基坑围护结构的失稳因素分析及对策

基坑围护结构的失稳因素分析及对策

赵志钢

上海华纺房地产发展有限公司   201103

摘要：随着近现代建筑业的飞速发展，建筑工程地下空间有效利用的施工技术也在快速发展。城市地下轨道交通网络、高层及超高层等建筑，地下结构施工的广度、深度都在不断的刷新着人们的认知。由于地下工程结构基本都属于超过一定规模的危险性工程，施工难度较大，基坑围护失稳因素较复杂。所以如何通过技术及管理的手段，让基坑围护结构保持足够的稳定性，进而保证基坑内施工环境的安全，成为每一个建筑专业工程师必须面对的课题。本文将以唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目为例,从设计、施工两个角度出发，对基坑围护结构失稳因素进行探究和分析,进而提出相应的对策。

关键词：基坑围护；设计管理；施工管理；围护结构失稳因素及对策；

引言：现代建筑业，深基坑工程施工现象非常普遍，过程中，基坑围护结构保持足够的稳定性是深基坑工程顺利施工的前提。近年来，全国范围内，由于基坑围护坍塌所引起的群死群伤事件比比皆是，这不仅是个施工技术管理的问题，更是一个突出的社会问题。也从另一个侧面反映出我们工程技术人员重大的管理责任，每一个工程人都应为构建和谐社会作出自己的贡献。下面我从围护结构设计及施工两个角度，从技术管理入手，对常见的基坑围护结构的失稳因素进行分析，同时对常见问题总结出相应的对策。

1、项目概述：

唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目位于上海市浦东新区川沙路2515号，总建筑面积141185平米,单体最大高度49.4米，基础开挖深度5.35米，电梯井及集水井局部落深1.45~2.95米。

业主单位：上海华纺海尚房地产开发有限公司

施工总包：上海申创建筑工程有限公司

监理单位：上海建科工程咨询有限公司

勘察单位：上海勘察设计（集团）有限公司

设计单位：华东建筑设计研究院有限公司

2、基坑围护结构失稳的因素分析:

基坑围护结构的稳定性问题，归根结底是一个技术问题和施工管理的问题，所以分析要从设计和施工两个角度进行原因分析。

第一：基坑围护的方案设计过程常见的问题；

（1）、设计方案的技术经济合理性未做到最佳状态；

现在市场上，很多业主单位在摘地以后，为了实现资金的快速回笼，往往采用高周转运营模式且过分强调成本的控制。体现在基坑围护设计中，就是业主人为设置技术方案的成本上限，甚至向设计院提出一些不合理的建议，导致围护设计方案往往不是最合理的技术方案，给后续的围护结构施工增加了很多不确定性因素。

（2）、现实中，存在设计方案技术论证滞后的现象；

围护设计方案初稿，应通过工程所在地相关技术专家的论证，对设计方案技术可行性进行把关和完善。在我国很多边远地区，时常存在设计方案未经过论证，就开始施工的现象，或者是边设计边施工。

（3）、地质情况、基坑周边施工环境、各种管线的重要性信息掌握不全面；

设计单位要充分的了解并掌握基坑所处区域的地质条件、周边主要道路、建筑物的重要程度；地下各种管线的功能属性及重要性；信息不全面，设计时各种力学计算参数的取值就会不严谨，设计的最终成果必然也不能满足施工的要求。

第二：基坑围护施工过程常见的问题；

（1）、基坑围护桩的压顶砼存在贯穿式的裂纹，导致了地表水沿裂纹往下渗流；开挖后，基坑底部未设置排水沟和足够排水井，遇到暴雨积水严重；

唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目的基坑围护，采用重力坝加SMW工法的组合模式。2021年9月29日下午5时，突然天降暴雨，靠近3#楼部位的重力坝顶部突然向基坑内位移约130mm（位移见下图），且存在进一步位移和坍塌的风险。直接原因就是上口压顶的多处裂缝（裂纹见下图），造成了较严重的雨水往下渗流，进而引起坝体后侧的土体滑移；同时基坑底部积水严重，无法立即排除也是一个原因。

（2）、基坑工程施工时，要及时掌握围护结构实时监测数据信息，有效利用监测数据信息来规避风险和解决施工问题；

基坑工程施工时，对围护结构及基坑周边环境进行监测，是保证基坑围护结构安全必要的技术手段。施工单位管理人员要充分利用科学管理手段，过程中有意识的去了解监测数据，并分析掌握事务的发展趋势；经验至上思想应摒弃。

（3）、围护桩施工时水泥用量不足，致使围护结构强度和刚度不足

目前的建筑市场，很多施工企业在进行围护结构施工中，存在偷工减料的问题，尤其是水泥参量往往达不到设计要求，导致围护桩结构强度和刚度不能满足施工的要求，增加了围护桩结构失稳的风险。

（4）、基坑周边荷载超限；

基坑工程施工过程中，要对基坑顶部一定范围内的材料堆放进行限制措施。围护结构顶部荷载过大时导致围护结构失去稳的直接原因。由于围护结构范围的荷载超限，引起的案例数不胜数。

3、基坑围护结构失稳的技术分析及施工对策：

第一：设计方案的科学性是施工安全的首要保障，要足够重视；

唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目的基坑围护设计前，业主单位做了大量的准备工作，设计提资很全面。

(1)、业主将围护设计的总方针“技术比较先进，经济相对合理”写进设计任务委托书；

上海华纺海尚房地产开发有限公司是上海国资委的下属企业，多年来一直为上海的发展贡献着自己的力量，是一家社会责任感很强的企业。本项目中将“技术比较先进，经济相对合理”的设计总方针在设计任务委托书中进行了明确，目的就是让设计院充分发挥其专业的技术优势，并严格执行专家评审管理（评审意见如下图），为业主提供一版安全且经济的设计方案。   

(2)、设计方案专家论证严格按照法规程序进行；方案设计依据齐全；

唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目基坑围护设计方案完成后，严格按照法规程序组织了专家评审（评审报告见下图）；

业主为设计院提供了详勘报告书（见下图）、基坑周边管线资料及周边的环境资料，设计依据齐全。

(3)、设计前，业主做了大量的征询工作，要确保设计方案对周边重要建筑及地下管线的结构安全；

重点讲一下，唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目，在基坑南面靠近龙东路高架一侧，有一条市政合流污水管，水平距离基坑开挖边线约5.4m~11m不等，这条合流污水管是浦东一直通往浦西的一条市政大动脉，其重要性不言而喻。业主牵头多次向上海市市政排水总公司进行了征询，最终根据合流污水管权属单位的要求，围护结构顶部的水平位移累计报警值指标设置为不超过10mm（详见下图），要求非常高，上勘院据此进行了技术设计。后来设计方案完成后，又经过了上海市水务系统有关技术专家的评审和论证；

第二：施工阶段，实行动态控制，时刻掌握影响围护结构的各种受力状态；

（1）、围护桩压顶区域存在贯通裂缝，裂缝渗流引起围护结构失稳，采取施工对策：

唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目, 靠近3#楼部位的重力坝上口突然向基坑内部方向位移约130mm，其中一个很重要的因素就是地面裂缝渗流，惨痛的教训让我们清楚的认识到，施工中一旦发现这些裂缝，要立即对其进行灌浆处理，切断地表水的渗流通道；

上述险情发生后，项目部启动应急预案，立即采取对位移区域的桩体进行了土方回填（回填土见下图）；临时措施大大的降低了桩体进一步向基坑内位移甚至引起大面坍塌的施工安全风险。

（2）、有效利用基坑变形过程监测的技术手段，分析围护桩失稳的原因、桩体破坏的部位及破坏程度等：

唐镇PDPO-0403单元（Ⅰ级动迁基地）W12-11地块安置房项目，3#楼附近围护桩体险情发生后，项目除了临时采取回填措施外，也马上要求监测单位采取半小时一次的桩体深层位移监测，以更好的判断事故原因和发展趋势，经过几个小时的监测，发现桩体在地面以下约5~6米的部位的位移数据开始突然增加（变化曲线见下图），且越往上，位移越大，直至顶部达到了129mm，由此可以判断，由于泡水后软弱土层滑移，桩体在地面以下约5~6米的部位造成了剪切断裂。跟现场的工况也基本吻合，此部位的开挖深度为5.35米。

事故原因分析清楚后，项目又组织设计院、监理、总包单位共同研究后续的事故处理方案，最终各方均同意在采取卸土方案（处理意见及卸土后见下图），彻底消除了本次的事故隐患。

（3）、施工环节要加强管理，通过管理达到避免偷工减料的问题：

实践中，施工单位偷工减料，降低成本的现象并不少见。所以，加强过程中监理，从主要材料（如：水泥）进场的计量、施工过程的旁站，产品质量的后评估等管理措施必须到位。

（4）、加强施工管控手段的有效落地，强行限制坑边的荷载：

规范要求，深基坑施工时，距离基坑边1.5~2米范围内严禁集中堆载。实践中，受限于施工场地等因素，不符合此要求的是施工现场比比皆是，所以现场的施工人员和安全管理人员一定要加强管理力度，切莫大意。

总结：现在，我国正处于一个基础建设高速发展的时代，深基坑随处可见，参与工程建设的各方责任主体，必须要负起相应的责任，从围护结构的设计阶段到施工阶段，全过程的进行严格管控，只有这样才可以切实的杜绝基坑围护结构失稳事故的发生。

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