談基坑事故的因素分析和預防措施

秦 敏

(南京農業大學工學院，江蘇南京 210031)

近幾年隨著城市的發展，城市空間的擴充，地上高層建筑物和地下空間的開發利用逐步擴大，深基坑工程也進一步發展起來。深基坑工程是指包括基坑開挖，降水和支護結構設計、施工與檢測在內的總稱。深基坑工程綜合性強，涉及范圍廣，隨著深基坑工程規模和難度的擴大，危險系數上升，安全事故頻發，對周邊環境乃至人身財產安全都造成了很大的影響，引起了社會的廣泛關注和工程人員逐步的重視。

1 案例介紹

2012年11月在南京某毗鄰地鐵三號線施工工地的交通要道上，一輛載有十多名乘客的公交車被塌陷的路面卡了一下，隨后整個路面繼續塌陷，且愈加嚴重，直至公交車大半個身子陷入地面以下，情況危急。雖然相關責任單位和責任人立即采取了措施，沒有造成人員的傷亡，但是整個路段車道封閉，途經的汽車全部繞道行駛，給道路交通帶來了不便，也給社會帶來了不良的影響。此次事故地點基坑長16 m，寬18 m，深23 m。

2 初步情況分析

基坑開挖事故的影響因素與基坑的開挖深度，土質因素，地下水位，相連建筑物和地下荷載有關。初步分析，南京有青溪、運瀆、城壕等多條古河道支流，占整個城區的2/5。而此次南京塌陷路段即地鐵三號線施工現場旁，臨近兩條古河道即清溪和城壕舊址，而古河道舊址屬于流沙地質，地形低平，地層為中密粉細沙，因此事故發生地所處的施工環境較為復雜，易造成水土流失，導致沉降。事故發生后，官方在第一時間也作出了解釋，南京地鐵建設公司陳志寧副總經理表示事故原因是地鐵三號線施工引發涌水涌沙所致。南京地鐵建設指揮部表示地鐵三號線施工過程中，開挖基坑導致周邊水土平衡被打破，流沙地質區出現空洞，在公交車重壓之下緩慢塌陷。

3 基坑工程事故的因素分析

3.1 外部環境因素

南京位于長三角地區，降水充沛，溫暖濕潤，且該地區又位于長江邊，有近3/4的地域位于長江及秦淮河古河道漫灘區，地層軟弱，工程地質條件相對復雜。由于施工地點處于秦淮古河道，富含水和沙，沉壓性大，當時正在進行混凝土墊層施工時，與2號線連接處出現涌水涌沙，出現塌陷地層上部以粘性土為主，下部以砂，礫石層為主。當基坑底為厚度不大的粘性土，承壓含水砂層中的地下水會沖破粘性土層而產生突涌現象(即涌水、涌砂)。此次基坑事故的發生與南京水文地質條件有密不可分的關系。

3.2 基坑邊坡滑移

南京地區深基坑開挖一般為垂直開挖，邊坡以松軟粘性土為主，在不采取任何有效支護措施的情況下，邊坡易失穩而產生滑移或坍塌，有的即使采用支護，由于支護不當也容易使邊坡失穩而產生滑移。邊坡失穩是在外界不利的情況下產生的，會造成土體下滑力的增加或土體抗剪強度的降低。

在建筑稠密地區施工，或有地下水滲入的基坑，這時候就需要進行基坑支護。而對于深基礎支護結構的設計，國內外至今尚沒有一種精確的計算方法，多數是處于探索和探討階段，我國也沒有統一的支護結構設計規范［1］，因此為基坑的邊坡滑移埋下了隱患。

3.3 土體的不均勻沉降

南京地區的地下水位埋藏普遍較淺，由于基坑降水使地下水位降低、有效應力增大改變了原有地下水的平衡狀態，地下水變向基坑內流動。一旦土體中的動水壓力超過土體的抗滲能力，則會產生流沙現象，粘性土中就會出現空洞，就會使地基產生了新的、不均勻的壓縮變形。經對相鄰建筑物及道路的變形監測，這種變形的不均勻程度隨離基坑距離的減小而增大，當這種不均勻變形超過了建筑物和路面的承受能力時，就會產生破壞而造成房屋和路面的開裂和下沉［2］。建筑物的地基若產生不均勻沉降，更會危及建筑的安全，造成人員傷亡的潛在威脅。

地下水的過度抽取，不斷拔起的高層建筑物和地鐵施工是造成不均勻沉降的主要原因。高層建筑基坑開挖及施工過程中，應避免過于集中排水。此次基坑事故發生地處于南京的城區，周圍建筑物相對比較密集，臨近道路和市政地下管道，因而對基坑穩定和變形控制提出了較高的要求，造成了不確定因素增加。

4 預防措施

4.1 要重視周邊環境對開挖基坑的影響

基坑開挖前要了解好基坑周邊的環境，氣候情況，土質的情況，勘測單位做好詳細的勘測報告。基坑開挖前施工方要了解周邊建筑物，地下管線分布，道路，車輛等情況，并且采取好相應的措施安排。基坑邊上的堆載，以及機具開行等動荷載，雨水，施工用水滲透等因素都會使土體自重應力和土體剪應力發生變化，造成開挖基坑的危險系數的上升。

4.2 采用先進的施工技術和施工工藝

流沙現象產生原因是由于水在土中滲流所產生的動水壓力對土體作用的結果。均勻的微小顆粒和松散飽和的土體容易產生流沙現象，但可以采用先進的施工技術和方法如井點降水法的方式根除流沙現象。井點降水的方法就是利用真空原理，開挖前在基坑四周埋設一些濾水管，通過不斷抽出地下水使水位下降到坑底以下，預防地下水涌入坑底，使坑底的土層消除地下水位差引起的壓力，從而防止了坑底的管涌，也可以使土壤固結，增加地基的承載力。而針對井點降水使周圍土體突然固結而引起的地面沉降，可適當增加抽水井點的數量，采用回灌井點的方法以防止土體的過量脫水［3］。

針對易發生涌水涌沙災害的施工地區，工程建設中應有效控制地下水的水力梯度方式發生管涌和流沙，沿盾構掘進工作面，及時采用泥沙或添加劑進行加固止水和路基防滲壓止水的措施［4］。

4.3 建立全面有效的動態監測系統，做到信息化施工

GB 50497-2009建筑基坑工程監測技術規范中規定開挖深度超過5 m，或開挖深度未超過5 m但現場地質情況和周圍環境復雜的基坑工程均應實施基坑工程監測。建筑基坑工程設計階段應由設計方根據工程現場及基坑設計的具體情況，提出基坑工程監測的技術要求，包括監測項目、測點位置、監測頻率和監測報警值等。

南京地鐵在工期啟動了安全監測機制，地面、江面和附近建筑物沉降量和速率數據會適時出現，一旦地面出現沉降超過控制標準，系統就會報警，但此次事故并沒有提前發出預警，為什么此次監測數據沒有變化，而突然塌陷，南京地鐵建設公司陳志寧副總盡力解釋說，由于盾構井挖到底層后，底板以下出現突涌，路面以下出現空洞，但是路面有硬殼層并沒有出現下沉，公交車駛入后，才突然塌陷。由此可見，在此次的基坑工程中，對監測的重視程度和監測的范圍深度不夠，缺乏對路面以下及時的監控觀測和反饋。而在基坑工程建設中，風險會不斷發生變化，相關責任人必須要通過反復分析與調整，做好及時的信息反饋，預測可能出現的問題，充分考慮可能發生的隱患，督促風險規避措施的實施，對基坑開挖工程實施全過程全方面的動態觀測和控制，進一步加強對安全風險的控制。

4.4 完善應急預案，防止事態擴大

深基坑土方開挖工程，應針對各種可能出現的不利于基坑安全的情況，制定出及時和完善的現場應急搶險預案，完善基坑開挖搶險技術，成立應急救援小組和建立相關的責任制度，一旦出現基坑事故和險情，要根據“先處理，后施工”的原則，及時進行搶救措施，確保基坑周圍的環境安全，防范事故的進一步擴大化。如采用基坑支護帷幕漏水化學灌漿搶險技術，具有簡單、快速和有效的特點，是目前基坑漏水涌沙較好的搶險補救方法［5］。

5 結語

深基坑工程事故是突發的，造成的后果是影響深遠且難以很好彌補的，所以這就要求在深基坑方案選擇和設計階段慎重，保證基坑工程一定的安全系數;在實施階段，施工方必須嚴格按照圖紙把關，同時加強相應的監測與維護工作，做好預測工作，及時與設計方溝通，更好地指導下一步施工，同時，對基坑周邊的環境也要加以重視，確保環境的最小破壞和財產人身安全。

［1］楊 柳.淺談建筑工程基坑支護存在的問題及預防［J］.民營科技，2012(5):312.

［2］姜傳黨.南京河西地鐵的環境工程地質問題［J］.山西建筑，2009，35(27):96-97.

［3］趙志縉，應惠清.建筑施工［M］.上海:同濟大學出版社，2013:37-42.

［4］邱祖林.南京地鐵三號線地質環境特征與地質災害防治［J］.地質學刊，2008，32(4):279-285.

［5］蔣 劍.談深基坑施工對環境的影響及預防措施［J］.建筑知識，2013(B08):434-435.