深基坑開挖安全風(fēng)險評估及應(yīng)對措施

龔 小 倞

(中鐵十七局集團(tuán)建筑工程有限公司，山西 太原 030006)

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深基坑開挖安全風(fēng)險評估及應(yīng)對措施

龔 小 倞

(中鐵十七局集團(tuán)建筑工程有限公司，山西 太原 030006)

結(jié)合太原市婦幼保健院遷建工程項(xiàng)目施工實(shí)例，系統(tǒng)介紹了深基坑開挖風(fēng)險評估的主要理論、評價體系和評估方法，闡述了深基坑開挖的常見控制措施和主要風(fēng)險事件應(yīng)急對策，對類似工程的安全風(fēng)險研究及施工管理具有一定的借鑒意義。

深基坑,風(fēng)險評估,控制措施,應(yīng)急對策

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型建筑越來越多，深基坑開挖一直是工程施工領(lǐng)域風(fēng)險防范的重點(diǎn)和前沿，倘若管控不到位引發(fā)安全事故，其后果可能不堪設(shè)想，本文將結(jié)合實(shí)例重點(diǎn)討論深基坑風(fēng)險評估的方法及應(yīng)對措施。

1 工程概況

太原市婦幼保健院遷建工程項(xiàng)目位于長風(fēng)西大街西中環(huán)路口，其三座住院樓為地下2層、地上12層建筑物，高度50.4 m，鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。工程基坑開挖東西約273 m，南北約185 m，總開挖面積約50 000 m2，總方量約39萬m3，最大開挖深度15 m，基坑邊坡采用土釘(錨管)掛網(wǎng)+10 cm噴射混凝土防護(hù)，屬于深基坑開挖，工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。本工程場地屬于液化場地，等級為輕微，場地標(biāo)準(zhǔn)凍深0.74 m，地下水位標(biāo)高789.98 m，水位變幅1 m左右。地基土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 地基土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)

2 風(fēng)險評估

2.1 風(fēng)險評估基本理論

按照風(fēng)險管理理論，風(fēng)險是事故發(fā)生可能性與事故影響重大性的組合。風(fēng)險度R取決于風(fēng)險事件發(fā)生的可能性Pf以及發(fā)生后造成的損失Nf，其表達(dá)式為：

R=Pf+Nf-PfNf

(1)

(2)

(3)

其中，Pfi為第i項(xiàng)風(fēng)險事故發(fā)生的可能性估值；Nfi為第i項(xiàng)風(fēng)險事故發(fā)生后可能造成的影響或損失估值；ωi為第i項(xiàng)風(fēng)險的權(quán)重。

為便于量化分析，深基坑開挖按風(fēng)險度共分為5個等級，每個風(fēng)險等級需采取的管理策略也各不相同，見表2。

表2 深基坑開挖風(fēng)險等級劃分及管理策略

2.2 項(xiàng)目風(fēng)險識別

結(jié)合現(xiàn)場情況，經(jīng)項(xiàng)目部風(fēng)險辨識，本工程基坑開挖及使用期間可能發(fā)生的風(fēng)險事故有：邊坡護(hù)壁開裂滲漏、邊坡滑移、邊坡失穩(wěn)坍塌、底部沉陷、坑底隆起、管涌或流砂、對地下管線的破壞等。

2.3 風(fēng)險估測

風(fēng)險估測是采用定性和定量相結(jié)合的方法對風(fēng)險發(fā)生可能性和影響重大性進(jìn)行數(shù)量估算的過程。對同一風(fēng)險事故的估測往往需要征求多位專家的意見，進(jìn)而進(jìn)行綜合考慮和計(jì)算。市婦幼項(xiàng)目共組織5位專家分別對深基坑開挖不同事故的發(fā)生概率及事故影響進(jìn)行估值，估值標(biāo)準(zhǔn)見表3,表4，每位專家根據(jù)職稱和職務(wù)的不同賦予了不同權(quán)重。估值結(jié)果采用式(4)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到各潛在風(fēng)險事故發(fā)生可能性和影響損失的最終估值，見表3,表4。

(4)

其中，Di為對第i個風(fēng)險事故單項(xiàng)要素的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；φik為專家k在評價事故i時所占的權(quán)重；Qik為專家k對事故i某單項(xiàng)要素的估值結(jié)果。

表3 深基坑開挖事故發(fā)生可能性權(quán)重及估值統(tǒng)計(jì)表

表4 深基坑開挖事故發(fā)生影響損失權(quán)重及估值統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)式(2)計(jì)算深基坑開挖事故發(fā)生可能性估值：

根據(jù)式(3)計(jì)算深基坑開挖事故發(fā)生影響損失估值：

根據(jù)式(1)計(jì)算深基坑開挖風(fēng)險度：

R=Pf+Nf-PfNf=0.524。

根據(jù)表2，可以判斷本深基坑開挖風(fēng)險等級為三級，需要予以重視，并采取預(yù)防措施加強(qiáng)防控。

3 采取的控制措施

3.1 合理設(shè)置降水井

基坑開挖前應(yīng)施工降水井，將水位降至設(shè)計(jì)底面標(biāo)高以下0.5 m～0.8 m，并保持穩(wěn)定，確保基坑在無水狀態(tài)下作業(yè)。施工過程中注意加強(qiáng)降水監(jiān)測，盡量做到按需降壓、分層降水，若發(fā)現(xiàn)坑外水位下降過快或超出警戒水位應(yīng)及時停止降水，并查出漏水點(diǎn)。

3.2 科學(xué)開展基坑開挖

繪制挖土施工方案圖，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分層、分段、有序開挖，嚴(yán)禁亂挖、超挖。開挖過程中，若遇地質(zhì)情況不符，應(yīng)立即停止施工，并會同相關(guān)單位現(xiàn)場會勘處理。

3.3 防止邊坡失穩(wěn)變形

開挖時科學(xué)控制開挖速度，并預(yù)留一定量的反壓土。嚴(yán)格按照工藝要求施作土釘掛網(wǎng)，嚴(yán)控噴射混凝土厚度，邊開挖邊防護(hù)，主動支護(hù)土體，充分利用土體強(qiáng)度。

3.4 加強(qiáng)基坑位移監(jiān)測

位移監(jiān)測是監(jiān)控基坑變形情況的主要措施，開挖過程中在基坑圍護(hù)頂面布置垂直位移及水平位移監(jiān)測點(diǎn)57個點(diǎn)(S1～S57)，基底布設(shè)沉降觀測點(diǎn)若干，測點(diǎn)間距小于20 m。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到報警值(如表5所示)或周邊土體位移異常時，必須立即報警，若情況嚴(yán)重，應(yīng)立即停止施工。

表5 位移監(jiān)測報警值要求

3.5 嚴(yán)格基坑日常巡查

基坑開挖和使用期間每天派專人巡查，如果發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。巡查內(nèi)容包括：錨噴支護(hù)是否開裂、滲漏；土體有無裂縫、沉降或滑移；基坑有無管涌、流砂或底部隆起等。

3.6 其他安全措施

1)基坑開挖完畢后，應(yīng)及時釬探、驗(yàn)收，并盡快澆筑基礎(chǔ)底板混凝土，避免坑底土暴露時間過長，破壞原狀結(jié)構(gòu)。

2)基坑四周設(shè)置截水溝，防止地表水溢流。若坑底有局部積水，應(yīng)開挖排水明溝和集水坑，并盡快抽干積水。

3)基坑四周嚴(yán)禁堆載重物，四周用鋼管圍護(hù)。

4)做好基坑周邊圍護(hù)工作，搭設(shè)人員上下安全通道，設(shè)1.5 m高欄桿，欄桿上張?jiān)O(shè)密目式安全網(wǎng)。

5)開展安全教育培訓(xùn)，提高作業(yè)人員安全防護(hù)意識和自我保護(hù)能力，各類機(jī)械操作人員需持證上崗。

4 主要風(fēng)險事件應(yīng)急對策

4.1 邊坡失穩(wěn)、基坑坍塌

邊坡失穩(wěn)、基坑坍塌前往往會出現(xiàn)防護(hù)結(jié)構(gòu)開裂、土體沉陷

等異常情況，一旦發(fā)現(xiàn)這種先兆，應(yīng)立即停止施工，并緊急設(shè)置臨時鋼支撐，加掛鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土，同時查找并移除周邊超載，嚴(yán)禁重型設(shè)備靠近，必要時可以采取反壓回填或注漿加固等措施，防止失穩(wěn)現(xiàn)象進(jìn)一步擴(kuò)散。

4.2 護(hù)壁開裂滲漏、管涌或流砂

若滲漏量不大，可采用壓注雙快水泥封堵；若滲漏量較大，可在滲漏點(diǎn)先打入泄水管，然后用雙快水泥封堵；若滲漏范圍較大，可在基坑外壓注雙液漿；如果出現(xiàn)管涌或流砂，應(yīng)立即采用局部回填至管涌或流砂停止，然后實(shí)施坑外注漿固結(jié)。

4.3 坑底隆起

若發(fā)現(xiàn)基坑坑底隆起，應(yīng)立即停止開挖并馬上運(yùn)土回填，回填至外部沉降趨穩(wěn)方可停止，同時加強(qiáng)基坑外沉降觀測，最后會同建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、勘察等單位現(xiàn)場分析原因，制定解決方案。

4.4 邊坡滑移或位移過大

若出現(xiàn)邊坡滑移或位移超過報警值，應(yīng)暫停開挖，并緊急設(shè)置臨時鋼支撐，必要時反壓回填，同時嚴(yán)格控制地表水滲入，防止軟化土體或形成滑動面。

4.5 地面或基坑底部沉陷

出現(xiàn)該情況時應(yīng)立即控制降水井抽水量，并按照“分層、按時、按需”的原則進(jìn)行降水，防止降水過快、過大引發(fā)災(zāi)害。

5 監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析，各測點(diǎn)水平位移累計(jì)值在2.8 mm～21.4 mm之間，其中S21測點(diǎn)水平位移最大，累計(jì)值為21.4 mm(見圖1)；豎向位移變化規(guī)律與水平位移相似，各觀測點(diǎn)累計(jì)值在0.80 mm～9.94 mm之間，其中S6測點(diǎn)豎向位移量最大，累計(jì)值為9.94 mm；各沉降觀測點(diǎn)最大累計(jì)沉降值為6.29 mm。監(jiān)測結(jié)果表明該基坑的安全風(fēng)險得到了有效管控，達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)語

風(fēng)險評估是工程施工風(fēng)險管理的關(guān)鍵一步，深基坑開挖前合理運(yùn)用定性和定量相結(jié)合的方法及時開展風(fēng)險評估，可以幫助工程技術(shù)人員客觀評價主要風(fēng)險，并為后續(xù)應(yīng)對措施的制定和決策提供有力依據(jù)，隨著工程實(shí)踐的不斷豐富，風(fēng)險評估在工程項(xiàng)目安全風(fēng)險管理中的作用也必將越來越重要。

[1] 黃宏偉，邊亦海.深基坑工程施工中的風(fēng)險管理[J].地下工程與工程學(xué)報，2005(4)：611-615.

On risk evaluation of excavation safety of deep foundation pits and measures

Gong Xiaojing

(ChinaRailway17thBureauGroupArchitecturalEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Combining with the relocation program of Taiyuan Maternal and Child Care Service Center, the paper has the systematic introduction about the main theories, evaluation system and evaluation methods for the risk evaluation of the deep foundation pit excavation, and illustrates the main risk emergency counter-strategies for the deep foundation pit excavation, so as to provide some reference for the safety risk study and construction management of similar projects.

deep foundation pit, risk evaluation, control measure, emergency strategies

1009-6825(2017)13-0059-02

2017-02-27

龔小倞(1982- )，女，工程師

TU463

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