基坑支護(hù)及土石方安全施工的技術(shù)要點(diǎn)研究

彭林青 劉恒愷 夏祥東

基坑支護(hù)及土石方工程施工作業(yè)中，施工安全影響因素較多，如果沒有做好安全管理工作，會(huì)導(dǎo)致安全隱患多發(fā)，甚至危及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的人身安全[1]。鑒于此，針對(duì)基坑支護(hù)及土石方施工過程中存在的安全問題，必須以安全生產(chǎn)理念為基本指引，以安全施工技術(shù)應(yīng)用為基本實(shí)現(xiàn)載體，優(yōu)化施工安全技術(shù)應(yīng)用方式，盡量消除安全隱患，降低安全問題發(fā)生概率，從而可為推動(dòng)生產(chǎn)安全管理創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 工程概況

擬建的工程場(chǎng)地位于廣東省深圳市南山區(qū)友鄰北路、新友路、新業(yè)路、建協(xié)路的包圍中，該場(chǎng)地西側(cè)緊鄰新友路及博達(dá)大廈，其北側(cè)為新業(yè)路及在建住宅項(xiàng)目，其南側(cè)為友鄰北路及深圳地鐵運(yùn)能庫，其東側(cè)為建協(xié)路及在建學(xué)校項(xiàng)目。本場(chǎng)地紅線占地面積約4825 m2，擬建1 棟高層住宅樓，設(shè)有3 層的地下室?；映识噙呅?，長約74 m，寬約70 m，周長約243 m，面積為3643 m2，場(chǎng)地現(xiàn)狀高程為32.85 ～37.00 m（絕對(duì)高程），基坑底高程為22.45 m（絕對(duì)高程），基坑開挖深度在9.3 ～14.5 m。安全施工基礎(chǔ)目標(biāo)要求達(dá)到零死亡、零重傷、零職業(yè)病、零中毒、零火災(zāi)、零坍塌、零重大財(cái)產(chǎn)損失及零群體性事件。

2 基坑支護(hù)及土石方施工方案

2.1 基坑支護(hù)施工方案

本項(xiàng)目基坑施工作業(yè)內(nèi)容多，流程復(fù)雜，涉及安全隱患類型較多，對(duì)基坑支護(hù)施工方案組織具有較高的要求。具體施工方案如下：

1）咬合樁施工。本工程擬采用旋挖機(jī)成孔，泵送混凝土灌注反插鋼筋籠成樁，樁徑為1200 mm，單樁設(shè)計(jì)長約17.65 ～23.75 m，高峰期共安排3 臺(tái)旋挖樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)施工。施工工藝流程如下：場(chǎng)地布置—樁位放線—導(dǎo)墻施工—鉆機(jī)就位—成孔清孔—成孔驗(yàn)收—制作調(diào)放鋼筋籠—安裝導(dǎo)管—水下混凝土灌注—成樁—提拔護(hù)筒—鉆機(jī)移位。施工過程中導(dǎo)墻穩(wěn)定性不足、施工車輛通行、機(jī)具設(shè)備堆放不合理、成孔鉆進(jìn)速度控制不精準(zhǔn)等，都會(huì)帶來安全隱患。

2）立柱樁施工。基坑開挖前采用C30 水下混凝土施工，立柱定位誤差＜30 mm，立柱樁垂直度允許偏差為0.5%，樁孔底沉渣厚度不大于50 mm，鋼筋保護(hù)層厚度不小于50 mm。成孔工藝優(yōu)先采用旋挖樁工藝，成孔直徑為1.2 m。施工安全隱患主要集中在鉆孔作業(yè)及鋼筋籠吊裝等環(huán)節(jié)。

3）錨索施工。采用專用錨索機(jī)成孔，錨索成孔孔徑為150 mm，錨孔定位偏差不應(yīng)大于20 mm。錨孔偏斜度不應(yīng)大于2%，鉆孔深度超過設(shè)計(jì)長度不應(yīng)大于0.5 m，流程：挖土至錨索設(shè)計(jì)標(biāo)高處—放線—成孔—安放錨索索體—第一次注漿—第二次注漿—腰梁施工—錨索張拉鎖定。施工安全隱患主要集中在錨索安置及張拉作業(yè)等環(huán)節(jié)，在安全施工技術(shù)措施不到位的情形下，容易導(dǎo)致安全事故[2]。

4）冠梁、腰梁、支撐梁施工。施工中如果冠梁沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度即進(jìn)行土方開挖、模板安裝及拆除作業(yè)不規(guī)范、起重機(jī)起吊作業(yè)不規(guī)范等，均可能導(dǎo)致安全事故?？傮w施工順序安排如圖1 所示。

圖1 某工程項(xiàng)目基坑支護(hù)及土石方工程總體施工順序（來源：作者自繪）

2.2 土石方施工方案

本工程土方量大，約6 萬m3，土方開挖與外運(yùn)貫穿基坑支護(hù)全過程，需無間斷連續(xù)施工。出土階段包括前期平土和正式土方開挖2 個(gè)階段：前期平土主要是將施工區(qū)域內(nèi)堆積成坡的土石方清理出場(chǎng)，做好大面土方平整，確保施工范圍內(nèi)土方降至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高要求；正式開挖則是從支護(hù)樁施工開始挖至坑底位置。在施工中重點(diǎn)關(guān)注基坑土方開挖技術(shù)應(yīng)用和施工安全管理工作，主要作業(yè)內(nèi)容有測(cè)量放樣、場(chǎng)地平整、基坑中心區(qū)土方開挖、基坑控制開挖區(qū)土方開挖及人工清底。本工程項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)無棄土堆場(chǎng)，場(chǎng)外丟棄運(yùn)距較遠(yuǎn)、外運(yùn)量大，成為影響整體施工進(jìn)度和施工安全的關(guān)鍵因素。

3 基坑支護(hù)及土石方施工安全問題

3.1 工序重復(fù)交替導(dǎo)致安全隱患復(fù)雜

本工程基坑項(xiàng)目施工中，南北區(qū)土方開挖、支護(hù)樁施工、立柱樁施工、工程樁施工及內(nèi)支撐施工等重復(fù)交替施工，在工序銜接不到位的情形下，不僅會(huì)影響施工進(jìn)度，還會(huì)出現(xiàn)不同形式的施工安全隱患。在施工作業(yè)過程中，土方挖運(yùn)受限條件多，場(chǎng)地狹小且地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在單純依靠支撐梁進(jìn)行支護(hù)情形下，會(huì)對(duì)施工安全產(chǎn)生顯著的影響。

3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制難度大增加安全作業(yè)難度

深基坑作業(yè)對(duì)支護(hù)工程質(zhì)量具有較高要求，在支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情形下，必然會(huì)出現(xiàn)不同形式的安全隱患[3]。本工程項(xiàng)目基坑開挖深度最深達(dá)到14.5 m，砂層均勻性差、透水性強(qiáng)，所采用的旋挖支護(hù)樁成孔容易發(fā)生塌孔問題。地下水量較為豐富，地質(zhì)條件較差，止水控制難度較大。支護(hù)體系建設(shè)中，支撐和冠梁工期緊張，若出現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，可能出現(xiàn)安全隱患。

4 基坑支護(hù)及土石方施工安全技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 基坑支護(hù)施工安全技術(shù)應(yīng)用

4.1.1 深基坑導(dǎo)墻支護(hù)技術(shù)

在咬合樁施工作業(yè)中，采用導(dǎo)墻支護(hù)技術(shù)進(jìn)行處理，為樁基作業(yè)提供安全保障。咬合樁導(dǎo)墻采用厚300 mm的C20 鋼筋混凝土，導(dǎo)墻橫向配筋采用C12@250 鋼筋，導(dǎo)墻縱向配筋采用A8@200 鋼筋，每邊寬1500 mm。導(dǎo)墻混凝土作業(yè)采用人工入模、插入式振動(dòng)棒進(jìn)行振搗作業(yè)。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后進(jìn)行拆模，拆模后立即加設(shè)對(duì)口撐，確保導(dǎo)墻在施工中保持良好的穩(wěn)定性?；炷琉B(yǎng)護(hù)周期為7 d，在養(yǎng)護(hù)期間不得在導(dǎo)墻上堆放材料及機(jī)具設(shè)備，禁止車輛通行[4]。支護(hù)樁施工前，需要在導(dǎo)墻中間進(jìn)行回填土處理。

導(dǎo)墻每隔20 cm設(shè)置一道施工縫，且需盡量避開樁中心位置。在每段導(dǎo)墻施工完成并確保樁孔位基線復(fù)核合格后，依據(jù)咬合樁施工順序?qū)?yīng)的導(dǎo)墻孔位編號(hào)布置鉆機(jī)，確保抱管器中心與導(dǎo)墻孔位中心對(duì)應(yīng)。

4.1.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

在基坑支護(hù)作業(yè)中，為保障施工安全,還應(yīng)當(dāng)做好支護(hù)結(jié)構(gòu)整體監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確把握施工安全狀態(tài)。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下：第1，周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)?；诂F(xiàn)場(chǎng)情況和方案要求，應(yīng)在基坑開挖線外約0.5 m 的位置布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，且單邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量不能少于3 個(gè)，水平間距控制在20 m 以內(nèi)。第2，深層位移監(jiān)測(cè)。主要觀察基坑開挖作業(yè)過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體在開挖過程中的水平位移及垂直位移的變化，根據(jù)分析結(jié)果判斷施工安全隱患并采取措施，將安全隱患控制在萌芽狀態(tài)。第3，地下水位監(jiān)測(cè)。主要觀察開挖作業(yè)過程中基坑內(nèi)地下水位的具體變化，把握周邊水體補(bǔ)給滲漏情況，精準(zhǔn)分析施工安全隱患。在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)每日觀測(cè)一次，如果出現(xiàn)位移沉降及速率超過5 mm/d，需要增加觀測(cè)次數(shù)。在雨天和雨后施工中，也應(yīng)當(dāng)增加觀測(cè)頻次和觀測(cè)范圍，在出現(xiàn)危及支護(hù)安全的因素時(shí)，需第一時(shí)間上報(bào)，并及時(shí)制定對(duì)應(yīng)的安全技術(shù)措施。所有觀測(cè)記錄都應(yīng)當(dāng)記錄在案，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做好施工技術(shù)調(diào)整優(yōu)化。

4.1.3 支撐拆除作業(yè)安全技術(shù)

完成基坑開挖作業(yè)后，需要拆除支護(hù)結(jié)構(gòu)。拆除作業(yè)前，需做好已施工地下室結(jié)構(gòu)的保護(hù)措施，在負(fù)二層結(jié)構(gòu)和混凝土傳力帶強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才能進(jìn)行拆除作業(yè)。在拆除支撐梁時(shí)，需要確保換撐平衡過渡，避免結(jié)構(gòu)本體出現(xiàn)變形，之后將鋼管立柱拆除。

支撐拆除作業(yè)施工中主要采取以下技術(shù)措施：第1，使用繩鋸等小型機(jī)械拆除，先換撐后拆撐。先拆次撐，后拆主撐，在每條梁拆撐時(shí)，先從立柱兩側(cè)將梁斷開。對(duì)于已經(jīng)斷開的梁段，重量應(yīng)當(dāng)能夠滿足起重機(jī)起吊作業(yè)要求，否則應(yīng)當(dāng)采用分段方式進(jìn)行處理。由于斷開而導(dǎo)致懸臂的梁，應(yīng)當(dāng)設(shè)置活動(dòng)的豎向支撐臨時(shí)腳手架。已拆除的梁段需要破碎時(shí)，應(yīng)當(dāng)在場(chǎng)外或場(chǎng)內(nèi)合適的場(chǎng)地，用破碎機(jī)進(jìn)行破碎，并確保作業(yè)過程安全。第2，支撐梁拆除的分段廢渣應(yīng)當(dāng)用起重機(jī)起吊，剩余部分可以采用反斗車加人力斗車方式運(yùn)輸，在運(yùn)輸時(shí)先采用人工方式清理，再運(yùn)送至基坑邊位置，將廢渣裝入自卸汽車之后外運(yùn)處理。第3，在拆除基坑底部以上部位的鋼管立柱時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用氧割技術(shù)將立柱分段，然后用塔吊裝車回收。

4.2 土石方施工安全技術(shù)應(yīng)用

4.2.1 土石方開挖施工中的安全技術(shù)

土石方開挖作業(yè)過程中，各種類型的開挖作業(yè)都會(huì)導(dǎo)致原有土體平衡受到破壞，導(dǎo)致新的坡面及臨空面產(chǎn)生，在控制措施不到位的情形下會(huì)導(dǎo)致塌方現(xiàn)象，產(chǎn)生安全隱患。

土方開挖作業(yè)前，應(yīng)提前采取有效的排水處理措施。在本項(xiàng)目土石方開挖作業(yè)中，采用挖深坑抽水結(jié)合臨時(shí)排水溝方式進(jìn)行排水，對(duì)開挖降水影響較大，則需要采用打降水井預(yù)先降水后再開挖方式進(jìn)行處理[5]。土石方開挖作業(yè)時(shí)，需要采取有效支撐及放坡處理，做好應(yīng)力計(jì)算，以確保開挖段坡面的穩(wěn)定性。對(duì)于粗砂層土層，應(yīng)采用分段、小方量控制開挖，盡量減少粗砂層土層的流變，盡量消除施工安全隱患。在土石方開挖溝邊及坑邊位置，禁止隨意堆放材料、堆土或停放機(jī)械，做好坑邊安全距離的計(jì)算。

4.2.2 基坑開挖中的安全技術(shù)

基坑控制性開挖區(qū)土石方開挖是安全控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在施工中需要注意以下6 方面：第1，采用分層分段方式進(jìn)行開挖，不得出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，開挖深度應(yīng)當(dāng)比冠梁設(shè)計(jì)標(biāo)高低30 ～50 cm。在開挖過程中，需確保上層支護(hù)措施達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行下一層土方開挖。第2，在鋼構(gòu)柱位置開挖作業(yè)時(shí)，需要適當(dāng)控制施工速度，將周邊土方緩慢清出，避免碰撞鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患。第3，根據(jù)支護(hù)施工要求確定土方開挖參數(shù)。以本項(xiàng)目為例，開挖的寬度應(yīng)當(dāng)控制在15 m 以內(nèi)，長度控制在20 ～30 m，以滿足支護(hù)施工工作面要求。第4，利用水準(zhǔn)儀控制開挖深度，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，標(biāo)高誤差控制在30 mm 以內(nèi)。第5，粗砂層土層采用分段、小方量開挖方式處理，避免出現(xiàn)流變現(xiàn)象。第6，在開挖至坑底位置時(shí)，應(yīng)預(yù)留0.3 m 進(jìn)行人工清理，準(zhǔn)確校核坑底標(biāo)高，確保開挖位置準(zhǔn)確。

4.2.3 土方回填中的安全技術(shù)

在基坑開挖作業(yè)后，通常會(huì)有部分回填作業(yè)，回填土需要采用外購?fù)吝M(jìn)行處理，嚴(yán)禁使用場(chǎng)內(nèi)渣土處理。在回填作業(yè)中，應(yīng)從以下5 個(gè)方面做好技術(shù)控制：第1，徹底清理基坑底部垃圾；第2，確保回填作業(yè)達(dá)到規(guī)范要求[6]；第3，在回填作業(yè)中，需要嚴(yán)格依照規(guī)范要求控制好分層厚度和碾壓邊數(shù)，及時(shí)檢測(cè)壓實(shí)度，避免壓實(shí)處理不到位給后續(xù)施工帶來較大安全隱患；第4，回填作業(yè)應(yīng)當(dāng)在最短時(shí)間內(nèi)完成，避免坡面長時(shí)間處于暴露狀態(tài)；第5，在夜間施工作業(yè)中，應(yīng)當(dāng)確保照明設(shè)備充足，做好現(xiàn)場(chǎng)指揮，有效避免安全事故發(fā)生。

5 結(jié)語

房建項(xiàng)目基坑支護(hù)及土石方工程施工涉及的安全因素較多，在施工作業(yè)中需要全面做好安全防護(hù)，有效規(guī)避安全事故發(fā)生。對(duì)于技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)以預(yù)防性理念為指引，明確安全施工技術(shù)應(yīng)用要求，結(jié)合勘察作業(yè)、施工技術(shù)規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)優(yōu)化安全技術(shù)應(yīng)用方式，以此有效提升施工安全水平，為項(xiàng)目安全有序推進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。