深基坑施工安全管理技術(shù)研究

黃蘭州

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300451）

隨著我國城市基礎(chǔ)建設(shè)水平的提升，道路及周邊情況愈加復(fù)雜。在進(jìn)行深基坑施工時風(fēng)險較大，一旦操作不當(dāng)會引起嚴(yán)重的支護(hù)傾斜、坍塌等事故。因此，需要結(jié)合工程特點，采取科學(xué)合理的施工安全防護(hù)和安全管理措施，確保深基坑施工安全，降低安全事故的發(fā)生幾率。

1 工程概況

廣渠路東延（怡樂西路~東六環(huán)路）全長約7.6 km，道路規(guī)劃為城市主干路，道路紅線寬度為60 m，道路按地面、地下2 套系統(tǒng)設(shè)置，地下道路預(yù)留遠(yuǎn)期提級城市快速路的條件，采取全線下穿方案，設(shè)計速度為80 km/h，車道數(shù)雙向六車道，2 側(cè)各含1 條公交專用道，地面維持現(xiàn)況城市主干路不變，設(shè)計速度60 km/h，車道數(shù)為雙向六車道。本標(biāo)段為第二標(biāo)段，全長1 440 m，地面道路為景觀大道，地下道路為雙層閉合框架結(jié)構(gòu)，底層為地下道路，上層為綜合管廊。地面道路起訖點樁號：K13+220~K14+660，1 440 m；地下道路起訖點樁號：左幅（北半幅），Z1K13+220.209~Z1K14+662.642，1 442.433 m；右幅（南半幅），Z2K13+219.914~Z2K14+661.857，1 441.943 m；根據(jù)與地鐵的關(guān)系分為2 種斷面尺寸，其中臨近地鐵段隧道凈寬13.25 m，管廊層凈高3.5 m，行車道凈高5.8 m；非臨近地鐵的標(biāo)準(zhǔn)段隧道凈寬13.75 m，管廊層凈高3.5 m，行車道凈高6.8 m。主要施工內(nèi)容為：地面道路、地下隧道及綜合管廊、八通線節(jié)點、救援中心（K13+480~K13+590）、雨污水管線工程、果園環(huán)島改造后地下設(shè)施（監(jiān)控設(shè)備室、變配電室、通風(fēng)豎井和送排風(fēng)機(jī)房）等[1]。

2 深基坑施工安全管理技術(shù)的必要性

在城市化進(jìn)程中，建筑物形式、規(guī)模逐漸拓展，對基坑挖掘深度提出了更高的要求，導(dǎo)致施工難度加大。而且部分地區(qū)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，開挖后的土方會產(chǎn)生一定程度的應(yīng)力釋放作用，會影響深基坑強(qiáng)度；而且在基坑開挖作業(yè)中，容易引起基坑底沉降現(xiàn)象，甚至?xí)龅揭恍┏鞘械叵鹿艿赖仍O(shè)施，影響深基坑施工安全。此外，建筑工程深基坑施工是一項綜合性較強(qiáng)的工程，涉及到工程力學(xué)、地理學(xué)等知識，施工技術(shù)較為復(fù)雜，而且深基坑施工容易受到自然因素的影響，出現(xiàn)坍方等問題。在本工程施工中，基坑平均深度達(dá)到18.6 m，最深達(dá)20.2 m，屬于深基坑施工，基坑長度1 440 延米，工期經(jīng)過雨季，風(fēng)險性較大，如何安全平穩(wěn)地度過汛期是安全風(fēng)險控制的關(guān)鍵任務(wù)之一。深基坑施工作業(yè)中，工序較為復(fù)雜，技術(shù)難度大，需要使用到大量的大型機(jī)械設(shè)備，容易出現(xiàn)交叉作業(yè)現(xiàn)象，安全隱患較大，一旦發(fā)生安全事故，易造成嚴(yán)重的人員傷亡問題，甚至延誤工期，對施工企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。而且基坑塌方具有突發(fā)性，人員、設(shè)備難以及時撤離被掩埋；坑壁塌方會引起坑頂下陷，損壞設(shè)備，影響施工安全；一旦出現(xiàn)深基坑坍塌事故，會引起周邊土體位移、塌陷現(xiàn)象，危害周邊構(gòu)筑物的穩(wěn)定性，甚至引起構(gòu)筑物傾斜、不均勻下沉等問題，甚至引起路面開裂現(xiàn)象。由此可見，加強(qiáng)對深基坑施工安全管理技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用，可以保障深基坑施工有序開展，對安全風(fēng)險隱患進(jìn)行有效性預(yù)防和控制，最大程度上降低安全事故的出現(xiàn)幾率，保障深基坑施工安全平穩(wěn)推進(jìn)（圖1）。

圖1 施工部署情況

3 深基坑施工安全管理技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 做好施工準(zhǔn)備工作

在深基坑施工前，需要項目安全、技術(shù)等管理人員及施工人員詳細(xì)研究工程設(shè)計方案和圖紙，了解設(shè)計意圖，并科學(xué)合理的結(jié)合現(xiàn)場勘查作業(yè)，及時掌握施工現(xiàn)場天氣情況、環(huán)境條件、材料情況等，同時了解現(xiàn)場地質(zhì)、地形等條件，全面掌握詳細(xì)的現(xiàn)場資料信息，以便制定可行性的施工計劃，提出針對性的安全技術(shù)措施，保障現(xiàn)場安全管理水平的提升。同時需要對設(shè)計圖紙進(jìn)行詳細(xì)研究，及時發(fā)現(xiàn)不足之處并進(jìn)行修正，減少安全隱患[3]。在此基礎(chǔ)上制定具有可行性和針對性的應(yīng)急預(yù)案，尤其要對管涌、流沙、圍護(hù)體坍塌、地面或建筑物塌陷等潛在的安全風(fēng)險進(jìn)行針對性預(yù)防和控制，提早化解險情，并做好搶險物資儲備工作，組織召開專題安全分析會議，定期查看深基坑情況，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時對發(fā)現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行閉合整改，把安全風(fēng)險扼制在搖籃里。同時結(jié)合勘察報告，采取針對性的支護(hù)、降水措施，并對周邊建筑物進(jìn)行針對性保護(hù)，采取科學(xué)的地下管線保護(hù)措施；針對安全薄弱區(qū)域，制定針對性的安全防護(hù)措施，并成立應(yīng)急救援指揮部，一旦發(fā)生險情，可以及時響應(yīng)。

3.2 科學(xué)編制專項施工方案

深基坑施工存在較大的風(fēng)險性，需要結(jié)合工程特點，編制科學(xué)可行的專項施工方案，以便為深基坑安全施工作業(yè)進(jìn)行正確指導(dǎo)，確保施工工藝、施工流程、施工工序的規(guī)范性進(jìn)行。深基坑專項施工方案中，要明確支護(hù)形式，對人員、機(jī)械、材料等進(jìn)行優(yōu)化配置，選擇合適的施工方法、土方開挖方式、運輸方案等，同時加大施工監(jiān)控，完善應(yīng)急措施等，進(jìn)而對深基坑施工風(fēng)險進(jìn)行有效防范，加大安全管理力度[4]。完成施工方案編制工作后，需專家審查論證，論證通過獲得施工許可證后，施工需在有效期中進(jìn)行。在深基坑施工作業(yè)中，容易受到各種因素的影響，導(dǎo)致實際施工情況與施工方案存在一定的出入。因此，要做好施工現(xiàn)場的動態(tài)監(jiān)控工作，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并對施工方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，采取針對性的應(yīng)急措施，避免嚴(yán)重安全事故的發(fā)生。

3.3 強(qiáng)化現(xiàn)場安全管理

在開挖作業(yè)中，一旦邊坡土壤的抗剪強(qiáng)度不足，就有可能引起基坑失穩(wěn)、滑動現(xiàn)象，引起嚴(yán)重的安全事故。通常來說，土壤抗剪強(qiáng)度涉及到內(nèi)阻磨力、粘聚力等。隨著外界環(huán)境的變化，內(nèi)阻磨力會隨之改變。如當(dāng)土體中的含水量增加時，會加大土體自重，滲流率和靜水壓力加大，容易降低土體抗剪強(qiáng)度。因此，需要采取合理措施加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，減少基坑邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。

優(yōu)化排水處理，在深基坑作業(yè)中，需要利用排水溝、降水井等方式排出坑底的積水，并降低地下水位，從而對土體進(jìn)行加固，強(qiáng)化土體抗剪強(qiáng)度，保障整體基坑的穩(wěn)定性。

施工原則，在深基坑作業(yè)中，需要結(jié)合現(xiàn)場的地質(zhì)條件，制定可行性的開挖方案，保障施工操作規(guī)范性；要先設(shè)置臨時支撐才能進(jìn)行分段開挖作業(yè)，避免出現(xiàn)無支撐開挖的現(xiàn)象；開挖方式需要與現(xiàn)場地質(zhì)條件保持契合，與撐錨聯(lián)合進(jìn)行，防止出現(xiàn)欠挖、超挖現(xiàn)象；同時需要選擇穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，降低基坑變形程度，確保整體基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[5]。

要對基坑邊荷載進(jìn)行合理控制，在基坑開挖作業(yè)中，如果在基坑邊堆放大量的土體，會加大土體剪應(yīng)力，引起坑邊失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，要對開挖的土方進(jìn)行合理堆放，放置在距離基坑邊緣2 m 的位置，避免材料、設(shè)備等距離基坑邊緣太近。

采取科學(xué)合理的安全防護(hù)措施，在深基坑開挖作業(yè)中，需要注意高空墜落的問題，有效控制施工安全風(fēng)險。如設(shè)置安全立網(wǎng)和雙道欄桿，從而強(qiáng)化安全防護(hù)，如圖2 所示；設(shè)置專門的安全通道，供施工人員上下移動，從而有效降低安全事故的發(fā)生幾率，避免深基坑施工被迫中斷。

圖2 深基坑安全防護(hù)欄桿

3.4 做好安全監(jiān)測工作

深基坑施工工程較為復(fù)雜，施工工序較多，存在大量的交叉作業(yè)，容易出現(xiàn)多種安全事故，危害施工人員的人身安全。因此，在深基坑施工過程中進(jìn)行安全監(jiān)測是非常有必要的，全程動態(tài)監(jiān)測能夠及時、有效地發(fā)現(xiàn)施工隱患及施工中存在的不足之處，幫助工作人員實時了解施工現(xiàn)場環(huán)境變化情況，并掌握深基坑土體變化情況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。采取針對性的安全措施，實現(xiàn)施工現(xiàn)場的科學(xué)指導(dǎo)，降低安全事故的發(fā)生幾率。通過監(jiān)測結(jié)果，施工人員可以對施工方案進(jìn)行持續(xù)性優(yōu)化，強(qiáng)化施工安全性[6]。在具體的現(xiàn)場監(jiān)測作業(yè)中，需要動態(tài)監(jiān)測地下水位、基坑變化情況以及周邊構(gòu)筑物變化情況，并了解地下管線變形情況；同時還需要動態(tài)監(jiān)測基坑周邊土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)地面塌陷、隆起等現(xiàn)象；監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移現(xiàn)象等。要結(jié)合施工現(xiàn)場具體情況，制定科學(xué)合理的現(xiàn)場監(jiān)測方案，明確監(jiān)測點、監(jiān)測周期等，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，繪制圖形曲線，直觀化描述沉降、時間、位移曲線等情況，從而結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，及時發(fā)現(xiàn)超警報值的現(xiàn)象，并及時查找原因，調(diào)整支護(hù)措施，優(yōu)化施工方案，強(qiáng)化深基坑施工安全。

3.5 完善應(yīng)急預(yù)案

為了減少深基坑施工中的安全事故，需要結(jié)合工程特點，采取科學(xué)合理的事故應(yīng)急預(yù)防措施，針對重大危險源進(jìn)行重點勘測，加大危險源的控制力度，有效規(guī)避風(fēng)險，制定針對性的預(yù)防控制措施；同時要完善安全事故應(yīng)急救援預(yù)案，形成可行性的應(yīng)急救援體系，一旦發(fā)生安全事故，需要立即啟動應(yīng)急救援預(yù)案，高效有序地開展救援行動，避免事故擴(kuò)大化，減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，保障深基坑施工的順利進(jìn)行[7]。同時需要明確安全管理目標(biāo)，制定系統(tǒng)化的安全保證體系，促進(jìn)安全管理工作的規(guī)范性開展（圖3）。

圖3 深基坑施工現(xiàn)場警示標(biāo)牌

3.6 提高人員素質(zhì)

深基坑施工工程較為復(fù)雜，工藝較多，施工質(zhì)量安全要求較高，對施工人員的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。因此，需要組建高素質(zhì)的人才隊伍，強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)整體工程施工安全的提升。要對施工隊伍人員進(jìn)行嚴(yán)格選拔，確保具有較高的專業(yè)水平、豐富的實踐經(jīng)驗、正確的安全生產(chǎn)意識等；要開展科學(xué)合理的安全教育工作，強(qiáng)化施工人員的安全意識，強(qiáng)化安全第一的施工理念，保障施工人員熟悉現(xiàn)場施工規(guī)章制度、熟練掌握安全操作規(guī)程，避免出現(xiàn)人為操作失誤的現(xiàn)象，提前消滅事故隱患；現(xiàn)場施工技術(shù)人員需要做好安全技術(shù)交底工作，安全監(jiān)督管理部門開展系統(tǒng)化的三級安全教育、班前安全教育工作，強(qiáng)化施工人員的安全生產(chǎn)意識，避免僥幸心理，確保施工技術(shù)的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)操作，強(qiáng)化安全保證；要定期組織各個班組人員開展安全技能和安全知識學(xué)習(xí)活動，使其對施工現(xiàn)場特點、周邊環(huán)境變化等情況進(jìn)行熟悉了解，明確注意事項，充分掌握安全操作規(guī)程，強(qiáng)化安全意識，保障安全技術(shù)措施的貫徹落實[8]。

3.7 強(qiáng)化信息化安全管理

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化技術(shù)手段在深基坑工程中得到有效應(yīng)用，實現(xiàn)了安全管理工作的信息化、智能化，有效保障施工安全。在施工作業(yè)中，可以引進(jìn)信息技術(shù)，構(gòu)建信息化施工平臺，采用智能化的監(jiān)測手段，對施工現(xiàn)場、周邊構(gòu)筑物、地下水位等進(jìn)行智能化、自動化、動態(tài)化監(jiān)測，其中監(jiān)測對象主要為土體側(cè)向變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地面沉降和地下水位等；安排專業(yè)人員專門負(fù)責(zé)現(xiàn)場監(jiān)測工作，及時采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行智能化處理和分析，結(jié)合分析結(jié)果對潛在的安全風(fēng)險進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，做好信息反饋工作，幫助工作人員及時發(fā)現(xiàn)超預(yù)警現(xiàn)象，為深基坑安全管理決策的制定提供依據(jù)。對施工現(xiàn)場的安全隱患進(jìn)行有效性控制，為現(xiàn)場施工提供正確的指導(dǎo)[9]。

3.8 健全安全管理制度

結(jié)合深基坑施工工程特點，編制科學(xué)合理的安全生產(chǎn)規(guī)章制度和條例條規(guī)，強(qiáng)化安全管理工作的重要性，為安全施工提供依據(jù)和保障；嚴(yán)格實施安全管理制度，組建專門的安全管理組織部門，定期進(jìn)行安全管理和風(fēng)險排查活動，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并整改；要完善安全生產(chǎn)責(zé)任制度，劃分安全責(zé)任，全體參建人員簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任狀，明確各級人員的安全管理責(zé)任，強(qiáng)化其責(zé)任意識，確保安全管理水平的提升；完善各級安全檢查制度，組織工作人員定期、不定期進(jìn)行安全檢查工作，確?，F(xiàn)場施工的規(guī)范性，優(yōu)化安全生產(chǎn)環(huán)境[10]。

4 結(jié)束語

綜上所述，深基坑施工較為復(fù)雜，對施工安全質(zhì)量要求較高，需要結(jié)合實際情況，強(qiáng)化安全管理技術(shù)措施的優(yōu)化應(yīng)用，保障現(xiàn)場施工的安全性、有序性，降低安全事故的發(fā)生幾率，減少經(jīng)濟(jì)損失。