对基坑支护工程施工安全控制的探讨

摘要：本文主要对基坑支护工程施工中，基坑支护设计的原则、基坑支护的类型和基坑支护施工的安全技术进行探讨。

关键词：基坑支护；设计原则；施工技术；安全技术

Abstract: this paper mainly to the foundation pit engineering construction, design principle, the foundation pit supporting the foundation pit and the type of foundation pit construction safety technology were discussed.

Keywords: foundation pit supporting; Design principle; Construction technology; Security technology

中图分类号:TV551.4文献标识码：A文章编号：

建筑物基坑支护与施工技术是一门从实践中发展的技术，以前高层建筑物较少，一般建筑基坑大部分可采用放坡开挖或少量的钢板桩支护，基坑深度一般在5m以内，因此，基坑侧壁放坡或支护方法较简单，工程事故较少。随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，各类建筑和市政工程得到了飞速的发展。多层建筑和高层建筑的地下室、地下车库等工程的兴建，都面临深基坑工程。特别是建筑密度、建筑高度的增加，对基坑施工技术提出了更高的要求。由于缺乏对基坑支护技术的认识而酿成了一些事故，从而引起了主管部门及科研、设计单位的重视。

1基坑支护设计

设计方案的合理性是直接影响深基坑支护工程成败的关键因素,一个成功的深基坑支护设计方案应当经济合理、安全可靠、施工技术可行。在我国,由于深基坑的出现比较晚,深基坑的设计并不十分成熟,仍处于摸索阶段。原因主要表现在:无证挂单设计、盲目设计、荷载取值错误、地下水处理方法失误、支护方案选择不当等。要改变这种状况,首先,设计人员应具有理论力学、材料力学、结构力学、工程地质与水文地质、土力学、地基与基础等多学科的知识,熟悉当地的水文地质状况和特点,在结合建筑及周围环境特点的基础上,设计出经济合理的深基坑支护方案。其次,工程人员在施工前应对方案进行认真审核,理解设计意图,及时与设计人员沟通以掌握方案,在施工组织时,使各个组成部分、各道工序协调有序。再次,业主方应了解深基坑支护的重要性,选择有经验的设计单位设计支护方案。

2基坑支护的类型

2.1放坡开挖

当场地土质较好，地下水位较深。场地比较开阔，放坡又不会对邻近建筑物及地下管线产生不利影响时，可优先采用局部或全深度的放坡开挖。当无地下水位或地下水位低于基坑底面且土质均匀时，基坑竖直开挖挖深限值为：黄土2.5m，坚硬粘土2.Om，硬塑、可塑的粘土和碎石类土1.5m，硬塑、可塑的粉土及粉质粘土1.25m，密实、中密的砂土和碎石土1.Om，软土0.75m。土质边坡开挖时，边坡坡度的允许值，次生黄土Q4：坡高在5m以内为l：0.5～1：0.75；坡高5～10m，为1：0.75～1：1；粘土及粉土为1：0.75～1：1.5；碎石土要依据密实度确定坡度，当坡高在5m以内时为1：0.35～1：1，坡高5～10m为1:0.5～1:1.25。

2.2土钉支护

当基坑周围不具备放坡条件。地下水位较低或基坑外有降水条件，邻近无重要建筑或地下管线，基坑外地下空间允许土钉占用时，可采用土钉支护加固坑壁土体。土钉墙的水平位移宜根据数值计算的方法并结合可靠经验确定。设计中可采用如下措施减少或控制墙体变形：①减少分层，分段作业的深度和长度；②缩短开挖与支护的施工间隔；③加大土钉的长度和密度，④减小土钉倾角；⑤开挖前沿基坑边缘设置竖向微型桩(用Φ48～Φ150mm的钢管)等。

2.3钢板桩支护技术

钢板桩由于其施工快，可重复使用，造价相对较低，占用的施工场地少等常受到采用。悬臂式钢板桩一般只用在单层地下室及悬臂长度不太长的情况。加上钢支撑能用于基坑深为5~10m、施工场地狭窄或基坑附近有建筑物、行车道的基坑支护。其缺点是钢板桩柔性比较大，基坑较深时支撑或拉锚的工程量大，重复使用的止水效果差，不易打入砂卵层和密实的砂层。拨桩时带土，如果处理不当会引起土层移动，严重时会给周围的设施带来危害。一次投资大，施工时有震动噪音，在市区内造成噪声污染，一般用于市郊不太深的基坑支护。

2.4地下连续墙支护技术

地下连续墙是一种常用的深基坑支护技术。其整体性好，刚度大，适用于任何土质，水位的深基坑工程。其可以在建筑物或构筑物密集的地区施工，对邻近的结构和地下设施没有任何影响。施工时不需要降水，防渗、挡水、挡土性能好。可以结合锚杆、内支撑、逆筑法施工技术达到很深的挡土深度。但是地下连续墙支护技术也有不足之处，主要是：造价高、工期长、施工需要大量的泥浆和水，如果施工现场管理不善，会造成现场潮湿和泥泞，且施工完毕需对泥浆进行处理，在泥水分离技术不完善时，会给施工带来麻烦。

2.5土层锚杆技术

上层锚杆是一种辅助的支护结构。当基坑较深时，钢板桩、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等档土支护结构不足以挡土或者挡上不经济时，通常采用锚杆来增强这些结构的挡土深度。土层锚杆和内支撑结构相比，其适用于各种形状的基坑，不占用施工场地，便于是基坑挖上，出土速度快，有利于缩短工期。其缺点是：⑴土层锚杆存在着蠕变和松驰。尤其是软土地基，土蠕变和松驰比较大，对支护结构的安全不利。⑵如果把支护结构的地下连续墙作为永久结构，采用锚杆拉锚，上面所留的锚杆孔永久防水比较困难。该技术的关键就是注浆技术要过关，施加的预应力要适当，要在施工现场进行拉拨试验，用实测出的锚杆承载力对设计方案进行调整，否则支护结构的安全就得不到保证。

3基坑支护施工安全要注意的事项

保证基坑支扩结构安全工作，除必须有合理的设计外。还需施工的密切配合，严格按设计要求精心施工。施工全过程实际上是一个对支护结构施加荷载的全过程，任何超挖都使得支扩结构超载工作，必然导致严重后果，因此，施工前应严密组织，编制施工组织设计。

⑴基坑开挖应连续施工。尽量减少无支护暴露时间，开挖必须遵循“自上而下，先撑后挖.分层开挖。严禁超挖”的原则。利用锚杆做支护结构时，应按设计要求，及时进行锚杆施工，而且必须待锚杆张拉锁定后方可进行下一步开挖。

⑵基坑周边设围护栏杆和安全标志，严禁从坑项扔抛物体。坑内应设安全出口便于人员撤离。所有机械行驶、停放要平稳，坡道应牢固可靠，必要时进行加固。

⑶挖掘机正铲作业时，其最大开挖高度和深度不超过机械本身性能的规定。反铲作业时，履带距工作面边缘距离应大于1.5m。

⑷基坑土方开挖应在降水排水施工完成且运转正常达到预期要求后方可进行。基坑周围地面应采取防水、排水措施，避免地表水渗入基坑周围土体和流入坑内。坑内应设置排水沟和集水井，及时抽除积水。

⑸配合机构作业的清底、平整场地、修坡等施工人员，应在机械回转半径以外工作；当必须在回转半径以内工作时，应停止机械回转并制动好后方可作业。

⑹坑边不宜堆放土方和建筑材料，如不可避免时，一般应距基坑上部边缘不小于2m，弃土堆高不超过1.5m，并且不超设计荷载值。在垂直的坑壁边距离还应适当增大+软土地区不宜在坑边堆置弃土。当重型机构在坑边作业时，应设置专门的平台或深基础等。同时，应限制或隔离坑顶周围振动荷载的作用。

⑺土方机械严禁在离电缆lm距离以内作业。机械运行中，严禁接触转动部位和进行检修；在修理工作装置时，应使其降到最底位置，并应在悬空部位垫上垫土。

⑻基坑挖土时，要做好挖土机械、车辆的通道布置。安排好挖土顺序等，不得在挖土过程巾碰撞围护结构。并做好机械上下基坑坡道部位的支护。

⑼采用机械开挖时，为保证基坑土体的原状结构，应预留150～300mm原土层，由人工挖掘修整。基坑开挖完毕后，应及时清底验楷并铺设垫层，以防止暴晒和雨水浸刷破坏原状结构。如果基底超挖，应用素混凝土回填或夯实回填，使基底土承载性能达到设计要求。

4基坑支护施工安全的控制

4.1深基坑工程的施工

深基坑工程包括挖土、挡土、围护、防水等环节,是一项复杂的系统工程,任何一个环节的失误都有可能导致施工失败,甚至造成事故。施工单位要严格按照施工规程、经批准的施工组织设计及相关的技术规范组织施工,对各施工要点要制定施工方案,并加强过程控制。例如,确定土方开挖方案时,应对地质勘测报告、周围建筑物及地下设施情况等信息进行分析,对特殊土质需精心组织施工,膨胀土地区不宜在雨季开挖,软土地区分层开挖的深度不宜太大。若挖土高差太大或挖土进度过快,极易改变土体原来的平衡状态,降低土体的抗剪强度,从而导致土体发生水平方向的滑移,造成坍塌事故。

4.2深基坑周围土体止水效果的控制

在地下水位较高的地区,地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。地下水的来源一般为上层滞水、潜水、承压水、雨水及基坑周围的渗漏管道水,由于水的来源复杂,在制定止水方案时应从深基坑工程的防水、降水和排水3个方面考虑,根据地质勘察部门提供的地质资料,深入分析地下水的成因,了解深基坑周围环境,不能仅靠长时间不间断地抽水来降低地下水位,否则会导致基坑周围土体流失,周围建筑物不均匀沉陷,甚至发生坑底流沙、管涌等现象,增大了处理难度,拖延了工期。止水帷幕是高水位地区深基坑支护工程中常用的止水措施,其施工方法主要有高压喷射注浆法、浆喷深层搅拌法、粉喷深层搅拌法和压力注浆法等。采用浆喷深层搅拌法进行止水帷幕止水施工时,如果止水帷幕的搅拌桩成桩质量不好,深基坑开挖后会出现渗水较多的现象。若此时再采用灌浆的方法进行处理,则延误工期、增加造价。

4.3突发事件的处理

对于基坑支护结构的施工,更要做好应对突发事件的技术准备。常见的突发事件有:基坑内管涌、流沙;基坑支护局部出现成因不明的裂缝、沉降;气象异常,出现持续多日的狂风暴雨;相邻工地施工的影响,如降水、打桩、开挖土方;地下障碍物妨碍基坑支护结构或止水帷幕的施工等等。事件发生后,及时启动应急预案,并会同相关单位研究解决办法。

基坑工程的施工是一个循序渐进的过程,施工单位应按先设计、后施工的程序施工,并尽量做到边施工、边监测,还要遵循“分层开挖,先撑后挖,随挖随撑,对称均衡,限时限量”的原则,杜绝盲目施工和野蛮施工的现象,加强对整个基坑施工过程的控制,保证工程顺利、安全地完成。

作者简介：赵熠，西华大学2006级建筑与土木工程学院的毕业生，现在在广东省公路建设有限公司从事工程类工作。