深基坑支護(hù)工程施工安全技術(shù)分析

符昭寧

（雷州市第二建筑工程公司，廣東 雷州 524200）

深基坑支護(hù)工程施工安全技術(shù)分析

符昭寧

（雷州市第二建筑工程公司，廣東 雷州 524200）

基坑支護(hù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性較高的工程，支護(hù)工程成功與否，直接影響到現(xiàn)場(chǎng)施工人員及周邊人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，在建筑基坑施工時(shí)，要做到合理設(shè)計(jì)、精心施工、經(jīng)濟(jì)安全。

問(wèn)題；基坑支護(hù)；工程施工工藝；安全施工

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來(lái)高層建筑的迅速興起，促進(jìn)了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。大開(kāi)挖深基坑工程越來(lái)越普遍，已成為建設(shè)工程中所占投資較大、施工難度與風(fēng)險(xiǎn)較高的工程。另外，深基坑施工一般具有以下特點(diǎn)：基坑面積普遍較大，開(kāi)挖深度較深：工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜；地處城市的工程項(xiàng)目施工場(chǎng)地狹小，基坑周邊緊靠相鄰建筑物；基坑支護(hù)施工中采用的施工工藝種類(lèi)較多等。這些問(wèn)題容易導(dǎo)致一些基坑工程出現(xiàn)事故，給工程建設(shè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 深基坑支護(hù)存在的問(wèn)題

1.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當(dāng)

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質(zhì)情況多變且十分復(fù)雜，要精確地計(jì)算土壓力目前還十分困難，關(guān)于土體物理參數(shù)的選擇是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，尤其是在深基坑開(kāi)挖后，含水率、內(nèi)摩擦角和黏聚力3個(gè)參數(shù)是可變值，很難準(zhǔn)確計(jì)算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力。

在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果對(duì)地基土體的物理力學(xué)參數(shù)取值不準(zhǔn)，將對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。土力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：內(nèi)摩擦角φ值相差5 °，其產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力就會(huì)不同，而原土體的黏聚力C與開(kāi)挖后土體的黏聚力C則差別更大。施工工藝和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式不同，對(duì)土體的物理力學(xué)參數(shù)的選擇也有很大影響。

1.2 基坑土體的取樣具有不完全性

在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)地基土層進(jìn)行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學(xué)指標(biāo)，為減少勘探的工作量和降低工程造價(jià)，不可能鉆孔過(guò)多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機(jī)性和不完全性。但是，地質(zhì)構(gòu)造是極其復(fù)雜、多變的，取得的土樣不可能全面反映土層的真實(shí)性。因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也就不一定完全符合實(shí)際的地質(zhì)情況。

1.3 基坑開(kāi)挖存在的空間效應(yīng)考慮不周

深基坑開(kāi)挖中大量的實(shí)測(cè)資料表明，基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn)，常常以長(zhǎng)邊的居中位置發(fā)生，這足以說(shuō)明深基坑開(kāi)挖是一個(gè)空間問(wèn)題。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是按平面應(yīng)變問(wèn)題處理的。對(duì)一些細(xì)長(zhǎng)條基坑來(lái)講，這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實(shí)際的，而對(duì)近似方形或長(zhǎng)方形深基坑則差別比較大。所以，在未進(jìn)行空間問(wèn)題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)開(kāi)挖空間效應(yīng)的要求。

1.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際受力不符

目前，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算仍基于極限平衡理論，但支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力并不那么簡(jiǎn)單。工程實(shí)踐證明：有的支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計(jì)計(jì)算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對(duì)安全的，但有時(shí)卻發(fā)生破壞；有的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小，甚至達(dá)不到規(guī)范的要求，但在實(shí)際工程中卻滿足要求。

2 基坑支護(hù)施工的安全技術(shù)

保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全工作，除必須有合理的設(shè)計(jì)外，還需施工的密切配合，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求精心施工。任何超挖都會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)超載工作，從而導(dǎo)致嚴(yán)重后果，因此，施工前應(yīng)嚴(yán)密組織，編制施工組織設(shè)計(jì)。

（1）基坑土方開(kāi)挖應(yīng)在降水排水施工完成且運(yùn)轉(zhuǎn)正常達(dá)到預(yù)期要求后方可進(jìn)行?；又?chē)孛鎽?yīng)采取防水、排水措施，避免地表水滲入基坑周?chē)馏w和流入坑內(nèi)?？觾?nèi)應(yīng)設(shè)置排水溝和集水井，及時(shí)抽除積水。

（2）基坑開(kāi)挖應(yīng)連續(xù)施工，盡量減少無(wú)支護(hù)暴露時(shí)間，開(kāi)挖必須遵循“自上而下，先撐后挖，分層開(kāi)挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。利用錨桿做支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，及時(shí)進(jìn)行錨桿施工，而且必須待錨桿張拉鎖定后方可進(jìn)行下一步開(kāi)挖。

（3）坑邊不宜堆放土方和建筑材料，如不可避免時(shí)，一般應(yīng)距基坑上部邊緣不小于2 m，棄土堆高不超過(guò)1.5 m，并且不超設(shè)計(jì)荷載值。在垂直的坑壁邊距離還應(yīng)適當(dāng)增大。軟土地區(qū)不宜在坑邊堆置棄土。當(dāng)重型機(jī)構(gòu)在坑邊作業(yè)時(shí)，應(yīng)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的平臺(tái)或深基礎(chǔ)等。同時(shí)，應(yīng)限制或隔離坑頂周?chē)駝?dòng)荷載的作用。

（4）基坑挖土?xí)r，要做好挖土機(jī)械、車(chē)輛的通道布置，安排好挖土順序等，不得在挖土過(guò)程中碰撞圍護(hù)結(jié)構(gòu)并做好機(jī)械上下基坑坡道部位的支護(hù)。

（5）采用機(jī)械開(kāi)挖時(shí)，為保證基坑土體的原狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)預(yù)留150～300 mm原土層，由人工挖掘修整?；娱_(kāi)挖完畢后，應(yīng)及時(shí)清底驗(yàn)槽并鋪設(shè)墊層，以防止暴曬和雨水浸刷破壞原狀結(jié)構(gòu)。如果基底超挖，應(yīng)用素混凝土回填或夯實(shí)回填，使基底土承載性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（6）基坑周邊設(shè)圍護(hù)欄桿和安全標(biāo)志，嚴(yán)禁從坑頂扔拋物體；坑內(nèi)應(yīng)設(shè)安全出口便于人員撤離。所有機(jī)械行駛、停放要平穩(wěn)，坡道應(yīng)牢固可靠，必要時(shí)進(jìn)行加固。

（7）配合機(jī)械作業(yè)的清底、平整場(chǎng)地、修坡等施工人員，應(yīng)在機(jī)械回轉(zhuǎn)半徑以外工作，當(dāng)必須在回轉(zhuǎn)半徑以?xún)?nèi)工作時(shí)，應(yīng)停止機(jī)械回轉(zhuǎn)并制動(dòng)好后方可作業(yè)。

（8）土方機(jī)械嚴(yán)禁在離電纜1 m距離以?xún)?nèi)作業(yè)。機(jī)械運(yùn)行中，嚴(yán)禁接觸轉(zhuǎn)動(dòng)部位和進(jìn)行檢修，在修理工作裝置時(shí)，應(yīng)使其降到最底位置，并應(yīng)在懸空部位墊上墊木。

（9）挖掘機(jī)正鏟作業(yè)時(shí)，其最大開(kāi)挖高度和深度不超過(guò)機(jī)械本身性能的規(guī)定。反鏟作業(yè)時(shí)，履帶距工作面邊緣距離應(yīng)大于1.5 m。

3 工程實(shí)例

某工程位于湛江雷州，分為A1、A2幢15層，A3幢8～12層，A4幢10～12層，B幢5層的框架結(jié)構(gòu)住宅樓，設(shè)有一層地下室。建筑總面積35 759.58 m2，其中地下室面積7 895.04 m2。樁基礎(chǔ)為φ800 mm及φ1 000 mm鉆（沖）孔灌注樁，地下室層高4.3 m，底板面及承臺(tái)面標(biāo)高為－4.7 m。基坑面積約8 000 m2，周長(zhǎng)約為400 m，基坑大開(kāi)挖深度為5.10～5.50 m。本工程設(shè)計(jì)的基坑安全等級(jí)為二級(jí)，重要系數(shù)為1.0。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、建筑物概況以及工程地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)院方案采用拉森Ⅲ型鋼板樁支護(hù)，并設(shè)置一道錨桿的支護(hù)形式。基坑周邊嚴(yán)禁超堆荷載，坑邊2.0 m范圍內(nèi)不得堆載。

4 施工工藝

4.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形超過(guò)允許值或有失穩(wěn)前兆

當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)或土體嚴(yán)重變形，且變形速率持續(xù)增加時(shí)，應(yīng)視為基坑整體滑移失穩(wěn)的前兆，坑內(nèi)停止挖土作業(yè)，大型機(jī)械設(shè)備和材料撤離現(xiàn)場(chǎng)，并立即采用土方、砂包或其他材料回填基坑，待基坑穩(wěn)定后再作妥善處理。

支護(hù)結(jié)構(gòu)樁墻嵌固深度不足，使支護(hù)樁墻內(nèi)傾或踢腳失穩(wěn)，應(yīng)立即停止土方開(kāi)挖，在樁墻前回土和堆砂包反壓或在擋土樁被動(dòng)區(qū)打入短樁加固。必要時(shí)加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿加固支護(hù)結(jié)構(gòu)。也可以采用坡頂卸載的方法

4.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)傾變位

采用坡頂卸載，樁后適當(dāng)挖土、坑內(nèi)樁前堆筑砂石袋或增設(shè)撐等方法處理。為了減少樁后的地面荷載，基坑上部不得堆放建筑材料和棄土，不得停放大型施工機(jī)具和車(chē)輛。施工機(jī)具不得反向挖土，不得向基坑周邊傾倒生活及生產(chǎn)用水。坑周邊地面須進(jìn)行防水處理。

4.3 基坑發(fā)生整體或局部土體滑塌失穩(wěn)

在有可能的條件下降低土中水位和進(jìn)行坡頂卸載，加強(qiáng)未滑塌區(qū)段的監(jiān)測(cè)和保護(hù)，嚴(yán)防事故繼續(xù)擴(kuò)大。如止水墻漏水、流土，坑內(nèi)降水開(kāi)挖造成坑周邊地面或路面下陷和周邊建筑物傾斜、地下管線斷裂等，應(yīng)立刻停止坑內(nèi)降水和施工開(kāi)挖，迅速用堵漏材料處理止水墻的滲漏。

5 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

5.1 徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念對(duì)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)外至今尚沒(méi)有一種精確的計(jì)算方法，多數(shù)是處于摸索和探討階段，我國(guó)也沒(méi)有統(tǒng)一的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。土壓力分布還按庫(kù)倫或朗肯理論確定，支護(hù)樁仍用“等值梁法”進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力懸殊較大，既不安全也不經(jīng)濟(jì)。由此可見(jiàn)，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不應(yīng)再采用傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)荷載法”，而應(yīng)徹底改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，逐步建立以施工監(jiān)測(cè)為主導(dǎo)的信息反饋動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)體系。這是設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)科研攻關(guān)的方向。

5.2 建立變形控制的新的工程設(shè)計(jì)方法

目前，設(shè)計(jì)人員用的極限平衡原理是一種簡(jiǎn)便實(shí)用的常用設(shè)計(jì)方法，其計(jì)算結(jié)果有重要的參考價(jià)值。但是，將這種設(shè)計(jì)方法用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，只能單純滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，而不能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度。眾多工程事故就是因?yàn)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的變形而造成的。鑒于上述實(shí)際，在建立新的變形控制設(shè)計(jì)方法時(shí)，應(yīng)著重研究支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的標(biāo)準(zhǔn)，空間效應(yīng)轉(zhuǎn)化為平面應(yīng)變和地面超載的確定及其對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響等問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，深基坑的支護(hù)與開(kāi)挖是目前施工中責(zé)任較大、協(xié)調(diào)量多、風(fēng)險(xiǎn)較高、任務(wù)較重的工程，建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑類(lèi)型、基坑開(kāi)挖掘深度、降排水條件、周邊環(huán)境對(duì)基坑側(cè)壁位移的要求，基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素。

1 李鋒銳.建筑基坑支護(hù)工程施工安全技術(shù)［J］.建筑安全，2005（02）

2 魏常利、魏曉會(huì).建筑基坑支護(hù)工程施工安全技術(shù)分析［J］.黑龍江科技信息，2010（18）

Deep Hole Excavated for Building Foundation Supports and Protections Project Construction Safety Work Analysis

Fu Zhaoning

The hole excavated for building foundation supports and protections are a risk high project, the supports and protections project success or not, immediate influence to the scene constructors and nearby week people's personal safety and property project, therefore in construction hole excavated for building foundation construction time must achieve the reasonable design, the careful construction, the economic security.

question; hole excavated for building foundation supports and protections; project construction craft; safe construction

TU753

A

1000－8136（2011）06－0081－02