一、深基坑支護破壞形式及事故案例
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。
通常來說，開挖深度超過5m的基坑就能稱為深基坑了，目測這個基坑至少得有幾十米，不知道是多大的工程啊!
2、深基坑工程常見破壞形式
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基坑周邊環(huán)境破壞、支護體系破壞、土體滲透破壞。
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。
支護體系破壞
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生大變形。下圖為2008年蘇州某深基坑事故。
圖為2008年杭州地鐵深基坑施工中地下連續(xù)墻折斷破壞
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發(fā)生較大的“踢腳”變形，同時引起坑內土體隆起。下圖為某深基坑發(fā)生“踢腳”破壞。
4)坑內滑坡導致基坑內撐失穩(wěn)在火車站、地鐵車站等長條形深基坑內區(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先期施工的支撐及立柱，導致基坑破壞。下側兩圖為2009年杭州地鐵1號線鳳起路站坑內土體滑坡引起的支撐體系破壞。
二、基坑施工過程控制要點
首先， 結合設計方案和施工方案中涉及的關于基坑圍護工程中國家或地方控制標準和規(guī)范要求，落實各項施工措施包括圍護樁墻、止水帷幕、支撐(混凝土或鋼支撐)、挖土流程、降水井的布置和深度等。
其次，注重 圍護結構施工控制。圍護工程測量放線，重點控制圍護結構與地下室外墻的間距;基坑圍護施工設備及機具的性能、安全操作;圍護工程原材檢驗合格;按照圍護設計要求進行施工控制，保證各項控制指標符合設計要求;同時施工應急預案編制和搶險措施的制定。
第三，土方開挖要在圍護結構和止水帷幕強度達到設計要求后并具備土方開挖條件時進行;嚴格控制挖土深度、留土坡比、施工順序、出土及運輸口位置及路線、工程樁和水平支撐的狀況，圍護體系的變形狀況、保證土方開挖的合理進度;嚴禁超挖;坑底可預留20cm原土采用人工挖以減小擾動;如遇到異常情況，如涌水涌砂、遇到障礙物等，要立即通知業(yè)主及參建單位，并應暫停挖土或采取預定的應急方案搶險;對多道支撐的基坑進行支撐拆除是，要考慮先設置臨時換撐，在其達到強度后再拆除既有支撐;支撐的拆除的方式要更具周邊環(huán)境及工程成品保護的要求來選擇人工或爆破方式，要確保安全。
第四，基坑降水控制。軟土地區(qū)地下水位往往較高，會涉及潛水、微承壓水和承壓水等不同水文條件，根據(jù)基坑所處地層的透水特性，應注意降水和開挖的工序配合。地下水是會影響到土層強度，如存在地下水滲流會增大基坑的危險性;對涉及承壓水層時，可能導致基坑突涌，乃至引起基坑失穩(wěn)破壞;因此有效控制基坑降水是非常重要的。降水施工要合理設置井點降水的口數(shù)、深度和洞徑大小;涉及潛水降水時應先降水后挖土，控制水位位于開挖面以下0.5m以上;當涉及承壓水層降水時，應根據(jù)設計驗算在開挖一定深度后開始降壓抽水，水壓降到安全水位后方能繼續(xù)挖土;應通過水位觀測井監(jiān)測水位變化，當水位突變時應分析原因，同時適時根據(jù)周邊環(huán)境監(jiān)測情況調整降水措施;當涉及坑外承壓水降水時，應配備坑外回灌措施;確保降水措施持續(xù)到設計允許的拆除時間或者持續(xù)到地下室出地面為止;施工挖土中應避免挖土機械碰撞降水井，導致降水井失效;施工要備有抽水電源和抽水設備。
三、基坑施工過程注意事項
1、基坑緊急措施。為防止突發(fā)性事故的發(fā)生，使本工程地下結構施工順利進行，將采取以下措施來保證整個基坑和周邊環(huán)境的安全。
2、開挖前，應準備一定數(shù)量的材料和設備，包括砂袋、鋼管以及錨桿成孔機和注漿機各2-3臺。
3、挖過程中如發(fā)現(xiàn)支護結構局部位移較大，已超過許可范圍時，應暫時中止挖土，采用鋼管或鋼管索在豎直平面內進行斜撐，同時在支護結構外側卸載，以減少主動土壓力，也可打設錨桿進行加固。
4、當支撐結構出現(xiàn)裂縫時，可用鋼管或鋼管索在支撐結構和支撐樁之間進行對撐加固。
5、支護樁間漏水，如漏點不大，則可用導管引流后用早強水泥堵漏或鋼絲網噴射混凝土澆平封堵;當水流入量較大時，除采取前述方法外，再結合坑外局部壓密注漿等措施。
6、基坑開挖至設計深度后，應立即搶險做塊石墊層，并把塊石墊層鋪砌至緊靠支護樁，如此時支護樁下部發(fā)生坑內位移，應立即在坑內側堆土或拋石，并同時在支護結構外側卸載，待穩(wěn)定后，可采用打設錨桿或在坑底進行注漿加固。
四、注重環(huán)境影響，加強過程監(jiān)測
基坑監(jiān)測是定量化周邊環(huán)境變形情況觀察的直接措施，同時也是監(jiān)控基坑自身穩(wěn)定性的有效措施。基坑位置的地質水文條件、周邊環(huán)境(有無需要保護的建(構)筑物、地下管線、地鐵隧道等)，這些因素確定了基坑施工中環(huán)保要求等級�；颖O(jiān)測控制的內容應結合基坑周邊環(huán)境情況和基坑的安全等級來綜合確定，控制的標準應按照設計相關要求或者周邊環(huán)境中建構筑物、管線或者隧道等主管單位的變形要求來控制。
對于軟土地區(qū)的深基坑其基坑監(jiān)測內容包括：圍護結構的水平和豎向變形，坑內外地下水位、支撐體系的內力、坑內回彈(立柱沉降)、坑邊地面或道路的沉降、周邊地埋管線的沉降、周邊房屋的沉降和差異沉降、地鐵隧道變形等情況。有條件時可監(jiān)測圍護結構外側的土壓力和水壓力分布等。
基坑監(jiān)測方案中觀測點的數(shù)量、間距和布置位置要滿足規(guī)范和標準;基坑工程監(jiān)測須由專業(yè)的資質等級相符的監(jiān)測單位進行。監(jiān)測前應進行兩次初測，確定初始值;基坑開挖期間，應確保監(jiān)測頻率與設計要求或者規(guī)范標準的要求相一致;定期將監(jiān)測資料反饋給建設、設計、監(jiān)理、施工等單位，設計單位可以根據(jù)監(jiān)測情況進行反分析，從而預估基坑的以后變形情況;監(jiān)測控制標準為累計變形量和日變形量，當超過警戒值時，或出現(xiàn)異常情況時應加密觀測次數(shù);在超過警戒值時或者變形速率偏快時，要應及時組織相關參建各方會診解決。
基坑工程是一項涉及多種專業(yè)多家單位共同參與的工程，需要各方的密切配合�；邮┕ぐ踩枰O計方案合理、施工質量保障、施工流程合理、降水措施和監(jiān)測措施同步等多方面協(xié)調作用。軟土地區(qū)的深基坑，地質水文條件和周邊環(huán)境的復雜性，更加需要流程中涉及各方的合理管理。
基坑監(jiān)測控制
1、基坑工程危險源
對于基坑監(jiān)測來說，只有先了解基坑工程危險源，才能有效地進行基坑監(jiān)測�；庸こ讨袘肿⒁獾闹卮笪ｋU源主要有以下5種：
(1)開挖施工對鄰近建(構)筑物、設施必然造成安全影響或有特殊保護要求的;
(2)達到設計使用年限擬繼續(xù)使用的;
(3)改變現(xiàn)行設計方案，進行加深、擴大及改變使用條件的;
(4)鄰近的工程建設，包括打樁、基坑開挖降水施工影響基坑支護安全;
(5)鄰水的基坑。
2、基坑監(jiān)測原則
進行基坑監(jiān)測時，應遵循可靠性原則，及時、準確原則，經濟合理原則，方便實用原則，重點監(jiān)測關鍵區(qū)原則，多層次監(jiān)測原則等。因此，基坑監(jiān)測須由經驗豐富的工作人員，利用先進且質量過關的設備進行監(jiān)測，同時還要保證檢測數(shù)據(jù)的準確性，以實時反映基坑受力情況，并對基坑工程可能發(fā)生的事故做好及時防控。
3、基坑監(jiān)測內容
實際施工時，應根據(jù)基坑的周邊環(huán)境，開挖深度以及圍護形式等進行分析，并對基坑的深層土體水平位移，支護結構內力變形，地下水位等進行監(jiān)測。
(1)深層土體水平位移監(jiān)測
深層土體水平位移監(jiān)測主要是在墻體或土體中預埋測斜管，并通過測斜儀監(jiān)測圍護墻體或坑周土體各深度處的水平位移。
施工時，應在基坑開挖7d前埋設測斜管，并對準上、下測斜管管段的導槽，將各段接頭及管底密封，同時應保證檢測管豎直埋設，并將其與鉆孔間的孔隙填充密實，以防出現(xiàn)上浮、斷裂、扭轉。
此外，測斜儀的系統(tǒng)精度應不低于0.25mm/m，分辨率不低0.02mm/500mm，并應在測斜儀探頭接近管內溫度后進行監(jiān)測，且應沿每個監(jiān)測方向進行正、反兩次量測，測定管口坐標的變化并及時進行修正。
(2)支護結構內力變形監(jiān)測
支護結構內力變形監(jiān)測主要是通過在結構內部或表面安裝應變計或應力計，對鋼筋混凝土支撐，鋼結構支撐，圍護墻、樁及圍檁等內力進行監(jiān)測。
施工時，應根據(jù)工程規(guī)模、基坑深度、支護結構和支護設計等合理布設基坑監(jiān)測點，監(jiān)測點應布設在建(構)筑物下部，點位間距應為10~20m。若為大型建筑物，則須在建筑頂部、中部及下部均布設監(jiān)測點。
對于監(jiān)測儀器的選擇，若為軟弱土層的支護工程，應采用精度較低的儀器監(jiān)測地層變形和結構內力，采用精度較高的儀器監(jiān)測地層壓力和結構變形;若為較硬土層的支護工程，則相反，即采用精度較低的儀器監(jiān)測地層壓力和結構變形，采用精度較高的儀器監(jiān)測地層變形和結構內力。此外，若支護工程中干燥無水，則應選用電測儀表。
(3)地下水位監(jiān)測
地下水位監(jiān)測主要是在孔內設置水位管，利用水位計等儀器測出水位管內水面距管口的距離，再測出水位管管口絕對高程，并計算水位管內水面的絕對高程。
其中，進行坑內水位監(jiān)測檢驗降水方案的實際效果，如降水速率和降水深度等;進行坑外水位監(jiān)測了解坑內降水對基坑周圍土體及環(huán)境的影響。
實際監(jiān)測時，應注意區(qū)分淺層潛水監(jiān)測以及深層承壓水位監(jiān)測，承壓水位管直徑應為50~70mm，濾管段應不小于1m。
同時，水位面監(jiān)測應每隔1d進行1次，并在測試數(shù)據(jù)保持幾天的連續(xù)穩(wěn)定后再進行初始水位高程的測量，且監(jiān)測精度應不低于10mm。
4、基坑監(jiān)測施工具體要求
1、監(jiān)測方案
基坑開挖前應制定系統(tǒng)的開挖監(jiān)測方案，監(jiān)測方案應包括監(jiān)測目的、監(jiān)測項目、監(jiān)測報警值、監(jiān)測方法及精度要求、監(jiān)測點的布置、監(jiān)測周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。
2、監(jiān)測項目
基坑工程監(jiān)測可按基坑側壁安全等級(分為一、二、三級)選擇監(jiān)測項目，具體分為：支護結構位移;周圍建筑物、地下管線變形;地下水位;樁、墻內力;錨桿拉力;支撐軸力;立柱變形;地體分層豎向位移;支護結構界面上側向壓力。
基坑監(jiān)測點
3、監(jiān)測點布置
(1)監(jiān)測點的布置應滿足監(jiān)控要求，從基坑邊緣以外1~2倍開挖深度范圍內的需要保護物體均應作為監(jiān)控對象。
(2)位移觀測基準點數(shù)量不少于兩點，且應設在影響范圍以外。
(3)深基坑工程應進行水平和垂直位移監(jiān)測，并符合下列要求：
A、布點要求：開挖深度不超過7米的三級基坑，監(jiān)測點間距不大于20米;開挖深度超過7米的一、二級基坑，監(jiān)測點間距不大于10米;每一典型坡段不少于3個監(jiān)測點。
B、水平位移監(jiān)測包括：位移量、位移速率和方向。
基坑監(jiān)測點布置
4、監(jiān)控報警
基坑監(jiān)測項目的監(jiān)控報警值應根據(jù)監(jiān)測對象的有關規(guī)范及支護結構設計要求確定。
5、監(jiān)測周期
(1)監(jiān)測項目在基坑開挖前應測得初始值，且不應少于兩次。
(2)各項監(jiān)測的時間間隔可根據(jù)施工進程確定。當變形超過有關標準或監(jiān)測結果變化速率較大時，應加密觀測次數(shù)。當有事故征兆時，應連續(xù)監(jiān)測。
(3)深基坑工程進行水平和垂直位移監(jiān)測應在施工前進行一次，施工期每天監(jiān)測不少于一次;監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)測對象變形發(fā)展較快則應增加監(jiān)測次數(shù)，圍護結構增體最大位移或地面最大沉降超過以下值時應增加監(jiān)測次數(shù)：
一級基坑：5mm、3 mm;
二級基坑：8mm、6mm;
三級基坑：10mm、10mm。
6、 監(jiān)測報告基坑開挖監(jiān)測過程中，應根據(jù)設計要求提交監(jiān)測日報、階段性監(jiān)測報告。工程結束時應提交完整的監(jiān)測總結報告，報告內容應包括：
(1)工程概況。
(2)監(jiān)測項目和各測點的平面和立面布置圖。
(3)采用儀器設備和監(jiān)測方法。
(4)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法和監(jiān)測結果過程曲線。
(5)監(jiān)測結果評價。
因此，實際工程中，應在做好基坑監(jiān)測基礎上，及時做好臨邊防護，地下水控制，邊荷載控制，上下通道設置等布置，以防發(fā)生基坑坍塌等工程事故，造成經濟損失，甚至人身傷亡，防患于未然。
