深基坑的支护技术及其施工安全管理的探讨

  2013-06-20 16:08:00 来源：中华考试网 阅读: 1317 次

  要预防由于深基坑开挖导致基坑边坡失稳，土方坍塌，首先要在基坑开坑之前，按照施工现场不同土质的情况，基坑深度及旁边的环境确定支护方案，下面根据不同深度的基坑的地质条件和作业条件以及施工机械化程度对不同的支护技术进行探讨。

  近年来，随着我们国家经济的发展，城市建设中高层建筑，超高层建筑所占比例逐年增多，高层建筑怎么样才能解决深基础施工中的安全问题也慢慢变得突出，建设部近几年的事故统计中，坍塌事故成了继四大伤害（高处坠落，物体打击，触电事故，机具伤害）之后的第五大伤害，其中在建设部公布的二零零五年度《全国建筑施工安全生产形势分析报告》中的全国建筑施工三级以上事故的分析可知，由施工坍塌引起的三级以上安全事故二十一起，死亡八十六人，分别占事故总数与死亡人数的48.8%和50.6%；而由于基坑边坡失稳，土方坍塌事故引起的三级以上事故七起，死亡二十二人，分别占坍塌事故总数和死亡人数的33.3%、25.6%，且坍塌事故在三级以上事故总数中的比例排名第一；而由于基坑边坡失稳，土方坍塌而引起坍塌事故占坍塌事故的总数和死亡人数也是排名第一。

  由此可见，深基坑开挖与支护不当，极易引起群死群伤。要预防由于深基坑开挖导致基坑边坡失稳，土方坍塌，首先要在基坑开坑之前，按照施工现场不同土质的情况，基坑深度及旁边的环境确定支护方案，下面根据不同深度的基坑的地质条件和作业条件以及施工机械化程度对不同的支护技术进行探讨。

  一般基坑深度小于3米时，可采用一次性放坡。当深度达到4~5米时，也可采用分级放坡。基坑放坡一定要保证边坡的稳定，根据土的类别进行稳定计算确定安全系数。原状土放坡适用于较浅的基坑。

  深层搅拌桩是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆体和粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理--化学反应，使软土硬结成具有整体性，水稳定性和某些特定的程度的桩体。深层搅拌最宜于各种成因饱和软粘土等，包括淤泥，淤泥质土、粘土和粉质粘土等。基坑开挖不宜大于6米，对于有机质土，泥炭质土，含有伊里石、氯化物等粘性工及酸碱度较低的粘性土，宜通过试验确定。加固深度从数米到50~60米，国内最大深度可达15~18米。

  钢板桩支护是由钢板桩、锚拉杆（或内支撑、锚碇结构、腰梁等）组成。由于钢板本身刚性不足，其支撑或锚拉系统如果设置不当，会产生较大的变形。但其优点是一种施工便捷简单，投资经济，施工机械化程度要求不高的支护方法。但基坑深度超过7米以上的软土地层，基坑不宜采用钢板桩支护，如要采用此种支护方法，必须设置多层支撑或锚拉杆。

  排桩支护是指队列式间隔布置钢筋混凝土挖孔，钻（冲）孔灌注桩，作为主要的挡土结构，其结构及形式可分为悬臂支护或单锚杆，多锚杆结构，布桩形式可分为单排或双排布置。桩的嵌固深度、桩径和配筋根据坑深、支撑布置和周围环境要求等计算确定。排桩中应用最广泛的是钻孔灌注桩。一、二、三级基坑皆可应用。一般当基坑深h=8-14m且周围环境要求不高时多考虑采用。悬臂式支护适用于开挖深度不超过10米，粘土层不超过8米砂性土层，以及不超过5米的淤泥质土层。

  土钉支护是近年来发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种 技术。由于施工可靠且施工快速简便，施工机械化程度要求不高，已在许多国家中迅速推广和使用，所谓土钉就是置入于现场原位土体中以较密间距排列的细长金属杆件，通常还外裹水泥砂浆或水泥净浆体。土钉通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结力和磨擦力与周围土体形成一个结合体，在土体发生变形的条件下被动受力，且主要是通过受拉工作对土体做加固。土钉支护具有如下特点；1）材料用量远低于桩支护和连续墙支护，土钉支护的施工速度比其他支护要快得多。2）施工设备轻便，简单易操作，有较大的灵活性，对周围的环境干扰也很少，特别适合于城市城区施工；3）对场地土层的适应能力强，很适合有一定粘性的砂土和硬粘土，即使是软土，在采取一定措施后可有可能采用土针支护；4）结构轻巧，柔性大，有非常好的抗震能力和延性。5）安全可靠，土钉的数量较多并作为群体起作用，个别土钉出现质量上的问题或失效时对整体影响不大。

  锚杆与土钉墙支护相似，将锚杆锚入稳定土体中，外墙与支护结构连结用以维护基坑稳定的受拉杆件，并施加预应力。锚杆可与排桩，地下连续墙，土针墙，其他支护结构联合使用，不宜用于有机土，液限大于50%的粘土层及相对密度少于0.3%的砂土。喷锚支护是从隧道岩石锚杆引入的一种新型基坑支护技术，当深基抗邻近有建（构）筑物，交通干线或地下管线影响，基坑不能放坡开坑时，采用喷锚支护可以支承挡土墙，维护坑壁稳定，简化坑内支撑，改善施工条件。

  拱圈分闭合拱和非闭合拱，拱圈形成包括圆拱、椭圆拱和二次曲线拱。这种拱圈挡土能承受水平方向的土压力，因拱的内力以受压力为主，弯距很少，能充分的发挥混凝土抗压强度高的特性。施工方便，施工机械化程度要求不高，施工速度较快。施工现场要适合拱圈布置，构造应符合圆环受力特点。要格外的注意的是拱脚的稳定性，并对其稳定性要有可靠的保证措施。

  地下连续墙是在深层地下浇注一道钢筋混凝土墙，既可起挡土护壁，又可起隔渗作用，还能成为工程整体的结构的一部分，也能代替地下室墙的外模板。地下连续墙也可简称地连墙，地连墙施工是利用特制的成槽机械，在泥浆护壁的情况下，开挖一定深度的沟槽，然后吊放钢筋笼，浇筑混凝土，施工时，可以分成若干单元（5-8米一段），然后将各段进行接头连接，形成一通地下连续墙。但其缺点为要用专用设备施工，施工机械化程度要求比较高，单体施工造价高；其优点为各种地质条件，及复杂的施工环境适应能力较强，施工不必放坡，不用支撑。国内地下连续墙的深度可达36米，壁厚1米。

  逆作法的施工工艺和一般正常施工相反，一般基坑施工先挖至设计深度，然后自下向上施工到正负零标高，然后再继续施工上部主体。逆作法是先施工地下一层（离地面最近的一层），在浇完一层楼板时，进行养护，在养护期间可以向上部施工主体，当第一层楼板达到强度，能够继续施工地下二层（同时向上方施工），此时的地下整体的结构梁板体系，就可作为挡土结构的支撑体系，地下室的墙体又是基坑的护壁。这时梁板的施工只需在地面上挖出坑槽放入模板钢筋，不设支撑，在梁的底部将伸出筋插入土中，作为柱子钢筋，梁板施工完结再挖土方施工柱子。第一层楼板以下部分由于楼板的封闭，只能采用人工挖土，可利用电梯间作垂直运输通道。这种支护方法使挡土结构变形较少，节省临时支护结构。并能避免由于装拆临时支撑造成的土体变形。适用于较深基坑，对周边变形有严格要求的基坑。要预先做好施工组织方案，及各结构节点的处理。

  以上介绍了目前我国大部分地区采用的基坑支护结构，我们要根据深基坑深度、施工现场的地质条件以及施工现场周围的环境等选择基坑支护实施工程的方案。以下探讨深基坑施工全套工艺流程中应注意的安全管理问题。

  深基坑较为常见的基坑破坏主要有五类：1）倾覆破坏；2）整体稳定破坏；3）剪切破坏；4）渗透破坏（流砂，流土或管涌）；5）局部隆起破坏；特别是整体圆孤滑动，塌方量大，破坏力强，已引起业内人士的格外的重视，是施工安全控制群死群伤事故的重要部位；要确保深基坑的施工安全，一定要制定以下几方面安全管理措施。

  这是安全管理的首要工作，要形成一套规范完善的安全管理制度，必须牢固对树立以人为本的安全管理理念，严格执行安全第一，预防为主的方计。建立以建筑企业领导层为首，企业各部门和各项目部的安全生产责任制，通过签订各级安全生产责任状及目标管理责任书，明确项目部各级人员的安全责任。加强完善落实企业的各项安全管理制度。

  深基坑一般指开挖深度大于5米的基坑，深基坑施工前，应认识建筑现场及周边，地表至支护结构底面下一定深度范围内地层结构、岩土性状、含水层性质、地下水位、渗透系数等；认识建筑施工现场及其附近的地下管线，地下埋设物的位置、深度、结构及形式及埋设时间等。对已有邻近建筑的深基坑施工情况，以及邻近建筑物位置、层数、高度、结构类型、基础类型等。此外，也应掌握深基坑施工的其他条件，如基坑周围的地面排水情况，地面雨水，流水，上下水管线排入或漏入基坑的可能性以及基坑附近的地面堆载及大型车辆经过所产生的动、静荷载。

  施工组织设计是指导施工现场全部生产活动的重要技术文件，必须要编制一个针对性，专业性很强和切合施工现场实际的施工组织设计来指导工程的施工活动。深基坑支护是一项安全防护要求很高的单项工程，安全管理及安全防护在深基坑施工中是一个很重要的组成部分。因此，编制一个针对性强且对施工现场安全施工能起到指导作用的专项实施工程的方案来指导施工现场安全管理工作是十分有必要的。

  首先，必须切实加强三级安全教育，深基坑开挖是具有一定危险性的施工作业，参加深基坑开挖的工人必须熟悉深基坑开挖的实施工程的方案，对工人要进行安全操作规程和操作技能教育，并且要对工人进行安全技术交底，安全技术交底要有总体全局的交底，也要有分部、分项的全面细致的交底，，要及时、细致、切合现场真实的情况进行交底，不可无的放矢，应付差事，酿成责任事故。再就是要对工人进行应急预案的宣贯和演练；并且对接受以上培训教育过工人必须逐一签字确认，并建卡存档。而所有工人在接受安全教育、技术交底和应急预案的宣贯和演练后都一定要进行严格的考核，合格才能上岗，不合格必须重新教育，考核。

  由于深基坑施工具有一定的危险性，针对深基坑施工的特点，施工公司应当建立和完善应急救援预案，防止突发事故的发生。1）一定要坚持常备不懈的原则。常备不懈是事故应急救援工作的基础，在深基坑施工时，应根据深基坑作业的特点及有几率发生的事故，做好事故的预防工作，避免或减少事故的发生率，落实好救援工作的各项准备措施，做好预防准备。2）坚持统一指挥，分级负责的原则。施工公司应建立从企业到项目部再到作业组的应急救援体制，从人、财、物上全面落实，充分的发挥事故单位及施工所在地的优势作用。深基坑施工是一项专业性很强的工作，并且会造成群死群伤的事故，所以应该依据施工的各工种、各工序，有针对性地作好事故防范及应急救援准备。必须充分发挥各方面的主动性和力量，形成统一、高效的救援指挥部，一旦有事故发生，能迅速启动救援机制，迅速有效地组织实施救援，尽可能避免伤亡事故发生。

  由于深基坑施工具有一定危险的施工作业，在日常的施工安全检查和监督中，必须严格执行JGJ59-99《建筑施工安全检查标准》进行检查和监督。对于深基坑来说，必须做好基坑变形监测的工作， 就要按照规范规程的要求经常观察周围建筑是否产生裂缝，周围地面是否发生异常情况，而且要使用必要的仪器，工具观测支护结构的位移，周边的沉降度，并建立一套相关的数据库，分析其数据的规律，突变原因。当深基坑支护结构或周边土体变形到一定的程度时，必须依据施工规范的要求，断然采取技术措施，保证基坑的安全。

  我国高层建筑发展的潜在能力巨大，深基坑防护技术发展很快，但相应的安全技术发展缓慢，安全管理作为深基坑支护中很重要的一个方面，今后一定会逐步得到加强，完善和规范，深基坑施工虽然具有一定的难度和危险性，但只要企业的领导层，管理层树立以人为本的安全管理理念，加强企业安全管理机构的建设，健全各项安全管理制度，各级安全管理人员和操作工人严格遵守安全技术操作规范，规程和按照实施工程的方案进行实施工程。建设，勘察、设计、施工、监理等有关责任单位都能严格执行国家和省有关规范标准和规定，各司其职；建设工程项目施工安全监督机构严格按照专项监督计划加强监督，深基坑施工全套工艺流程中产生的安全风险隐患是可完全消除的。

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  关于公布2022～2023年度第二批中国建设工程鲁班奖（国家优质工程）入选名单的通知

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