基坑工程安全施工方案編制內(nèi)容要點分析

石德明,黃 亮

(1.河北滄州經(jīng)濟開發(fā)區(qū)規(guī)劃建設局,河北 滄州 061001;2.河北華信建筑工程有限公司 滄州分公司,河北 滄州 061001)

在城市建設中高層建筑、超高層建筑所占比例逐年增多,高層建筑如何解決深基礎施工中的安全問題也越來越突出,根據(jù)建設部近年的事故統(tǒng)計,坍塌事故成了繼“四大傷害”(高處墜落、觸電、物體打擊、機械傷害)之后的第五大傷害。在坍塌事故中,基坑支護工程施工造成的坍塌占坍塌事故總數(shù)的65%,近年來深基坑工程也被住房和城鄉(xiāng)建設部列入治理內(nèi)容之一。為使基坑工程得到安全控制,方案的編制尤為重要。

基坑支護工程是一個系統(tǒng)工程,它設計到土力學、結構力學、基礎工程及測試技術等。包括地質勘察、場地水文地質調(diào)查、支護結構設計與施工;降水設計方案和基坑開挖施工設計、監(jiān)測方案、周圍環(huán)境調(diào)查及環(huán)境保護設計等內(nèi)容。為了有效預防此類事故的發(fā)生,在了解其工程特點的基礎上,把握施工安全關鍵環(huán)節(jié),在施工方案中得到充分考慮。

1 編制依據(jù)

要認真了解現(xiàn)行有關規(guī)范、標準要求;熟悉施工圖紙、勘察報告和工程概況等要求;現(xiàn)場踏勘。重點調(diào)查基坑降水、開挖等對周圍環(huán)境、建(構)筑物及地下管線、結構的影響。這些是制定降水、支護方案的重要依據(jù),也是制定基坑監(jiān)測對象的重要依據(jù)。

2 降排水設計

1)井點降水[1]。應合理選擇計算模型和計算參數(shù),通過計算井出水量、井深、基坑涌水量,確定管井數(shù)量和潛水泵選型,應進行降深計算及地面沉降計算,調(diào)整井點布置,分析論證降水對周邊環(huán)境的影響。

2)基坑排水。a.基坑坡頂：在坡頂設置擋水沿,防止坑外地表水對坑壁產(chǎn)生沖刷。b.基坑側壁：當基坑側壁不能分層明排時,可以采用導水降水的方法。c.基坑底部：坑底宜設置排水溝和集水井,排水溝邊緣離開邊坡腳不應小于 0.3 m,在基坑四角或每隔 30～40 m應設置一個集水井。排水溝底面應比挖土面低 0.3～0.4 m,集水井底面應比溝底面低 0.5 m以上。

3 土方開挖

基坑開挖與支護結構變形有時間和空間的相互關系。尤其是軟粘土地區(qū),結構變形會隨時間的推移而不斷增長。另外,開挖土體的高度、寬度以及開挖土體所處的深度,對支護體變形影響也相當顯著。在同一開挖深度下,開挖土體的寬度越寬,高度越高,則墻體水平位移變化速率越大。因此應有計劃地對土體進行多種形式的劃分、分層、分條、對稱、平衡的開挖。

在軟土基坑開挖,因土的流變性質,應適當減少每步開挖土方的空間尺寸及減少每步開挖的時間,即開挖暴露部分基坑支護結構尚未支撐前的時間。

4 基坑支護設計

4.1 基坑支護體系設計的重要作用

確?；訃o體系起到擋土作用,保證基坑四周邊坡的穩(wěn)定。確保基坑四周相鄰的建(構)筑物、地下管線等在基坑工程土方開挖及地下室施工期間不因為土體的變形、沉降、水平位移而受到損害。在地下水位較高的地區(qū),通過排水、降水、截水等措施,確保基坑工程施工在地下水位以上作業(yè)。

4.2 基坑支護工程設計應重點考慮的幾個特點

1)具有較強的地區(qū)性。淤泥軟土區(qū)、沙土地區(qū)、黃土地區(qū)各有不同的地基性質,也有不同水文條件,其差異很大。同一城市的不同區(qū)域亦有差異。因此,設計和施工時,應因地制宜,外地的經(jīng)驗和其他工程的經(jīng)驗只能借鑒與參與,不能照搬。

2)基坑支護工程土壓力特點。土壓力計算要充分考慮到土體性質、開挖深度、圍護結構后超載、支護結構剛度、支撐預加應力、錨桿預應力、施工順序以及土體空隙水滲流等因素。

4.3 支護設計做法

1)放坡。如果場地允許且地質條件良好,可采用坡率法進行放坡,坡率允許值可按表1規(guī)定進行。

表1 自然放坡坡率允許值[2]

2)支護。當場地條件狹窄,放坡法使用條件受限時,主要采用支護的方法。如果用鋼板樁、柱列式鋼筋混凝土樁、地下連續(xù)墻、止水帷幕樁等,為增強支護能力,增設單層或多層土層錨桿或設水平支撐。

5 基坑防護

1)設置防護欄桿。開挖深度超過2 m的基坑周邊必須安裝防護欄桿。防護欄桿應符合下列要求：a.防護欄桿高度不應低于 1.2 m;b.防護欄桿應由橫桿和立桿組成。橫桿應設 2～3道,下桿離地高度宜為 0.3～0.6 m,上桿離地高度宜為1.2～1.5 m。立桿間距不宜大于2.0 m。立桿離邊坡的距離宜大于0.5 m。c.防護欄桿宜加掛密目網(wǎng)封閉和設置擋腳板,擋腳板下沿離地不應大于10 mm。

2)安全警示?；舆厬邪踩緲酥?夜間應設置紅燈示警,夜間施工應有足夠照明。

3)坑邊荷載控制。除設計允許外,坑邊 1 m以內(nèi)一般不得堆土、推料、放置機具。

4)周邊坑井防護?；又苓叺目泳趹O置防護蓋板或圍欄,設置明顯的警示標志,使用完畢及時填充。

6 監(jiān)測與信息反饋

6.1 監(jiān)測與信息反饋的重要性

1)基坑支護工程是臨時性結構,當完成地下室工程施工后,它的任務也就完成了。它與永久性結構相比,其安全儲備要求小,這樣帶來的風險也較大。因此,在設計與施工時,必須有應急措施,加強監(jiān)測。

2)通過監(jiān)測可以有效地驗證支護結構設計,指導基坑開挖施工。通過監(jiān)測結果進行分析、反饋,必要時修改設計。從而保證支護結構和相鄰建筑的安全。

3)通過監(jiān)測總結基坑工程設計施工經(jīng)驗,為完善設計提供依據(jù),為信息化施工和動態(tài)設計提供條件。

4)基坑支護工程具有很強的復雜性。施工的每個階段其結構和外部荷載都在發(fā)生變化,而且挖土次序和位置的變化等也都會對最后結果產(chǎn)生直接影響。絕不是能以原設計計算圖所決定。但是,只要設計與施工密切配合,加強監(jiān)測和分析,及時處理和解決問題,深基坑支護工程的復雜性困難是可以克服的。

6.2 監(jiān)測內(nèi)容

a.平面與高程監(jiān)測點的測量。b.圍護結構(地下墻、排樁等)的側面位移。c.基坑底隆起測量。d.支護結構內(nèi)外土壓力的測量。e.圍護結構、內(nèi)支撐、錨桿的內(nèi)力測量。f.基坑內(nèi)外空隙壓力測量。g.地下水位變化。h.鄰近建筑物件和管件、道路觀測(包括沉降位移)。

6.3 檢測要求

1)有計劃地進行,明確監(jiān)測的方法、使用儀器、監(jiān)測布點、檢測精度、觀測周期等。

2)保證儀器精度,人員有一定的素質,以保證數(shù)據(jù)的可靠性。

3)必須按計劃保證觀測,只有這樣才能發(fā)現(xiàn)存在隱患及時采取措施。

4)對于觀測項目應按照工程情況預先設定警值：包括變形值、內(nèi)力值、位移速率和沉降速率等。

5)應有完整觀測記錄以及圖表和曲線等觀測報告。

7 專家論證

依據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》建質[2009]87號文的規(guī)定,對于下列情況地基坑工程應由施工單位組織專家論證：開挖深度超過5 m(含5 m)的基坑(槽)的土方開挖、支護、降水工程;開挖深度雖未超過 5 m,但地質條件、周圍環(huán)境和地下管線復雜,或影響毗鄰建筑(構筑)物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護、降水工程。專家論證的主要內(nèi)容。專項方案內(nèi)容是否完整、可行;專項方案計算書和驗算依據(jù)是否符合有關標準規(guī)范;安全施工的基本條件是否滿足現(xiàn)場實際情況。

[1]JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規(guī)程 [S].

[2]JGJ 180-2009,建筑施工土石方工程安全技術規(guī)范[S].