深基坑工程的風(fēng)險管理與控制
深基坑工程的風(fēng)險管理與控制
付殿武1，李鳳起2，李立新3
(1東北大學(xué)基建處，遼寧沈陽110004;2沈陽醫(yī)學(xué)院基建處，遼寧沈陽110034;
3沈陽建筑大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧沈陽110168)
摘要：深基坑工程是當(dāng)前城市建設(shè)中的一個主要內(nèi)容，深基坑工程的質(zhì)量和安全性對工程本身以及社會都十分重要。本文深入分析了深基坑工程潛在的危險源，從勘察、設(shè)計、施工和管理各個方面總結(jié)了深基坑工程的風(fēng)險，并提出深基坑工程風(fēng)險管理的對策。
關(guān)鍵詞：深基坑;支護(hù);風(fēng)險管理;質(zhì)量控制
1引言
隨著高層、超高層建筑的日益增多，基坑開挖的深度也越來越大。高層建筑深基坑工程是在城市密集的建筑群中建造，場地狹窄和施工技術(shù)難度大是前所未有的[1]。深基坑工程除了保證基坑自身及所支撐工程的穩(wěn)定外，還必須保證臨近建筑物的安全。本文根據(jù)深基坑工程大量的施工素材，深入分析深基坑工程整個生命周期中潛在的危險源，從各個方面闡述深基坑工程的風(fēng)險，強調(diào)深基坑工程風(fēng)險管理的重要性，并提出控制深基坑風(fēng)險的對策。
2深基坑工程的風(fēng)險管理
近年來，建筑風(fēng)險管理的研究在國內(nèi)外獲得了很大發(fā)展，但對深基坑工程進(jìn)行風(fēng)險管理的研究很少。另一方面，深基坑工程由于工期長，技術(shù)要求高，施工難度大，現(xiàn)場施工條件與環(huán)境復(fù)雜，和對環(huán)境控制要求較高等特點，施工過程中不可避免地會受到各種不確定因素的干擾，并引發(fā)對其質(zhì)量、安全、費用和進(jìn)度等控制目標(biāo)的風(fēng)險，因此深基坑工程中風(fēng)險管理是十分重要的，它是減少工程事故，確保工程安全的關(guān)鍵。
2.1勘察風(fēng)險
準(zhǔn)確的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)以及地下管線資料是確保深基坑工程成功的基礎(chǔ)。由于勘察工作疏忽而導(dǎo)致的深基坑工程風(fēng)險表現(xiàn)在以下方面。
(1)勘察資料反映的巖土層構(gòu)成、厚度以及巖土體的物理力學(xué)性能指標(biāo)不符合實際情況，或勘察單位對地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的處理出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計不足;
(2)部分項目的勘察資料不夠詳細(xì)，專業(yè)的水文地質(zhì)勘察工作被忽視，從而導(dǎo)致深基坑開挖后坑內(nèi)外產(chǎn)生較大的水頭差，引起深基坑側(cè)壁的滲水、涌水、流砂等問題，最后引起深基坑邊坡坍塌;
(3)深基坑工程勘察中沒有查明土層的膨脹性，導(dǎo)致在設(shè)計參數(shù)取值、施工處理等方面都沒有考慮土體的膨脹性，使深基坑開挖過程中，下部土體浸水后膨脹崩塌，引起邊坡開裂滑塌;
(4)在詳細(xì)勘察中，布點過少，沒有查明場地中某一地段的軟弱土層，使設(shè)計中沒能采取特別的處理措施，造成施工中的險情。
2.2設(shè)計風(fēng)險
(1)合理的深基坑支護(hù)設(shè)計方案是確保深基坑工程質(zhì)量的關(guān)鍵[1-2]。設(shè)計方案不合理而導(dǎo)致的深基坑風(fēng)險主要體現(xiàn)在以下兩方面，即深基坑的支護(hù)設(shè)計方案沒有考慮項目的實際情況，而是套用其它深基坑工程的支護(hù)形式;在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計算時荷載取值不當(dāng)，對某些活荷載或施工荷載的考慮不足或漏算，導(dǎo)致采用了不適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)形式，進(jìn)而使支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大變形，危害深基坑工程安全。
(2)支撐與錨固體系是確保深基坑穩(wěn)定性的重要措施。由于支撐與錨固結(jié)構(gòu)的設(shè)計失誤而導(dǎo)致的深基坑風(fēng)險主要有以下幾方面：當(dāng)深基坑平面尺寸較大時，宜采用鋼支撐體系，但鋼支撐桿件的彎曲變形可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的較大位移;第一道支撐位置過低可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部產(chǎn)生較大的位移;由于支撐系統(tǒng)的連接設(shè)計考慮不周而引起整個支撐系統(tǒng)的失穩(wěn);深基坑采用噴錨支護(hù)時，錨桿設(shè)計的位置過低，引起設(shè)計承載力不足，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗力不足[3];錨桿設(shè)計長度不符合要求，不能有效抵抗深基坑的整體滑移，或者錨桿豎向間距過大造成支護(hù)樁抗彎能力的不足[4];錨固體的長度不足，或錨固體未安設(shè)在良好的土層中，從而使錨桿的抗拔力低于設(shè)計拉力值，引起深基坑開挖后錨固體被拔出，深基坑倒塌。
(3)地下水因素的影響在深基坑工程中是不可忽視的。由于地下水的處理不當(dāng)而導(dǎo)致深基坑工程支護(hù)失敗的工程案例時有發(fā)生，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：在軟土條件下，深基坑未做止水帷幕就進(jìn)行了土方開挖，地下水的運動攜帶著砂土顆粒從支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的空隙流入深基坑造成其周圍地基土流失;在地下水的高水位地區(qū)，由于深基坑開挖，基坑內(nèi)大量的深層降水引起結(jié)構(gòu)外側(cè)一定范圍內(nèi)的地基土失水固結(jié)，進(jìn)而產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致深基坑周邊建筑物的傾斜，以及地面、道路和地下管線等市政基礎(chǔ)設(shè)施的下沉、開裂、甚至破壞。
2.3施工風(fēng)險
(1)施工質(zhì)量是確保深基坑工程安全的重要方面[5]。由于施工質(zhì)量存在問題而導(dǎo)致深基坑工程的風(fēng)險包括以下幾個方面：當(dāng)止水帷幕存在缺陷時，由于地下水的作用，將導(dǎo)致深基坑周圍的水土流失，進(jìn)而造成相鄰建筑物的開裂、傾斜，以及鄰近道路的開裂、塌陷;如果鋼筋混凝土支護(hù)樁的樁體強度嚴(yán)重不足，或不符合規(guī)范要求，出現(xiàn)嚴(yán)重縮頸、斷樁，或縱筋布置錯誤，將造成支護(hù)樁的變形超過允許范圍，甚至發(fā)生倒塌;采用地下連續(xù)墻時，鋼筋不連續(xù)，墻體存在蜂窩、漏筋等現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)空洞，造成重大工程隱患;在鋼筋混凝土支撐中，因混凝土質(zhì)量差或不符合要求造成桿件被壓壞;在鋼支撐中，由于未按要求施加預(yù)應(yīng)力或預(yù)應(yīng)力偏小，造成支護(hù)樁變形過大。
(2)嚴(yán)格遵守施工規(guī)程是質(zhì)量和安全的重要保證。由于在深基坑施工中沒有嚴(yán)格遵守施工規(guī)程而導(dǎo)致支護(hù)失敗的情形主要包括以下方面：挖土機械停在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)附近進(jìn)行反鏟挖土，使支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的荷載大大增加，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形;開挖時挖土機械未按規(guī)定線路走行，隨意碰撞支撐系統(tǒng);深基坑開挖時放坡的坡角過陡使得深基坑邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài);為了施工方便，深基坑挖土達(dá)到一定深度時未及時施加支撐，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的過大變形;深基坑開挖到設(shè)計標(biāo)高后，清底措施不力引發(fā)事故。
(3)規(guī)范現(xiàn)場管理是不可忽視的內(nèi)容[6]。在深基坑施工期間，有些施工單位隨意在深基坑邊緣堆放大量的材料，或者一方面進(jìn)行深基坑排水，另一方面又將生活用水及施工廢水傾倒在深基坑邊緣，或?qū)Ω浇氖姓o排水管線保護(hù)不力使得水管泄漏，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形;施工單位為了土方運輸?shù)姆奖�，隨意在深基坑一側(cè)挖開一個缺口，從而破壞了原有的支護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕造成地下水流入基坑，導(dǎo)致坑壁滑塌。
(4)降水、排水與防水是地下工程施工的重要部分。降水、排水和防水措施不力是導(dǎo)致深基坑工程失敗的一個主要原因，具體包括：沒有采取有效的隔水、排水措施，使深基坑的臨空面附近浸泡，導(dǎo)致深基坑穩(wěn)定性大大降低;由于天氣降雨或止水帷幕漏水使深基坑進(jìn)水，施工單位在沒有采取任何保護(hù)措施的情況下用最快的速度將水抽干，深基坑坑內(nèi)的高水位突然下降，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成很大的水位差，結(jié)構(gòu)失去平衡引起深基坑倒塌;對深基坑附近的排水管道、泄洪管道管理檢查不力，會造成因管道破裂，沖垮深基坑。
(5)信息化施工是地下工程施工的重要手段[7]。對于深基坑工程施工的監(jiān)測是信息化管理的主要方面。有的施工單位不重視深基坑工程的信息化施工，影響了深基坑工程的質(zhì)量，主要有以下幾個方面：施工單位為了節(jié)約施工成本，深基坑施工沒有安排施工監(jiān)測，或不合理地削減監(jiān)測內(nèi)容，監(jiān)測數(shù)據(jù)不全面，導(dǎo)致綜合判斷的依據(jù)不足，從而造成事故;工程技術(shù)人員對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析不夠，只考慮了支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的大小，而忽視了位移變化的速率導(dǎo)致事故。
3深基坑工程風(fēng)險控制對策
深基坑工程是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，風(fēng)險因素很多，影響關(guān)系復(fù)雜，若風(fēng)險管理不當(dāng)，很容易引起各種事故。因此，必須根據(jù)深基坑工程項目風(fēng)險的具體情況，采用合適的風(fēng)險應(yīng)對策略，及時防范風(fēng)險，確保深基坑工程項目的質(zhì)量。
3.1防范勘察風(fēng)險
業(yè)主或者施工單位要高度重視地質(zhì)勘察工作，防范由于勘察工作不到位而導(dǎo)致的深基坑工程事故。特別要重視對深基坑開挖所在地的地形、地貌、水文和工程地質(zhì)特點的勘查，對深基坑場地土質(zhì)的穩(wěn)定性或膨脹性進(jìn)行準(zhǔn)確評述。分析可能導(dǎo)致深基坑土體滑坡的各種因素，高度關(guān)注對支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性易造成威脅的重要地段、重點地層和重要土質(zhì)指標(biāo)，通過認(rèn)真研究，確�？辈鞌�(shù)據(jù)的可靠性。
3.2采用安全可靠的深基坑支護(hù)方案
深基坑工程支護(hù)方案是工程設(shè)計的一個主要內(nèi)容。由于深基坑工程具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性和高危險性，這就要求設(shè)計工程師在了解本地區(qū)或類似條件下深基坑工程支護(hù)的成功經(jīng)驗與失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程的具體要求和條件，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)境等方面的因素，做出一個安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的整體設(shè)計方案。
3.3選擇有資質(zhì)的施工和監(jiān)理單位
對從事深基坑工程的施工單位和監(jiān)理單位，必須對其資質(zhì)條件和工程業(yè)績進(jìn)行嚴(yán)格審核，尤其是對施工單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人的資質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格審查，確保無資質(zhì)者不得承接施工任務(wù);同時要求有專業(yè)資格的監(jiān)理工程師對深基坑工程施工方案的安全性、可靠性進(jìn)行審查，盡量避免因監(jiān)理對施工管理程序掌控不當(dāng)引起的危險。
4結(jié)論
本文根據(jù)深基坑工程大量的施工素材，深入分析了深基坑工程潛在的危險源，從項目計劃、勘察、設(shè)計、施工和管理各階段、各方面總結(jié)了深基坑工程的風(fēng)險所在，強調(diào)深基坑工程各環(huán)節(jié)風(fēng)險管理的重要性，并提出深基坑工程風(fēng)險管理的對策。
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論文作者
付殿武男，1965年出生，東北大學(xué)基建處工程師，目前從事地基基礎(chǔ)研究
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