基坑坍塌常見原因的分析及預防措施
基礎施工是建築施工的重要組成部分，搞好基礎施工的安全防範十分重要。根據建設部近幾年的事故統計，在基礎施工中，基坑基槽、人工挖孔樁施工造成的坍塌佔坍塌事故總數的65%，說明基坑基槽的安全性對保證建設基礎施工的安全至關重要。基坑坍塌事故的時有發生，造成了一定的經濟損失及人員傷亡，因此，分析事故原因，制定預防措施，可以幫助我們減少基坑坍塌的可能性，搞好基礎施工的安全防範。
一、基坑坍塌的常見原因
1.坑壁的形式選用不合理
基礎施工時，坑壁的形式主要有兩種:一是採用坡率法，即自然放坡;二是採用支護結構。實踐證明，基坑坑壁的形式直接影響基坑的安全性，若選用不當會為基坑施工埋一隱患。施工單位在進行施工組織設計時，過多考慮節省投資和縮短工期，忽視對坑壁形式的正確選用，從而出現坑壁形式選用不當。
在大多數工程中，由於採用坡率法比採用支護結構節省投資，因此，這種方式常被施工單位作為基坑施工的首選形式。但坡率法只能在工程條件許可時才能採用，如果施工場地有限不能滿足規範所要求的坡率或者地下水豐富、土質穩定性差，一般不能考慮坡率法，否則，容易出現隱患，造成坑壁坍塌。
當不具備採用坡率法的條件時，應對基坑採用支護措施。各個地區常用的支護結構有:排樁、地下連續牆、水泥土擋牆、土釘牆支護、噴錨支護、混凝土灌注支護等。施工前，應根據工程所處周邊環境、地質水文條件以及工程施工工藝要求對支護形式進行合理選擇、設計，若為節省資金僅憑經驗確定支護形式，很可能達不到支護的目的，同樣容易出現坑壁坍塌的情況，造成安全事故。如2001年5月，某工地噴錨護壁發生坍塌事故，坍塌範圍長13m，寬2.5m，高6m，造成緊鄰該施工現場的某大樓汽車通道中斷，基坑邊一φ200mm的地下供水管漏水，排水溝破裂，基坑周圍民房、圍牆及道路開裂嚴重。究其原因，就是因為該處基坑與某大樓地下室僅隔一條汽車通道，採用噴錨護壁，錨杆的長度受到限制，因此，對這種坑壁，採用混凝土灌注樁效果更為理想，安全性更高。
2.坑壁土方施工不規範
一些施工單位在基坑施工中，不重視施工管理控制，隨意更改施工設計，違反技術規範要求，也是帶來基坑施工隱患，造成坑壁坍塌的主要原因。
主要表現在:一是採用坡率法時坡率值不足。當工程條件許可時，基坑施工一般採用坡率法。但採用坡率法必須嚴格按照技術規範的要求，搞好基坑施工的坡率控制。然而，在實際工作中，施工單位常常因為土方開挖時坡率控制不好或地勘資料不準確，造成開挖深度大於預計深度，出現基坑坑壁坡率小於設計值的情況，使基坑坑壁處於不穩定的狀態，最容易出現坑壁坍塌。如某工地基坑施工，依據地勘報告設計開挖深度為2.7m，開挖後發現土質情況與地勘報告不符，需要超挖2.1m，由於場地所限，無法滿足設計放坡係數，造成基坑坑壁坡率小於設計值，施工過程中坑壁出現坍塌，在對坑壁採取支護措施後才繼續施工。
二是支護結構施工時未按要求進行土方開挖。在進行土釘牆支護或噴錨支護結構施工時，按照規範要求，應根據土釘或錨杆的排距分層開挖，開挖一層土方後立即進行支護，待支護結構達到設計要求後再開挖下一層土方。但現場施工時，常因土方開挖作業與護壁施工未緊密配合，土方挖運速度過快，使坑壁直立土方大面積長時間裸露，為坑壁坍塌創造了條件。2004年8月，某工地在進行土釘牆支護施工時，一次性開挖深度近5m，未能及時進行土釘牆支護，土方大面積坍塌，致使坑邊一層磚木結構房屋基礎裸露、下沉、牆體開裂，不得不將此段磚牆拆除，基坑內用重力式擋土牆作為支護結構，回填土方，平整夯實後重新砌築磚牆。
3.對地表水的處理不重視
基坑施工的“水患”一是地下水，二是地表水。由於地下水處理不好將直接影響基礎工程的施工並對基礎坑坑壁的穩定性造成威脅，因此建築工程相關各方都對地下水的處理非常重視，從勘察、設計和資金投入等方面均能得到保證。現在，成都地區普遍採用管井降水，降水效果良好，有效地消除了地下水對基坑坑壁的不良影響。
而地表水因其對基礎施工影響不明顯而常常被忽略，其實，地表水對基坑坑壁穩定性的作用同樣影響很大。地表水可分為“一明一暗”兩種情況，“明”主要是指施工現場內地面可能出現的地表水，如雨水、施工用水、從降水井中抽出的地下水等;“暗”主要是指基坑周邊地面以下的管網滲漏、爆管等產生的地表水。這兩種情況若不及時處理都會對坑壁的穩定性產生威脅，有可能造成坑壁坍塌，特別是地下管網產生的地表水，因其不易被發現，造成的後果往往更為嚴重。2004年8月底，成都市區降暴雨，某工地土釘牆護壁突然發生坍塌，事後分析原因，發現坍塌部位有一廢棄的雨水溝，雨量大時，其他雨水溝不能及時排水，雨水倒灌在該溝內，直接流入護壁內側土方，導致護壁整體下墜，發生坍塌。
4.支護結構施工質量不符合設計要求
因基坑支護結構是建築施工過程中的一項臨時設施，目前許多施工單位對其施工質量重視不夠，護壁施工單位的施工行為沒有得到有效約束，不按設計方案施工的現象時有發生，造成支護結構的施工質量達不到設計要求，存在坑壁坍塌隱患。如某工程採用土釘牆作基坑支護，設計土釘間距為1.2m，施工單位施工時卻將土釘間距擴大到1.8m，降低了支護結構的強度，護壁開裂，出現了坍塌的先兆。
如果當基坑開挖後仍然造成造成支護坍塌我們將用以下處理辦法
一、支擋法
當基坑的支護結構出現超常變形或倒塌時，可以採用支擋法，加設各種鋼板樁及內支撐。加設鋼板樁與斷樁連接，可以防止樁后土體進一步塌方而危及周圍建築物的情況發生；加設內支撐可以減少支護結構的內力和水平變形。在加設內支撐時，應注意第一道支撐應儘可能高；最下一道支撐應儘可能降低，僅留出澆築鋼筋混凝土基礎底板所需的高度。有時甚至讓在底部增設的臨時支撐永久地留在建築物基礎底板中。
二、注漿法
當基坑開挖過程中出現防水帷幕樁間漏水，基坑底部出現流砂、隆起等現象時，可以採用注漿法進行固處理，防止事態的進一步發展，俗話說“小洞不補，大洞吃苦”，一些大的工程事故都是由於在事故剛出現苗頭時沒有及時處理，或處理不到位造成的。注漿法還可以用作防止周圍建築物，地下管線破壞的保護措施。總之，注漿法是近幾年來廣泛地用於基坑開挖中土體加固的一種方法，該法可以提高土體的抗滲能力，降低土的孔隙壓力，增加土體強度，改善土的物理力學性質。
（1）注漿工藝按其所依據的理論可以分為滲入性注漿、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學注漿。
① 滲入性注漿所需的注漿壓力較小，漿液在壓力作用下滲入孔隙及裂隙，不破壞土體結構，僅起到充填、滲透、擠密的作用，較適用於砂土、碎石土等滲透係數較大的土。
② 劈裂注漿所需的注漿壓力較高，通過壓力破壞土體原有的結構，迫使土體中的裂隙進一步擴大，並形成新的裂縫或裂隙，較適用於象軟土這樣滲透係數較低的土，在砂土中也有較好的注漿效果。
③ 注漿法所用的漿液一般為在水灰比0.5左右的水泥漿中摻水泥用量10%~30%的粉煤灰。另外還可以採用雙液注漿，即用二臺注漿泵，分別注入水泥漿和化學漿液，二種漿液在管口三通處匯合後壓入土層中。
（2）注漿法在基坑開挖中的應用有以下幾種用途：
① 用於止水防滲、堵漏。當止水帷幕樁間出現局部漏水現象時，為了防止周圍地基水土流失，應馬上採用注漿法進行處理；當基坑底部出現管湧現象時，採用注漿法可以有效地制止管湧。當管湧量大不易灌漿時，可以先回填土方與草包，然後進行多道注漿。
② 保護性的加固措施。當由監測報告得知由於基坑開挖造成周圍建築物、地下管線等設施的變形接近臨界值時，可以通過在其下部進行多道注漿，對這些建築設施採取保護性的加固處理。注漿法是常用的加固方法之一。但應引起注意的是，注漿所產生的壓力會給基坑支護結構帶來一定的影響，所以在注漿時應注意控制注漿壓力及注漿速度，以防對基坑支護帶來新的危害。
③ 防止支護結構變形過大。當支護結構變形較大時，可以對支護樁前後土體採用注漿法。對樁后土體加固可以減少主動土壓力；對樁前土體的加固可以加大被動土壓力，同時還可以防止基坑底部出現隆起，增加基底土的承載能力。
三、隔斷法
隔斷法主要是在被開挖的基坑與周圍原有建築物之間建立一道隔斷牆，該隔斷牆承受由於基坑開挖引起的土的側壓力，必要時可以起到防水帷幕的作用。隔斷牆一般採用樹根樁、深層攪拌樁、壓力注漿等築成，形成對周圍建築物的保護作用，防止由於基坑的坍塌造成房屋的破壞。
四、降水法
當坑底出現大規模湧砂時，可在基坑底部設置深管井或採用井點降水，以徹底控制住流砂的出現。但採用這兩種方法時應考慮周圍環境的影響，即考慮由於降水造成周圍建築物的下沉，地下管線等設施的變形，所以應在周圍設回灌井點，以保證不會對周圍設施造成破壞。
五、坑底加固法
坑底加固法主要是針對基坑底部出現隆起、流砂時所採取的一種處理方法。通過在基坑底部採取壓力注漿、攪拌樁、樹根樁及旋噴樁等措施，提高基坑底部土體的抗剪強度，同時起到止水防滲的作用。
六、卸載法
當支護結構頂部位移較大，即將發生傾覆破壞時，可以採用卸載法，以減少樁後主動土壓力。該法對制止樁頂部過大的位移，防止支護結構發生傾覆有較大作用。但必須在基坑周圍場地條件允許的情況下才可以採用
為防止深基坑土方開挖造成支護坍塌，一般應採取以下措施：
1、基坑土方開挖應符合設計規定的施工順序和工況要求；
2、分層、分區、對稱、勻衡開挖並控制好開挖深度，嚴禁超挖；
3、施工機械作業時不得碰撞或損害支護結構及其連接件等構件，不得損害已施工的樁基；
4、當基坑採用降水時，地下水位以下的土方應在降水後開挖；
5、基坑周邊土方堆放或車輛荷載嚴禁超過設計要求的地面荷載限值；
6、土方開挖期間，應加強基坑水平位移、沉降觀測/監測；
7、應編制基坑土方施工相應的應急預案。
防止基坑坍塌的具體措施
1.選擇適合的基坑坑壁形式
基坑施工前，首先應按照規範的要求，依據基坑坑壁破壞後可能造成後果的嚴重性確定基坑坑壁的等級，然後根據坑壁安全等級、基坑周邊環境、開挖深度、工程地質與水文地質、施工作業設備和施工季節的條件等因素選擇坑壁的形式。
當坑基頂部無重要建(構)築物，場地有放坡條件且基坑深度≤10m時，可以優先採用坡率法。採用坡率法時，關鍵是要確定正確的坡率允許值。一般坑壁的坡率允許值可按工程類比的原則並結合已有穩定邊坡的坡率值分析確定。如:土質均勻良好的硬塑粘性土，當坡高小於5m時，坡率允許值可確定為:1:1.00~1:1.25。若坑壁土質較軟或基坑頂部邊緣附近有較大荷載，坡率允許值還必須採用圓弧滑動法進行穩定性分析確定。
當施工場地不能滿足設計坡率值的要求時，應對坑壁採取支護措施。選擇支護結構，首先要確定基坑坑壁的安全等級。按照規範的要求，坑壁的安全等級按其損壞後可能造成的破壞後果的嚴重性、坑壁類型和基坑深度等因素，確定為一、二、三級。坑壁安全等級一、二級適合採用挖孔灌注樁護壁，坑壁安全等級二、三級適合採用土釘牆護壁。
2.加強對土方開挖的監控
基坑土方一般採用機械挖法，開挖前，應根據基坑坑壁形式、降排水要求等制定開挖方案，並對機械操作人員進行交底。開挖時，應有技術人員在場，對開挖深度、坑壁坡度進行監控，防止超挖。對採用土釘牆支護的基坑，土方開挖深度應嚴格控制，不得在上一段土釘牆護壁未施工完畢前開挖下一段土方。軟土基坑必須分層均衡開挖，層高不宜超過1m。對採用自然放坡的基坑，坑壁坡度是監控的重點，當出現基坑實際深度大於設計深度時，應及時調整坑頂開挖線，保證坑壁坡率滿足要求。
3.加強對支護結構施工質量的監督
建立健全施工企業內部支護結構施工質量檢驗制度，是保證支護結構施工質量的重要手段。質量檢驗的對象包括支護結構所用材料和支護結構本身。對支護結構原材料及半成品應遵照有關施工驗收標準進行檢驗，主要內容有:(1)材料出廠合格證檢查;(2)材料現場抽檢;(3)錨杆漿體和混凝土的配合比試驗，強度等級檢驗。對支護結構本身的檢驗要根據支護結構的形式選擇，如土釘牆應對土釘採用抗拉試驗檢測承載力、對混凝土灌注應檢測樁身完整性等。
4.加強對地表水的控制
在基坑施工產前，應摸清基坑周邊的管網情況，避免在施工過程中對管網造成損害，出現爆或滲漏。同時為減少地表水滲入坑壁土體，基坑頂部四周應用混凝土封閉，施工現場內應設地表排水系統，對雨水、施工用水、從降水井中抽出的地下水等進行有組織排放，對坑邊的積水坑、降水沉砂池應做防水處理，防止出現滲漏。對採用支護結構的坑壁應設置洩水孔，保證護壁內側土體內水壓力能及時消除，減少土體含水率，也便於觀察基坑周邊土體內地表水的情況，及時採取措施。洩水孔外傾坡度不宜小於5%，間距宜為2~3m，並宜按梅花形佈置。
5.搞好支護結構的現場監測
支護結構的監測是防止支護結構發生坍塌的重要手段。在支護結構設計時應提出監測要求，由有資質的監測單位編制監測方案，經設計、監理認可後實施。監測方案應包括監測目的、監測項目、測試方法、測點佈置、監測週期、監測項目報警值、信息反饋制度和現場原始狀態資料記錄等內容。監測項目的內容有:基坑頂部水下位移和垂直位移、基坑頂部建(構)築物變形等。監測項目的選擇應考慮基坑的安全等級、支護結構變形控制要求、地質和支護結構的特點。監測方案可根據設計要求、護壁穩定性、周邊環境和施工進程等因素確定。監測單位應定期向施工單位和監理單位通報監測情況，當監測值超過報警值時應立即通知設計、施工和監理單位，分析原因，採取措施，防止事故的發生。
