高層建筑深基坑工程中的常見問題分析及質量控制措施

洪 琪 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230001）

0 前 言

隨著城市建設的發(fā)展，人們對城市空間的利用要求越來越高，我國城市建設的高層建筑越來越多，向地下的發(fā)展也越來越深，出現(xiàn)了大批的深基坑工程。深基坑工程具有施工規(guī)模大、建設周期長、施工環(huán)境復雜等特點，同時面臨施工場地小、上部荷載離得近以及降雨等場地影響和自然影響，加上在建設過程中其周邊建筑物及地下管道設施的影響，深基坑的建設施工一直面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

由于設計不盡合理、施工不能達標、管理不夠完善，深基坑工程的各種問題時有發(fā)生，如基坑位移、支護結構變形、地面沉降、滲水漏水等，問題處理不僅會延長工期，增加工程成本，而且對周邊建筑物及地下管道設施的安全構成很大的威脅，嚴重情況可能還會造成安全事故的發(fā)生。

本文通過對深基坑工程中出現(xiàn)的常見問題進行分析與總結，提出有效的質量控制措施，針對基礎復雜、技術要求高、影響因素多變的情況，認為在工程建設中推動管理信息化工作已經(jīng)勢在必行，是提高深基坑工程的質量和安全保證的科學管理手段。

1 深基坑工程中存在的問題分析

1.1 勘察和設計方面分析

1.1.1 勘察取樣誤差與土體參數(shù)多變性

為了確保深基坑支護結構設計的科學性與規(guī)范性，依據(jù)相關規(guī)范的規(guī)定，在深基坑開挖區(qū)域內必須進行鉆探取樣，通過取樣分析而得出比較合理的物理力學指標，為基坑支護設計提供依據(jù)。從經(jīng)濟成本上考慮，鉆孔數(shù)目一般以數(shù)據(jù)基本滿足而不多取，而相對于地質構造本身的復雜多變性，實際取得的土樣很難全面反映整個區(qū)域土層的真實情況，將會產(chǎn)生一定的土樣誤差。

通過對土樣的土工試驗，最后得出的土體物理力學參數(shù)，是一個十分復雜的問題。對于設計中所需要的含水率、內摩擦角和粘聚力三個參數(shù)都具有較大的可變性，其產(chǎn)生的主動土壓力以及開挖前土體的內聚力與開挖后土體的內聚力差別也會較大。從而在深基坑支護結構的設計中，要得出支護結構的實際受力就會存在一定偏差，也是深基坑支護施工過程中容易出現(xiàn)問題的原因之一。

1.1.2 設計理論與實際情況存在差別

根據(jù)現(xiàn)場實測與分析，深基坑開挖其實是一個空間模型問題，而為了設計的簡化，往往都按平面應變的假設來考慮，對于一些細長的基坑設計比較符合實際，但對于基坑平面近似方形的則差別較大。

目前，深基坑支護結構的設計計算理論仍是按極限平衡理論來考慮的。極限平衡理論是一個靜態(tài)設計，而基坑開挖實際上是一個動態(tài)平衡狀態(tài)，是一個土體逐漸松弛的過程。再加上深基坑施工現(xiàn)場的相關復雜的因素影響，支護結構的實際受力與設計得出的支護方案會存在差異。

1.2 施工技術方面分析

1.2.1 基坑隆起和整體失穩(wěn)

軟弱的粘土層中開挖基坑，如果作為支護結構的樁墻深度不夠，或者支撐位置不當、支撐體系不牢等原因，在外界不利因素影響下，致使支護結構體系產(chǎn)生較大的前傾或后仰，導致基坑壁土體大滑坡，支護結構體系整體失穩(wěn)破壞。在坑內的土體不斷挖去的過程中，樁墻支護結構內外土面產(chǎn)生高差，就相當于墻外基坑水平面上作用一附加荷載。隨著挖深增大，附加荷載相應增加。當開挖到一定深度的時候，若墻體入土深度不足，則會使基坑內土體大量隆起，基坑外土體過量下沉，也將導致支護結構整體失穩(wěn)破壞。

1.2.2 圍護結構位移過大和支撐體系的破壞

基坑的圍護結構大多是以懸臂類型為主，是以基坑底下土的被動土壓力來平衡主動土壓力和水壓力的作用，而要產(chǎn)生被動土壓力需較大的位移。當邊坡位移過大時，將會導致基坑周圍地面、建筑物、道路和管線的開裂和破壞，所以應特別注意基坑支護的位移量。

支撐體系是土體、圍護結構以及其本身相互作用的整體，它們的相互影響和相互制約的每一個組成部分都應滿足一定的強度、剛度及穩(wěn)定性的要求。否則，如果某一個局部的失穩(wěn)或破壞，就有可能導致整體的破壞。當擋土構件采用鋼板樁時，本身剛度較小，當支撐間距過大時，鋼板樁柔性大易變形的缺點將暴露，受力到一定程度后容易發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生較大位移。所以，作為基坑圍護工程中的支撐以及支撐之間的連接必須慎重綜合考慮，以保護基坑圍護工程的安全。

1.2.3 土方開挖和邊坡支護不配套

在施工過程中，大型工程均是由專業(yè)施工隊伍來分別完成土方和擋土支護工作，而基本上兩個分包合同是平行的，在實際施工中將增加協(xié)調管理的難度。當土方施工單位搶進度或拖工期，開挖順序較亂，特別在雨期施工，甚至不顧擋土支護施工所需的工作面，操作面過窄造成支護施工的困難，導致支護施工滯后于土方施工。因支護施工無操作平臺來完成鉆孔、注漿、布網(wǎng)和噴射混凝土等工程，而不得不用于土方回填或搭設架子來設置操作平臺完成施工。這樣一來，不但延遲進度，也會留下質量和安全隱患。

1.2.4 地下水造成管涌及流砂

含水砂層中的基坑支護結構容易受到管涌和流砂的破壞。在基坑開挖過程中，支護樁墻內外會逐漸形成水頭差，當動水壓力的滲流速度超過臨界流速或水力梯度超過臨界梯度時，就會引起管涌及流砂現(xiàn)象。此時，基坑底部和墻體外面大量的泥沙會隨著地下水而涌入基坑，因而會導致地面塌陷，同時會使墻體產(chǎn)生較大位移，嚴重的情況下會引起整個支護體系的崩塌。管涌可以發(fā)生于局部范圍，也可以逐步擴大，會使土層變松，孔隙增大、土體強度降低，從而導致坑壁失穩(wěn)。

1.3 工程監(jiān)管方面分析

1.3.1 監(jiān)理制度不完善

工程監(jiān)理不到位也是造成深基坑事故的原因之一。依據(jù)規(guī)定，高層建筑、重大市政等深基坑工程是必須實行工程監(jiān)理的，但一些發(fā)生工程問題的項目都沒有按規(guī)定實施監(jiān)理，或者雖有監(jiān)理但工作不到位。另外，深基坑工程監(jiān)理要求人員具有較高業(yè)務水平。在我國現(xiàn)階段質量控制主要是監(jiān)控工程質量、工期、進度，而對于設計監(jiān)理以及周邊環(huán)境的安全監(jiān)控尚有一定的差距，有待完善與提高。

1.3.2 施工監(jiān)測不重視

主要是建設單位為省錢不要求施工監(jiān)測，或者是雖設置一些測點，簡單、數(shù)據(jù)不足，忽視坑邊住宅的檢測，或者不重視監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于所測數(shù)據(jù)不能及時的進行分析，導致不能及時發(fā)現(xiàn)情況、發(fā)出警報，不利于事故的早期處理。

2 深基坑工程中的質量控制措施

2.1 勘察設計應全面合理

深基坑工程勘察應與主體建筑的地基勘察同時進行，結合支護設計與施工要求統(tǒng)一布置測點，特別要注意對不良地質和地下水的勘察，需要及時補充勘察數(shù)據(jù)。在進行了全面而又系統(tǒng)的分析勘察成果的基礎上，綜合考慮各種因素，進行基坑支護結構的優(yōu)化，從而制定出合理可行的支護方案。深基坑工程設計方案必須經(jīng)過專家組論證，最大限度地減少設計缺陷而帶來的深基坑事故。

2.2 加強深基坑施工過程控制

首先是土方開挖期間的降排水。在進行施工降水的時候，必須要采用均衡降水，在降水的同時要對基坑附近地下管線、建筑物以及地表沉降密切監(jiān)測，防止意外出現(xiàn)。其次是土方開挖環(huán)節(jié)的控制，必須嚴格遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，結合現(xiàn)場實際設置編制有針對性的施工方案。其三是基坑支護結構體系的施工控制，支護結構鋼筋混凝土強度未達到設計要求，絕不能進入下道工序。深基坑施工需要自始至終關注安全，一定要提防出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)等安全隱患。開挖期間嚴禁重型車輛、特種機械在基坑邊緣行駛，及時清除基坑邊緣的堆土等荷載，防止失穩(wěn)坍塌。

2.3 深基坑防水控制

在深基坑工程中，地下水對其施工的影響舉足輕重。在地下水豐富、水位較高的地區(qū)，應從防、降、排三個方面綜合考慮，并根據(jù)勘探部門得出的地質資料，認真分析地下水成因，制定出詳細的止水方案；同時還應對基坑周圍的環(huán)境進行深入了解，防止因地下水位的降低，致使周邊建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。止水帷幕是深基坑支護中常用有效的止水措施，在止水帷幕的施工中應確保樁體質量合格，確保樁的密實度和搭接長度符合要求，防止樁頭開叉、蜂窩、空洞等現(xiàn)象的發(fā)生，嚴禁在支護結構上隨意開口，破壞止水帷幕的效果。

3 重視管理信息化工作

建筑工程形式的多樣化使得深基坑工程更是變化多樣，集基坑開挖、支護、防水及環(huán)境于一體的復雜工程，其理論計算難以對工程多變性做出準確的判斷，憑借施工經(jīng)驗也有一定的局限性，需要工程技術人員具有豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗。管理信息化可以彌補現(xiàn)場人員技術和經(jīng)驗不足的短板，實施集約化管理，實現(xiàn)技術資源充分共享及建設、運營、維護成本的最低化。因此，施工監(jiān)理過程管理信息化的運用已經(jīng)勢在必行。

隨著管理信息化的發(fā)展，運用網(wǎng)絡和計算機技術等現(xiàn)代化辦公手段，將監(jiān)理工作質量管理體系要求變成具體的檢測目標，在工程施工過程中對基礎資料收集、整理，利用數(shù)據(jù)庫及時、迅速分析和判斷現(xiàn)場檢測工作，會診解決施工難題；利用現(xiàn)場監(jiān)測信息，預測工程的變化趨勢，當施工現(xiàn)場出現(xiàn)險情預兆時可及時采取相應措施，為設計、施工方案的修改提供準確依據(jù)，做到理論和實際緊密結合，實現(xiàn)高度符合施工現(xiàn)場實際狀況的動態(tài)管理，做到有記錄、可追溯。同時，管理信息化可提高監(jiān)管工作及時性、準確性，提高管理效能，提高工程建設管理科學化水平，使工程建設工作更加科學化。

4 結 語

深基坑工程是一項具有很大發(fā)展?jié)摿Φ墓こ蹋粩嘣黾拥墓こ虜?shù)量，促進深基坑工程的發(fā)展。當然，機遇與挑戰(zhàn)并存。深基坑工程也是一項十分復雜的工程，所涉及的技術要求和管理要求水平很高，任一個細小的失誤都將會造成嚴重的工程事故。因而，在深基坑工程中，應注意總結分析出現(xiàn)的常見問題，應用科學的管理措施，加強質量控制，保證工程的順利施工與安全。

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