建筑基坑工程质量管理的思考

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〔摘要〕高层建筑和地下工程的大量涌现，以及大型地下停车设施的施工及大量地下空间的开发利用，对基坑工程要求普遍提高，伴随出现的问题也越来越多。因此，由基坑开挖与支护而引发各方面的广泛重视。如何从多方面对基坑工程质量进行管理，本文进行了阐述。

〔关键词〕基坑复杂性基坑类型方案事故及对策

中图分类号：TV551文献标识码： A

1、充分了解高层建筑基坑工程的复杂性

1.1、基坑围护体系的作用：

就是起到挡土和使地下室在无水条件下施工；保证基坑相邻建筑物和地下管线的安全及正常使用；保证能限制周围土体的变形，使其不会对相邻建筑物、构筑物和地下管线以及主体结构基础产生损害。例如某住宅小区十号工程中的公共地下车库就采用双排深搅桩止水，用钻孔桩挡土。

1.2、基坑围护体系的要求：保证基坑四周边坡的稳定性，满足地下室有足够空间的要求；保证周围体系施工、土方开挖、地下室施工、基坑周围地面沉降和水平位移控制在容许范围内，控制住土体的变形；保证围护体系通过截水、降水、排水等措施，使基坑工程施工作业面在地下水位以上；特别要注意地是基坑围护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性基坑。施工中必须有监测、有应急措施，一旦出现险情，及时抢救，例如龙府人家工程中基坑是淤泥土，在地下车库北出口基坑使用打三排深搅桩以减少桩变形，加强嵌固作用，效果很好；而在南出口采用了放坡加土钉、锚杆，效果较差。

1.3、基坑工程具有很强的区域性，如软粘土地基，黄土地基，不同的工程地质和水文地质条件，不同的区域基坑工程差异却很大；基坑工程具有很强的个性，不仅与工程地质和水文地质条件有关，还与基坑相邻建筑物、构筑物、市政地下管线位置有关，要确保基坑安全，抵御变形能力，就必须了解周围场地条件。因此基坑工程具有很强的个性。

对围护结构允许的变形，规定一个统一标准是比较困难的。例如某校新校区工程管理人员分析考虑水平弹性转角三项综合位移值不大于10.1cm。

1.4、基坑工程综合性强、管理（监理）人员不仅需要岩土工程知识，也要具备结构工程知识，基坑围护结构要承受土压力与挡土结构位移的挑战。基坑深度和平面形状对基坑围护体系的稳定性和变形性都有较大的影响。这就是深基坑具有较强的时空效应。

1.5、基坑工程是系统工程

基坑工程包括围护体系设计、施工和土方开挖。土方开挖的施工组织设计是否合理对围护体系是否成功产生重要影响，不合理的土方开挖方式、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位，围护结构过大的变形，甚至引起围护体系失稳，导致破坏，因此在施工过程中必须加强监测，力求实行信息化施工。

1.6、基坑工程的环境效应

基坑开挖势必引起周围地基中地下水的变化和压力场的改变，导致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及地下管线产生影响，严重的将危及到安全和使用。与此同时，大量土方运输对交通、环保也产生影响，因此基坑工程的环境效应应给予重视。

2、充分了解基坑分类、要求与分级

基坑开挖和施工方法分无支护开挖与支护开挖两种方法。

有支护的基坑工程一般包括以下内容：围护结构、支撑体系、土方开挖、地基加固、现场监测和环境保护工程。

基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计，分为下列两类：

承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳，过大的变形导致支护结构或基坑周边环境破坏；

正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。

基坑工程设计基本技术要求包括：

安全可行性：确保基坑工程的安全以及周围环境的安全。

经济合理性：从工期、材料、设备、人工及环境保护等多方面综合研究，经济合理。

施工便利性和工期保证性：最大限度的满足便利施工的缩短工期的要求。

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99）按支护工程损坏造成破坏的严重性按表1、表2、表3提供了基坑侧壁安全等级及重要性系数。

基坑侧壁安全等级重要性系数表1

安全等级 破坏后果 r0

一级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重 1.1

二级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般 1.0

三级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重 0.9

深圳支护结构最大水平允许值表2

安全等级 支护结构最大水平位移允许值（mm）

排桩、地下连续墙、放坡墙 钢板桩、深层搅拌

一级 0.0025h

二级 0.0050h 0.0100h

三级 0.0100h 0.0200h

上海变形控制标准表3

安全等级 墙顶（cm） 墙体 沉降 差异

一 3 6 3 6/1000

二 6 9 6 12/1000

3、审查设计方案，必要时对设计方案进行复算

审查边坡稳定；支护桩选型布置；支护结构受力情况进行复核。对支撑杆系统选择、布置、从支撑性能到拆御安全进行比较论证。审查时控制支撑压杆预加应力不超过压杆受压强度的20%，对妨碍主体施工结构施工的支撑杆设计坚决摒弃。根据工程的地下水分布、流向及补充特性对基坑防水方案进行分析比较，防止不同层降水引起地面开裂和附近建筑物不均匀沉降及管线破坏。对基坑开挖过程及开挖后边坡位置监测方案进行审查，对承包商提供基坑开挖与其后降水过程出现突发事件的应急方案进行审查。（注意：因为坡失稳引起大面积土体坍方应集中力量对基坑外房屋及可能保护的上空地下管线进行全力抢救保护。）总之，要达到设计方案审查：

①满足边坡和支护结构稳定的要求；

②满足支护结构构件受荷后不致弯曲折断、剪断和压屈；

③水平位移和地基沉降不超过允许值；

④围护体系的选择：围护结构强度变形计算的复算（对锚撑结构，包括锚固体系）止水体系设计计算的复算，基坑内外土体稳定性验算的复核。

4、基坑施工中常出现的事故及其对策和补救方法

4.1、基坑破坏形式

在水土压力作用下围护结构形式不同，破坏形式也有差异。渗流可能引起流土、突涌，造成破坏。围护结构变形过大周围建筑物及地下管线破坏事故：围护结构破坏造成墙体折断、整体失稳、基坑隆起、踢脚破坏、流土破坏和锚撑失稳。

4.2、事故原因：

4.2.1主要是勘察设计失误（围护结构选型失误、设计参数取值安全储备不够、设计错误）。

4.2.2水处理不当，特别是高地下水位、砂质土地基，由于止水、截水、降水、排水不当或失效，造成周围地面、建筑物、管网等沉陷、变形、短裂、影响到临近房屋的基础安全。

4.2.3施工因素（土方开挖另文阐述）。

4.2.4其它方面

盲目降低造价、围护结构简易、安全系数小、施工质量低劣、工程监测布点不合理或太少、监测系数失灵等。

4.3、事故预防与对策

4.3.1跟踪事故苗头

根据基础工程重要性，设置不同等级的事故苗头预报装置和监测系统。对特别重要的工程要埋设有孔隙水压力探头、水压力盒、钢筋应力计、测斜仪以及经纬仪、水平仪等监测系统。

4.3.2事故苗头的预防与应急措施

4.3.2.1悬臂式围护结构大的内倾位移

首先应采取坡顶卸载的办法，如在桩后适当挖土卸载或人工降水，坑内桩前堆筑 砂石袋，或增设钢内撑或增加混凝土垫层等方法来增大被动土压力。

4.3.2.2内撑或锚杆围护失稳发生较大向内突变形

首先在坡顶或桩后卸载，坑内停止一切作业，在坑内增设支撑、锚杆，其它应急措施。

4.3.2.3边坡失稳

基坑开挖后，边坡土体中剪应力大于土体剪力强度，则边坡就会滑动失稳，当出现苗头时应尽快降低坑外地下水位，进行坡顶卸载，加强未滑区段的监测和保护，其次在坡脚堆筑砂石袋，或在未滑部位施打钢板桩、钢管、木桩等以挡土，并尽快灌注封底混凝土。

4.3.2.4基底隆起

基底土方开挖后，等于地基卸载，土体压力减小，土的弹性效应和抗外向坑内方向，如果主要支护桩短了，或者抽水、地下水位降低过快等，会使基础底面产生一定变形，这时地基土体将产生竖向变形再压缩变形。

4.3.2.5渗流破坏

渗流破坏现象是在地下水动水压力作用下而引起的。由于破坏现象不同，分为流砂和管涌两种。

①流土（流砂）

在动水压力作用下，地下水带动土中悬浮颗粒流入基坑内，流入渠道有从基底随地下水流入，也有因支护系统止水失效或桩基间距过大而由基坑壁流入，此时可根据现场具体条件采用一种或两种综合处理：

a、当流土不严重时，宜放慢开挖速度，使地下水平稳降落，水力坡度逐渐减小，直至接近或小于临界水力坡度。当出现较严重流沙时，应立即停止挖土，同时有针对性采取措施进行处理。

b、如因围护结构间距过大，产生流砂、流土，引起地面正常，应立即停止土方开挖，采取补桩或在桩间加挡土板封堵。

c、分别采用各类井点降水，降低坑内外地下水位。

d、在条件允许时，可适当积累基坑内水，保留一定的水深，减小坑内外的水头差，以达到减小地下水力坡度。

e、在基坑四周设置止水帷幕或支挡结构，使地下水的渗透路径增长，从而达到减小水力坡度的目的。

f、在条件许可时，可采用冻结法，使基坑周围一定范围内土体冻结，封冻地下水流动。

g、在地下水位高的地区，如条件许可，应尽量安排枯水期施工，使最高水位不高于坑底0.5m，这样动水压力不大就不会产生流土。

h、当基底砂层、土压力和动水压力都较大且地下水丰富，混凝土难于固结时，也可采用化学凝固剂即快速凝固，进行抢险。

②管涌：在地下水动水压力作用下，土层某些小颗粒随渗流水流带走称之为机械潜蚀作用，使渗流出口处形成空洞，空洞又使渗流途径缩短，使水力坡度增大，渗流集中，逐渐形成水流集中管道口，渗流及其携带的泥沙从已形成的管道渗出，这种现象称之为管涌。管涌使土层变松，孔隙增大，强度降低，从而导致坑壁失稳。

防治管涌通常采用降低水力坡度和在管涌出口处增设反滤层。

4.3.2.6坑底突涌：

①突涌的破坏形式

由于基坑开挖减小承压含水层上被覆不透水层厚度，致使含水层上覆盖被顶裂或冲毁，基坑底板地下水大量进入基坑，产生突涌现象。突涌不仅给基坑施工带来困难，也降低了地基的强度，危及支护结构的安全。

突涌的产生随承压水头大小及土层条件的不同而表现不同的破坏形式。

a、基底顶：在基坑底部出现不规则树枝状裂缝，承压水从裂缝中渗出，严重时出现喷水 、冒沙的现象。

b、基底冲毁：基底土体被破坏，下部承压含水层中的砂土大量涌出，呈悬状态的现象。

②防治措施

当判断可能或已出现突涌时，主要采用取降压井降低承压水头。其余应急措施与流沙处理方法基本相同，首先停止坑内抽水，在采取降低承压水头同时，设法采取快凝压力注浆或灌注快凝混凝土堵注涌口。在基坑维护结构设计前要审查地下承压水头，同时止水幕墙要进入不透水层，以防止管涌，突涌的出现。

4.3.2.7周围地面沉降

基坑施工引起周围地面沉降也是常出现的问题，它危害性也很大，可造成基坑临近的建筑出现不均匀沉降，结构裂缝甚至倒塌，地下管网断裂，道路坑陷破坏等，其主要原因为基坑外地下水降水过快，或坑内流沙、管涌、围护结构倾斜变形引起的。

4.3.2.8其他原因

①施工偷工减料或造价太低，造成支护结构质量低劣，引起基坑工程事故；

②设计安全储备不足，注入土深度不够，是常见的发生围护结构倾斜或坡脚失稳的原因。

③对侵入相邻场地和建筑下部，影响施工或基础安全锚杆，应在确保安全条件下，分情况采取人工切断，机械抓斗铲除等方法处理，或拆卸锚杆。

同时，要考虑拆卸锚杆后，围护结构的安全措施。

④为防止两相邻基坑施工互相影响，应加强现场施工监测和双方协调工作。

⑤在较高水位场地，错误的采用喷锚，土钉墙等护坡，由于基坑开挖使已加固的土体边坡滑坡损坏。首先应停止开挖，有条件时，应进行坑外降水。无条件降水时，应重新设计和施工其他形式的围护结构（包括止水墙），方可进行土方开挖施工。

⑥因基坑上方超挖，引起维护结构损坏，应暂停施工，回填砂石方或在桩前堆载，保护维护结构稳定。

4.4、事故发生后常用的补救方法

基坑工程事故发生后，多先采用应急措施，使工程事故稳定的发展得到控制或使事故状态趋于平衡稳定。补救方案在现场根据实际情况确定。

总之，在基坑工程质量管理的全过程贯彻执行勘探仔细，设计认真，论证充分，施工规范，监测严密，对策正确，方法及时的方针，就可以保证基坑工程施工的顺利、安全和质量合格。