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摘要:建筑工程项目的基坑支护施工,其不仅是一项繁杂而又系统的分项工程,同时也涵盖了水力学、结构力学、土方工程等多个专业的知识与技巧,若要有效保证具体施工的质量合格、安全生产,就必须加强对施工现场的安全管理,本文分析了施工现场基坑存在的安全问题及安全工作,并以实例加以分析。
关键词:基坑支护;安全管理;管理措施
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:
一、施工现场基坑存在的安全问题
深基坑工程项目越来越多,基坑开挖深度也越来越深。由于基坑周边地面建筑和地下设施密集,且地质条件复杂多变,深基坑支护的难度也越来越大,造成经济损失和不良社会影响。在基坑施工过程中,施工现场基坑的安全管理工作占有很重要的地位,因此如何加强基坑施工现场的安全管理,减少基坑坍塌事故的发生,是保证施工安全的重要环节,但从施工现场的检查情况看,距规范的要求相差甚远,不规范的地方还很多,不安全的因素随处可见。究其原因主要是:客观上施工现场的基坑施工是一项技术性很强,实施难度较大的项目,它存在环境差,地质资料复杂,危险性大等因素。同时有的项目施工管理人员素质差,安全意识淡薄,专业技术人员缺乏;施工组织设计(方案)编写没有指导性和针对性,方案不全面,不能有效的指导施工;施工现场作业人员违章作业,对基坑进行超挖或乱挖;现场对基坑的沉降和位移及周围的环境情况没有及时的去做观测或者对观测工作马虎应付,胡乱填写观测数据,从而给基坑施工的安全带来了很大的隐患。
二、深基坑施工的安全工作
1、重視地质勘探
应高度重视前期地质勘探,周边环境的调查工作。对于工程地质条件,水文地质条件,周边建、构筑物基础形式,地下管线,人防,地铁工程,交通流量等相关资料应翔实、全面。审查地勘资料是否满足基坑支护设计需要。如不满足,则应补充或详勘。
2、进行基坑支护设计审查
审查基坑支护设计的类型是否适应该工程所处地质、水文条件及相关环境要求。基坑围护结构采用类型大体有板桩式、柱列式、地下连续墙、自立式水泥土挡墙、组合式、沉井(箱)法几种。支撑结构可分为内支撑和外拉锚两类或混合式。如采用外拉锚,在局部加内支撑。内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统;外拉锚有拉锚和土锚两种型式。支撑结构体系包括围檩、支撑、立柱及其他附属构件。在软弱地层的基坑工程中,支撑结构承受围护墙所传递的水、土压力。在地质条件较好的有锚固力的地层中,可采用土锚和拉锚,但应加强施工过程中的旁站监理。防止因地质条件出现异常使锚索(杆)降低或失去锚固力。由于拉锚结构有以上隐患。故不如内支撑结构稳妥。但内支撑也存在安、拆工程量大,对基坑内地下主体结构施工有一定影响,所以应综合各种因素分别采用。
3、施工的质量监督
在施工过程中,应坚持旁站监理,严把质量关。严格按设计图纸和相关规范要求进行监督。如钻(冲)孔桩应检查钻机地基是否坚实、平稳,钻杆垂直度、钻进深度、护壁、孔底清渣是否满足要求,钢筋笼制作、安装是否符合设计。应区分桩底是以承载力还是桩长控制。浇筑混凝土的标号,坍落度,防止钢筋笼上浮,缩颈,断桩措施是否齐全有效。成桩后按规定进行检测。原材料的使用前检验、试验。对采用水泥搅拌桩或高压旋喷桩作止水帷幕的,应重点检查钻进深度,水泥用量,搅拌提升次数,水灰比等相关参数,以保证帷幕外地下水不渗入基坑内。对采用拉森钢板桩止水的,应检查其长度,啮合严密,钢板无孔洞,无锈蚀,强度符合要求。
支撑采用拉锚结构的,应严格控制钻孔深度,锚索(杆)拉力检测应符合设计及规范要求。每束钢丝断丝不得超过一根,锚孔内钢丝束应满足设计要求。锚固段与自由段应严格控制。注浆水灰比,水泥浆标号,注浆压力,试块留置均应符合要求。锚索(杆)体按规定张拉并经有关部门检测合格。采用内支撑结构的,钢管和型钢应重点检查材料品种,壁厚,截面是否满足设计要求。安装时,各种紧固件应试验合格,按设计埋设测力计,钢筋混凝土梁钢筋制安,截面满足要求。
4、基坑开挖设计与监测
基坑开挖应严格按设计要求进行,开挖前施工单位应编制专项施工方案,监理单位应严格审核。做好排、降水措施。分层开挖,严禁超挖。每开挖至有支撑结构标高部位后,应做好支撑并满足要求后方可继续开挖,开挖过程中应注意多台机械同时作业的安全生产措施。开挖至设计标高基底以上200mm~300mm时,应转为人工开挖修整,并尽快浇筑垫层,防止地基渗水降低承载力。
监测;基坑开挖前,应对周边地面,建、构筑物原状进行标高、坐标测量,对围护结构的位移测控点,倾斜测控点,地下水位标高实测,并全部记录存档。开挖过程中,应随时监测,发现异常情况立即停止开挖,查明原因采取可靠措施后方可继续开挖。监测时,应及时核对警戒值和报警值,达到或即将达到报警时,要加密观测并及时报告。基坑监测应持续至基础施工结束。
5 、降水排水及止水问题
在基坑开挖,降水排水及止水(以下简称水处理) 对工程的安全与经济有重大影响,多数基坑工程事故与水都有直接或间接的关系。水处理的主要目的是:1) 在基坑开挖过程中,坑内保持干燥,使土方工程得以顺利进行;2) 防止坑底出现流土(流砂) 及坑底土泡水软化,降低强度;3) 坑外土层降水后减少对围护桩墙的水压力,提高支护稳定性;4) 降水或止水可防止坑外土粒流失,引起地面沉降而影响邻近建筑安全。对于不同的地基土层和具体工程,以上4 点中各点的重要性有所不同。
三、实例分析
1、工程概况
某基坑工程拟建场地位于某县城广场东南侧,北临一回迁楼,距离基坑边缘9m;东临两幢6层与9层大楼,最近距离5.5m;南临马路,距离基坑11.5m,其地下铺设城市排水管道;西临马路,距场地7m,其地下铺设光缆线路。基坑深度约为5.5米,整个场地东西长97m,南北宽77m。
据该场地的《工程地质勘察报告》,拟建场地地形平坦,其地貌单元为汾河冲洪积平原与西山洪积扇交错地带。在本次勘探深度内地基土的岩性主要为粉土、粉质粘土、粉细砂和砾砂。现自上而下简述如下:
第①层杂填土:结构松散,土质不均匀,工程性能不良。平均厚度3.15m。
第②层素填土:褐黄色,土质多为粉土,工程性能不良。压缩模量为5.62MPa,平均厚度4.75m。
第③层粉质粘土与粉土层:很湿。饱和,粉土与粉质粘土分布均不连续。压缩模量为4.38MPa,厚度平均2.20m。
第④层细砂:黄褐色,饱和,稍密,具中等压缩性。平均厚度1.70m。
第⑤层粉质粘土:黄褐色,可塑状态,压缩模量为5.12MPa,平均厚度4.15m。
第⑥层粉质粘土与粉细砂:分为两个亚层。压缩模量为7.09MPa,总厚度为9.70m。
第⑦层粉质粘土与粉土层:黄褐色。压缩模量为7.26MPa,平均厚度0.65m。
本次勘察深度内见到的地下水静水位标高为地下0.4m-1.5m,上部为潜水,下部为微承压水,地下水主要由大气降水及侧向径流补给。
基坑支护方案的设计包括对周围土体的支护设计、止水帷幕的设计、基坑内降水的设计。根据现场的具体情况,支护采用钢筋混凝土灌注桩、格栅搅拌桩、土钉的不同方式:止水帷幕为双排相互咬合的搅拌桩:降水采用基坑内部设置降水井,周边设置回灌、观测井的方式。
施工过程中,由于种种原因,甲方及施工单位对原设计进行了多处修改,主要问题是:(1)止水帷幕未穿透第四层的细砂层;(2)降水井打得太深,穿透了第四层;(3)灌注桩的长度减少了一部分。(4)搅拌桩格栅顶部的连接混凝土板全部取消。而这些修改均未与相关设计部门联系,为后续工作埋下了隐患。
2、基坑开挖出现的问题及处理措施
2.1开挖出现的情况及紧急措施
基坑开挖时,先沿周边开挖宽约3m的坑,以检验搅拌桩质量。结果开挖约2.5m深时,北、西两侧已在周围出现裂缝。裂缝是先窄后宽,随着开挖深度的增加,最宽达10cm。周边楼房普遍有下沉迹象。在周边20m-30m范围内还有1-2cm的裂缝存在。最终基坑开挖深度达6.9m,已超挖原设计达1.4m。现场水平位移观测资料见表1。
为此采取如下的紧急措施:①周边卸土1m厚;②在东西两侧的灌注桩下2.5m处,设置一道预应力锚索,以保护其后的重要建筑物:③北面的原设计格栅顶部的混凝土顶板要重新增加:④降水、回落要严密监视:⑤加强基坑周边竖向沉降、水平位移观测。
2.2原因分析
(1)开挖到2.5m深时,周围就出现裂缝,这与施工顺序有一定关系。施工顺序一般是应先挖内部,周边预留一定宽度的土层,待支护结构稳定后,再处理周边的土体。
(2)基坑外20-30m处的裂缝,明显是由于抽取周围的水系引起的,特别是地面之下第四层的细砂层处,由于降水井已打通此处,而止水帷幕未隔离此位置,故引起周边大范围裂缝。这是由于甲方协调不一致,使支护、降水不协调所导致的情况。
(3)原设计基坑深为5.5m,由于上部结构设计的变化,最后却成为6.9m,引起超挖。导致出现了一些问题。
(4)灌注桩支护后面出现裂缝是由于其长度减少、嵌固深度不够所造成的,故增加预应力锚索以限制水平位移的变化,保护其后的建筑物。
3、结论与启示
基坑支护本身就是一项临时措施,具有风险性。在这样的条件下,无科学依据随意变更原设计方案,且与设计单位不进行沟通,这是非常危险的行为。另外,施工单位在施工前一定要制定相应的紧急预案,以防不测。只有建设方、设计方、施工方、监理方相互配合,共同协商,才能保证基坑工程的顺利实施与完成,保证基坑支护的安全性、经济性。
参考文献:
[1]建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)[M].北京:中国建筑工業出版社,1999.
[2]王步云.土钉墙设计[J].岩土工程技术,1997,(4):30-41.
[3]段启伟.土钉支护在某基坑工程中的应用[J].山西建筑,2007,33(3):78-79.
[4]桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册,北京:中国建筑工业出版社,1995.
[5]基础工程施工手册编写组.基础工程施工手册.北京:中国计划出版社,1996.
关键词:基坑支护;安全管理;管理措施
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:
一、施工现场基坑存在的安全问题
深基坑工程项目越来越多,基坑开挖深度也越来越深。由于基坑周边地面建筑和地下设施密集,且地质条件复杂多变,深基坑支护的难度也越来越大,造成经济损失和不良社会影响。在基坑施工过程中,施工现场基坑的安全管理工作占有很重要的地位,因此如何加强基坑施工现场的安全管理,减少基坑坍塌事故的发生,是保证施工安全的重要环节,但从施工现场的检查情况看,距规范的要求相差甚远,不规范的地方还很多,不安全的因素随处可见。究其原因主要是:客观上施工现场的基坑施工是一项技术性很强,实施难度较大的项目,它存在环境差,地质资料复杂,危险性大等因素。同时有的项目施工管理人员素质差,安全意识淡薄,专业技术人员缺乏;施工组织设计(方案)编写没有指导性和针对性,方案不全面,不能有效的指导施工;施工现场作业人员违章作业,对基坑进行超挖或乱挖;现场对基坑的沉降和位移及周围的环境情况没有及时的去做观测或者对观测工作马虎应付,胡乱填写观测数据,从而给基坑施工的安全带来了很大的隐患。
二、深基坑施工的安全工作
1、重視地质勘探
应高度重视前期地质勘探,周边环境的调查工作。对于工程地质条件,水文地质条件,周边建、构筑物基础形式,地下管线,人防,地铁工程,交通流量等相关资料应翔实、全面。审查地勘资料是否满足基坑支护设计需要。如不满足,则应补充或详勘。
2、进行基坑支护设计审查
审查基坑支护设计的类型是否适应该工程所处地质、水文条件及相关环境要求。基坑围护结构采用类型大体有板桩式、柱列式、地下连续墙、自立式水泥土挡墙、组合式、沉井(箱)法几种。支撑结构可分为内支撑和外拉锚两类或混合式。如采用外拉锚,在局部加内支撑。内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统;外拉锚有拉锚和土锚两种型式。支撑结构体系包括围檩、支撑、立柱及其他附属构件。在软弱地层的基坑工程中,支撑结构承受围护墙所传递的水、土压力。在地质条件较好的有锚固力的地层中,可采用土锚和拉锚,但应加强施工过程中的旁站监理。防止因地质条件出现异常使锚索(杆)降低或失去锚固力。由于拉锚结构有以上隐患。故不如内支撑结构稳妥。但内支撑也存在安、拆工程量大,对基坑内地下主体结构施工有一定影响,所以应综合各种因素分别采用。
3、施工的质量监督
在施工过程中,应坚持旁站监理,严把质量关。严格按设计图纸和相关规范要求进行监督。如钻(冲)孔桩应检查钻机地基是否坚实、平稳,钻杆垂直度、钻进深度、护壁、孔底清渣是否满足要求,钢筋笼制作、安装是否符合设计。应区分桩底是以承载力还是桩长控制。浇筑混凝土的标号,坍落度,防止钢筋笼上浮,缩颈,断桩措施是否齐全有效。成桩后按规定进行检测。原材料的使用前检验、试验。对采用水泥搅拌桩或高压旋喷桩作止水帷幕的,应重点检查钻进深度,水泥用量,搅拌提升次数,水灰比等相关参数,以保证帷幕外地下水不渗入基坑内。对采用拉森钢板桩止水的,应检查其长度,啮合严密,钢板无孔洞,无锈蚀,强度符合要求。
支撑采用拉锚结构的,应严格控制钻孔深度,锚索(杆)拉力检测应符合设计及规范要求。每束钢丝断丝不得超过一根,锚孔内钢丝束应满足设计要求。锚固段与自由段应严格控制。注浆水灰比,水泥浆标号,注浆压力,试块留置均应符合要求。锚索(杆)体按规定张拉并经有关部门检测合格。采用内支撑结构的,钢管和型钢应重点检查材料品种,壁厚,截面是否满足设计要求。安装时,各种紧固件应试验合格,按设计埋设测力计,钢筋混凝土梁钢筋制安,截面满足要求。
4、基坑开挖设计与监测
基坑开挖应严格按设计要求进行,开挖前施工单位应编制专项施工方案,监理单位应严格审核。做好排、降水措施。分层开挖,严禁超挖。每开挖至有支撑结构标高部位后,应做好支撑并满足要求后方可继续开挖,开挖过程中应注意多台机械同时作业的安全生产措施。开挖至设计标高基底以上200mm~300mm时,应转为人工开挖修整,并尽快浇筑垫层,防止地基渗水降低承载力。
监测;基坑开挖前,应对周边地面,建、构筑物原状进行标高、坐标测量,对围护结构的位移测控点,倾斜测控点,地下水位标高实测,并全部记录存档。开挖过程中,应随时监测,发现异常情况立即停止开挖,查明原因采取可靠措施后方可继续开挖。监测时,应及时核对警戒值和报警值,达到或即将达到报警时,要加密观测并及时报告。基坑监测应持续至基础施工结束。
5 、降水排水及止水问题
在基坑开挖,降水排水及止水(以下简称水处理) 对工程的安全与经济有重大影响,多数基坑工程事故与水都有直接或间接的关系。水处理的主要目的是:1) 在基坑开挖过程中,坑内保持干燥,使土方工程得以顺利进行;2) 防止坑底出现流土(流砂) 及坑底土泡水软化,降低强度;3) 坑外土层降水后减少对围护桩墙的水压力,提高支护稳定性;4) 降水或止水可防止坑外土粒流失,引起地面沉降而影响邻近建筑安全。对于不同的地基土层和具体工程,以上4 点中各点的重要性有所不同。
三、实例分析
1、工程概况
某基坑工程拟建场地位于某县城广场东南侧,北临一回迁楼,距离基坑边缘9m;东临两幢6层与9层大楼,最近距离5.5m;南临马路,距离基坑11.5m,其地下铺设城市排水管道;西临马路,距场地7m,其地下铺设光缆线路。基坑深度约为5.5米,整个场地东西长97m,南北宽77m。
据该场地的《工程地质勘察报告》,拟建场地地形平坦,其地貌单元为汾河冲洪积平原与西山洪积扇交错地带。在本次勘探深度内地基土的岩性主要为粉土、粉质粘土、粉细砂和砾砂。现自上而下简述如下:
第①层杂填土:结构松散,土质不均匀,工程性能不良。平均厚度3.15m。
第②层素填土:褐黄色,土质多为粉土,工程性能不良。压缩模量为5.62MPa,平均厚度4.75m。
第③层粉质粘土与粉土层:很湿。饱和,粉土与粉质粘土分布均不连续。压缩模量为4.38MPa,厚度平均2.20m。
第④层细砂:黄褐色,饱和,稍密,具中等压缩性。平均厚度1.70m。
第⑤层粉质粘土:黄褐色,可塑状态,压缩模量为5.12MPa,平均厚度4.15m。
第⑥层粉质粘土与粉细砂:分为两个亚层。压缩模量为7.09MPa,总厚度为9.70m。
第⑦层粉质粘土与粉土层:黄褐色。压缩模量为7.26MPa,平均厚度0.65m。
本次勘察深度内见到的地下水静水位标高为地下0.4m-1.5m,上部为潜水,下部为微承压水,地下水主要由大气降水及侧向径流补给。
基坑支护方案的设计包括对周围土体的支护设计、止水帷幕的设计、基坑内降水的设计。根据现场的具体情况,支护采用钢筋混凝土灌注桩、格栅搅拌桩、土钉的不同方式:止水帷幕为双排相互咬合的搅拌桩:降水采用基坑内部设置降水井,周边设置回灌、观测井的方式。
施工过程中,由于种种原因,甲方及施工单位对原设计进行了多处修改,主要问题是:(1)止水帷幕未穿透第四层的细砂层;(2)降水井打得太深,穿透了第四层;(3)灌注桩的长度减少了一部分。(4)搅拌桩格栅顶部的连接混凝土板全部取消。而这些修改均未与相关设计部门联系,为后续工作埋下了隐患。
2、基坑开挖出现的问题及处理措施
2.1开挖出现的情况及紧急措施
基坑开挖时,先沿周边开挖宽约3m的坑,以检验搅拌桩质量。结果开挖约2.5m深时,北、西两侧已在周围出现裂缝。裂缝是先窄后宽,随着开挖深度的增加,最宽达10cm。周边楼房普遍有下沉迹象。在周边20m-30m范围内还有1-2cm的裂缝存在。最终基坑开挖深度达6.9m,已超挖原设计达1.4m。现场水平位移观测资料见表1。
为此采取如下的紧急措施:①周边卸土1m厚;②在东西两侧的灌注桩下2.5m处,设置一道预应力锚索,以保护其后的重要建筑物:③北面的原设计格栅顶部的混凝土顶板要重新增加:④降水、回落要严密监视:⑤加强基坑周边竖向沉降、水平位移观测。
2.2原因分析
(1)开挖到2.5m深时,周围就出现裂缝,这与施工顺序有一定关系。施工顺序一般是应先挖内部,周边预留一定宽度的土层,待支护结构稳定后,再处理周边的土体。
(2)基坑外20-30m处的裂缝,明显是由于抽取周围的水系引起的,特别是地面之下第四层的细砂层处,由于降水井已打通此处,而止水帷幕未隔离此位置,故引起周边大范围裂缝。这是由于甲方协调不一致,使支护、降水不协调所导致的情况。
(3)原设计基坑深为5.5m,由于上部结构设计的变化,最后却成为6.9m,引起超挖。导致出现了一些问题。
(4)灌注桩支护后面出现裂缝是由于其长度减少、嵌固深度不够所造成的,故增加预应力锚索以限制水平位移的变化,保护其后的建筑物。
3、结论与启示
基坑支护本身就是一项临时措施,具有风险性。在这样的条件下,无科学依据随意变更原设计方案,且与设计单位不进行沟通,这是非常危险的行为。另外,施工单位在施工前一定要制定相应的紧急预案,以防不测。只有建设方、设计方、施工方、监理方相互配合,共同协商,才能保证基坑工程的顺利实施与完成,保证基坑支护的安全性、经济性。
参考文献:
[1]建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)[M].北京:中国建筑工業出版社,1999.
[2]王步云.土钉墙设计[J].岩土工程技术,1997,(4):30-41.
[3]段启伟.土钉支护在某基坑工程中的应用[J].山西建筑,2007,33(3):78-79.
[4]桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册,北京:中国建筑工业出版社,1995.
[5]基础工程施工手册编写组.基础工程施工手册.北京:中国计划出版社,1996.