術培訓、安全教育和考核，嚴格執(zhí)行基坑工程風險管理制度，確?；庸こ贪踩?/span>