东营地区某小区提升泵站深基坑施工技术研究

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  【摘 要】结合东营地区的地域特性及公司承建工程特点,主要针对中小型提升泵站的深基坑作业如何进行安全合理高效有序的施工进行分析探讨,并提出较为可行的施工方案。
  【关键词】泵站;降水;土层;支护;基础
  文章编号:ISSN1006—656X(2014)03-0276-02
  现有建筑工程中,基坑支护是保证地下结构施工及基坑周边环境安全的主要防护工程,其主要是对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施。随着建筑技术的不断发展,支护技术也需要在安全、经济、工期等方面提出更高的要求,在实际工程中采用的支护结构型式也越来越多。因此,在施工中为了能够在基坑支护工程中采用最先进的技术,在经济合理的条件下,进一步确保基坑周边建筑物、基坑开挖深度、基坑边坡、道路和地下设施的安全,就必须要在综合考虑场地工程地质与水文地质条件、降排水条件、地下建筑的要求、施工季节、支护结构使用期限、周边环境和周边荷载等因素,因地制宜采用合理的支护形式和施工技术。下面结合浅水湾西苑配套雨水提升泵站基坑支护展开探讨。
  一、概况
  东营某小区雨水提升泵站座落于东营市某小区配套工程,工地场区西南角的绿化区域内,临近南入口的门卫室。基坑设计尺寸为13×6×4米,结构设计使用年限50年,主要是为了满足该小区住宅小区雨水收集并提升水位排向市政雨水管线等功能需求。
  在具体施工设计中,存在以下几点严苛条件:首先,地质结构主要为粉土及粉质粘土,土壤自稳定差,在外部作用力下易发生土壤液化;其次,施工过程中办公室仍需正常使用,施工作业需尽量减小对周边建筑使用的影响;此外,由于基坑开挖放坡宽度不够,基坑支护不到位,一旦实施开挖极易发生边坡坍塌,从而易影响泵站基坑施工以及办公室的正常使用。
  鉴于上述一系列复杂施工环境的限制,在结合现场地貌充分论证的前提下,我们采用基坑内支撑法,对基坑进行支护加固。在保证施工安全的同时,尽可能做到经济、便捷。希望本次特殊条件下的施工方案的创新,能够为业内其他工程提供一定的借鉴意义。
  二、施工方案
  (一)施工方案总述
  施工现场实际情况较为复杂。根据前期单体楼土建施工得知:该提升泵站基坑范围内可能存在大量原有构筑物基础;施工场地较为狭小,场地内原有建筑物距基坑边缘仅有0.3米距离;同时由于本地区水位埋深较浅,一般不超过2.5米,变幅约在0.5-2.5米之间,各土层孔隙度均较大且基本处于饱和状态,较易在基坑开挖及后续施工过程中发生坍塌。基于以上原因,决定在南北边坡采用分层垂直开挖配合基坑内支撑法进行该项深基坑作业。
  (二)施工方案详解
  由于本地区地下水位较高,需提前进行10天降水作业。降水采用轻型井点降水:首先开挖降水槽,基坑每边外探2m,挖深均1.0m。降水槽开挖完成后,沿基坑外缘每间隔1.0m插一根降水管进行降水。降水作业开始10天后开始基坑挖掘。
  由于基坑尺寸较小,采用标准1500mm长钢模板替代支撑桩,钢模板之间通过连接件进行连接,采用国标架杆及丝杠替代水平梁,对南北边坡进行内支撑作业。基坑挖掘过程采用分段分层施工。(如图一所示将施工区域划分为8个区域,土层划分为四层,按照区域1、土层①至区域1、土层④;区域2、土层①至区域2、土层④的顺序依次施工各段各层。)
  挖掘过程为当土层① 开挖完毕后开始进行内支撑作业,在基坑外壁架设钢模板,并在钢模板间安装替代水平梁的架杆。
  待钢模板及架杆安装完毕后,在钢模板内侧向下插入钢管,起支撑桩作用,钢模板接缝处钢管采用扣件与钢模板连接。
  钢管插入后为加强安全系数,在距基坑较远,土层较为稳定处,向地下打入架杆,利用扣件将基坑内作为支撑桩的钢管与架杆连接并紧固,增强支撑桩的稳定性。
  完成基坑支护作业后,开始进行提升泵站基础垫层施工,替代水平梁的架杆及丝杠在提升泵站主体浇筑完成并结束养护后进行拆除。对架杆在混凝土结构上留下的孔洞采用抗渗混凝土 进行填补。
  (三)施工注意事项
  1、深基础开挖前先进行水位观测,确保水位在基坑开挖面1.0m以下后才可进行开挖,防止开挖时出水塌方等情况;在每层开挖前进行沉降观测,对开挖进行风险预测,并派专人监测开挖过程,遇塌方、沉降突然加大等,须马上采取停止开挖,土方回填等措施防止险情加大。
  2、主要采取预防措施,也就是每天对构筑物进行观测,了解基坑施工过程对其的影响,遇沉降加大或基坑护面位移过大等情况,就立即停止施工,同时请示设计院、专家组出现场予以勘察出示加固措施。
  3、如遇路面开裂,则视开裂情况做分类处理,轻则对其缝用砂浆或混凝土进行平整,重则停止该路面使用,直至处理完毕。
  4、材料准备:开挖前准备足够优质木桩和脚手板,装土袋,以备护坡 (打桩护坡法),为防止基础出水,准备2台抽水泵,随时应急。
  5、深基坑开挖,开挖时现场设专人负责按比例放坡,严格按规范规定进行分层开挖,分层支护,确保边坡整体稳固。
  (四)突发事件风险分析和预防
  本工程基坑开挖深度为4.70~6.80m,部分区段填土层很厚,在深基坑开挖过程中,有可能出现塌陷、流砂等现象而导致支护结构位移过大、地表物沉降明显、支撑失稳等险情。为确保正常施工,预防突发事件以及某些预想不到的、不可抗拒的事件发生,事前有充足的技术措施准备、抢险物资的储备,最大程度地减少人员伤亡和经济损失,必须进行风险分析和预防。
  1、突发事件、紧急情况及风险分析
  根据本工程施工特点及复杂的地质情况,在辩识、分析评价施工中危险因素和风险的基础上,确定本工程重大危险因素是:
  (1)基坑坍塌
  (2)地基不均匀沉降或沉降过大引起地面开裂、破坏   (3)物体打击
  (4)高处坠落
  (5)机械伤害
  (6)触电
  2、突发事件及风险预防措施
  从以上风险情况的分析看,如果不采取相应有效的预防措施,不仅给基坑施工造成很大影响,而且对施工人员的安全造成威胁。
  (1)深基础开挖前先进行水位观测(设观测井),确保水位在基坑开挖面1.0m以下后才可进行开挖,防止开挖时出水塌方、管涌;在每层开挖前进行沉降观测,对开挖进行风险预测,并派专人监测开挖过程,遇塌方、沉降突然加大等,须马上采取停止开挖,土方回填等措施防止险情加大。
  (2)主要采取预防措施,也就是每天对构筑物进行观测,了解基坑施工过程对其的影响,遇沉降加大或基坑护面位移过大等情况,就立即停止施工,同时请示设计院、专家组出现场予以勘察出示加固措施。
  (3)如遇路面开裂,则视开裂情况,轻则对其缝用砂浆或混凝土进行平整,重则停止该路面使用,直至处理完毕。
  (4)材料准备:开挖前准备足够优质木桩和脚手板,装土袋,以备护坡 (打桩护坡法),为防止基础出水,准备2台抽水泵,随时应急。
  (5)进行基坑支护方案的设计并进行论证,报监理审批。
  (6)深基础开挖,开挖时现场设专人负责按比例放坡,严格按规范规定及设计要求进行分层开挖,分层支护,确保边坡整体稳固。
  (7)降雨量过大引起基坑坍塌的预防措施:
  ①基坑的周边砌筑30cm高的防淹挡墙,作为通常情况下的挡水设施;配备足够数量的草包和彩条布,紧急时对基坑周围施做围堰或用彩条布进行遮盖,防止地面水大量流入坑内或护面被严重冲刷。
  ②配备三台水泵(其中一台备用,功率0.75KW,扬程15m,流量15m3/h),用于排除基坑内积水。
  ③施工现场仓库配备足够数量的潜水泵、泥浆泵。
  ④及时获取天气信息,预先做好准备工作。
  ⑤在进行现场平面布置时,考虑适当加大明排系统的能力,并加强管理保持其畅通。
  ⑥当发生高空坠落、机械伤害时须响应预案,采取积极的措施保护伤员生命,减轻伤情,减少痛苦,最大限度地减轻所带来的伤害。 高处坠落、机械伤害急救分秒必争,立即采取止血及其他救护措施,并尽可能使伤者保持清醒,同时及早地与当地医疗部门联系,争取医务人员迅速急时赶往发生地,接替救治工作,在医务人员未接替救治前,现场救治人员不应放弃现场抢救,更不能只根据没有呼吸或脉搏擅自判断伤员死亡,放弃抢救:
  a、高处坠落、机械伤害事故发生后,立即停止现场作业活动,将伤员放置平坦的地方,现场有救护经验的人员立即对伤员按“紧急救护法——创伤急救”实施紧急救护;
  b、现场的最高负责人作为现场的救护指挥员,指挥现场救护工作,在现场的伤员得到急救的同时,立即使用手机或其他通讯设施拔打“120”电话,与救护中心联系,要求紧急救护,之后应打电话向公司质量安全办公室及其他负责人报告,保护事故现场。
  c、质量安全办公室接到报告后,问清楚救护中心地点,与救护中心取得联系,落实后勤保障工作,确保伤员能立即得到救护,不因后勤不到位而影响急救;
  d、并向公司和上级主管部门报告。
  ⑦触电急救
  发生人身触电事故时,首先尽快使触电者脱离电源,迅速急救,关键是“快”。
  根据不同的触电事故,采取不同的方法使触电者脱离电源:
  a、对于低压触电事故,可采用下列方法:
  如果触电地点附近有电源开关或插座,可立即拉开电源开关或拔下电源插头,以断开电源。
  可用有绝缘手柄的电工钳、干燥木把的铁铲等切断电源线。也可用干燥木板等绝缘物插入触电者身下,以隔断电源。
  当电线搭在触电者身上或被压在身下时,可用干燥的衣服、物套、绳索、木板、木棒等绝缘物为工具,拉开提高或挑开电线,使触电者脱离电源。切不可直接去拉触电者。
  b、对于高压触电事故,可采用下列方法:
  立即通知有关部门停电。
  带上绝缘手套,穿上绝缘靴,用相应电压等级的绝缘工具按顺序拉开开关。
  用高压绝缘杆挑开触电者身上的电线。
  脱离电源后,要及时迅速对症抢救:
  如果触电者伤势不重,神志清醒或曾一度昏迷,但已清醒过来,应使触电者安静休息,不要走动,严密观察并请医生前来诊治或送医院。
  如果触电者伤势较重,已失去知觉,但心跳和呼吸还存在,应将触电者抬至空气畅通处,解开衣服,让触电者平躺,并用软衣服垫在身下,使其头部比肩膀低,以免妨碍呼吸,如天气寒冷要注意保温,并速请医生诊治或送往医院,如果发现触电者呼吸困难,发生痉挛,应立即准备对心脏停止跳动或呼吸停止后的抢救。
  如果触电者伤势严重,呼吸停止或心脏停止或二者都已停止,应立即进行口对口人工呼吸及胸外心脏挤压法进行抢救。并请医生诊治或送往医院。
  (五)应急资源分析
  1、应急力量的组成及分布:机关有关部门负责人、项目部成员。
  2、应急设备、物资准备:现场灭火器、医疗设备、救护车辆充足,药品齐全,各施工小分队配有对讲机。
  3、上级救援机构:公司应急救援领导小组,可用的主要应急资源是救护车。
  (五)法律法规要求
  《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)、《关于特大安全事故行政责任追究的规定》第七条、第三十一条;《安全生产法》第三十条、第六十八条;《建筑工程安全管理条例》、《安全许可证条例》。
  三、方案总结
  在通常的基坑施工作业中,一般采用放坡法,在坡面固定钢丝网,并在钢丝网上喷水泥浆进行固定。常见工程多用此类护坡作业确保在挖掘过程中不出现坍塌。
  基坑内支撑一般是超高层建筑的基坑施工作业中使用的方法,即垂直下挖,在周边做止水帷幕,通过钻机反复交错开洞并灌注,使灌注混凝土在灌注洞间联通,并与土结合凝固,从而起到挡水、防边坡倒塌的效果。下挖至五米挖深时做现浇钢混支撑梁,以稳固止水帷幕,然后再继续下挖,并按此施工程序循环渐进挖掘。
  由于本方案是在特殊条件下(场地狭小、基坑距原有建筑物过近、土质差易发生塌方等)为满足雨水提升泵站施工而设计的,因而既无法按照通常放坡法挖掘,狭小的空间也不允许按照超高层基坑挖掘的内支撑施工程序做大量耗时、高昂成本的浇筑作业。权衡两种常见施工方法中的思路,本方案提出了一套可行的用钢模板代替护坡作业与止水帷幕,用丝杠与钢管代替内支撑现浇梁,既可以满足狭小环境内的施工,又可以快捷拆装,减少施工程序,压缩施工耗时。较好地做到了优化施工设计。
  由于施工环境的独特性,使得本方案不可避免地在适用范围上存在局限,因而方案整体的意义也是有限的。但对于浅水湾西苑配套工程所在地区的环境特征中的中小型深基坑支护作业,具有一定的借鉴性。
  本方案预计施工时间为七个工作日。
  参考文献:
  [1] JGJ 79-2002 建筑地基处理技术规范
  [2]GB 50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范
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