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深基坑工程的稳定问题 随着地下空间开发力度的加大，深基坑工程越来越多，深基坑支护成为当前业内关注的焦点问题。中国建筑科学研究院钱力航研究员在基坑稳定性方面具有多年研究及实践经验，对深基坑工程的安全问题提出了建议，希望能引起相关部门和企业的重视，以提高深基坑支护安全意识，减少工程事故的发生。 钱力航，中国建筑科学研究院研究员。 国家标准《建筑地基基础术语标准》（送审稿）对地基稳定性的定义是“地基在荷载作用下不发生滑动和过大变形的性质。”对基坑工程来说，就是要求基坑既不垮掉，也不产生过大变形。然而随着基坑工程不断向大、深方向发展，深基坑的稳定难度也随之加大。目前国内的基坑工程大体上呈现了四个方面的特点。 开挖深度大。基坑开挖深度在迅速增大，目前最深已达40m左右。如上海地铁4号线修复工程深基坑开挖深度接近41m，天津117大厦基坑最大开挖深度35m左右， 20～30m深的基坑在全国大城市中已属平常。 基坑面积大，有的已形成基坑群。天津站交通枢纽工程是京津城际高速铁路，地铁2、3、9号线，津秦客运专线及原天津站普速铁路的超大型换乘枢纽，地下工程总面积19万m2，占地面积约5万m2，基坑边长500多米，最大开挖深度达33.5m。上海虹桥综合交通枢纽工程包括一个新航站楼、10条磁悬浮列车站台、30条城际及高速列车站台、一个能容纳5条线路的地铁站以及一个新城际巴士总站，地下空间总面积20余万m2，是继天津站交通枢纽工程之后又一个软土地区超大地下工程。 施工难度大。我国地下工程、超高层建筑等涉及的深基坑工程，往往集中在城市建筑物、道路及地下设施密集的区域，场地狭小，周围环境对基坑工程限制严格，施工难度大，基坑稳定难度大，一旦出现事故影响恶劣，后果严重。 地质条件复杂。由于经济发展的原因，我国深基坑工程多在沿海地区，而沿海又多为软土地区，软土地区的深基坑工程设计、施工难度相对较大。 基于以上四个显著特点，深基坑工程的稳定问题也越来越突出，尤其是伴随近年来此类工程的逐渐增多，基坑安全事故也呈现高发趋势。 深基坑失稳的原因 在对深基坑坍塌事故进行分析时发现，其原因往往是综合性的，既有设计不合理的原因，也有施工违规、监理、监测不到位的问题，在多个因素的共同作用下，基坑垮掉成为“偶然中的必然”。 设计原因。一是设计理论有缺陷，如珠海市拱北祖国广场工程，采用逆作钢筋混凝土墙支护体系，没有考虑到嵌固深度，最终导致基坑事故。二是计算不准确，如上海轨道交通4号线浦东南路至南浦大桥区间隧道工程，在采用冻结法时将温度由-10℃提高到 -8℃，并减少了冻结管数量，由此导致隧道部分塌陷。三是勘察工作不细，虽然地质资料和地下水状况不完全影响到整个支护设计方案的正确性，但也会影响到具体计算参数的选取和地下水的控制。 施工原因。不遵守规定的施工程序，超挖、提前拆支撑，施工质量差，偷工减料等是施工过程中导致基坑事故最常见的原因。 监理、监测不到位。在杭州地铁等多起事故中，基坑在坍塌前已有先兆，却未引起监理关注，没有事前发出警报采取相关措施。 另外，土钉支护方式在基坑工程中应用广泛，其安全事故率相应也高于其他方式。对土钉支护基坑安全事故进行分析发现，施工速度快（在钉-浆-土粘结未保证的情况下就进行下一步施工）、早挖，地下水、城市给排水管道、降雨等水的因素，超挖，缺少实时监测，对于局部土层的变化勘察不到位，施工质量尤其是注浆质量不达标，堆载超限等是土钉支护基坑安全事故的主要原因。 深基坑稳定的保证措施 深基坑坍塌事故的原因是综合性的，故此保证基坑稳定性的措施也应该是全面的，应贯穿基坑工程勘察、设计、施工、监测的全过程，也应贯穿降水、支护结构施工、土方开挖、使用、支撑拆除及地下水回灌等各个环节。 对于基坑整个支护体系的稳定性验算，除了常规的支护结构力学分析外，还要注意四项验算。 一、支护结构嵌固稳定性 1）悬臂式支挡结构的嵌固深度应符合式（1）中嵌固稳定性的要求（见图1，对桩底取矩)。 （1） 式中，kem为嵌固稳定安全系数，安全等级为一级、二级、三级的悬臂式支挡结构，kem分别不应小于1.25、1.2、1.15；Eak、Epk为基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力（合力）的标准值； Za、Zp为基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力（合力）至挡土构件底端的距离。 图1?悬臂式支挡结构的嵌固深度验算 2）单层锚杆和单层支撑的支挡式结构的嵌固深度应符合式（2）中嵌固稳定性的要求（见图2，对支点取矩）。 （2） 式中，kem为嵌固稳定安全系数，安全等级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构，kem分别不应小于1.25、1.2、1.15；Za、Zp为基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力至支点的距离。