深基坑支护工程的安全施工与管理

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu_tangdanhua
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  摘要:随着我国经济社会快速的发展,对于地下空间资源的利用和开发在城市建设中已经是城市现代化的一个发展趋势,对于工程工期、造价和建筑周围环境下的高层建筑的深基坑支护工程都产生非常大的影响,所以深基坑支护工程的安全施工与管理已经成为整个社会关注的对象。本文通过对施工过程中出现的问题进行分析,以及工程施工技术和管理应用,并给出必要的解决建议。
  关键词:深基坑支护;施工工程;安全施工;管理
  中图分类号: TU71 文献标识码: A
  21世纪以来,我国高层建筑尤其是超高层建筑的数量迅速增加,解决高层建筑的深基础施工的安全问题成为整个社会关注的对象。对近年来的事故国家建设部统计中显示,坍塌事故已成为继触电、高处坠落、机具伤害和物体打击之后的第五种严重事故,因为坍塌导致死亡的人数是所有事故中的第一。对其主要原因进行分析发现,在地基的设计建筑阶段就存在着很多的问题,特别是深基坑支护工程的施工不当,设计不合理以及不完善的管理等诸多方面的问题。所以,建筑管理方必须从深基坑支护方面入手,进行深入的分析研究,找出解决的办法,从而减少坍塌事故的发生。
  一、深基坑支护施工问题的分析
  (一)、施工技术方面分析
  在施工中存在许多不确定因素,所以深基坑支护是一个动态变化的过程。比如喷锚网支护施工遇软土层、流砂,由于它的自稳性特别差一旦开挖就会坍塌,却没有采取相应的保护措施;又如施工中发现的地质情况不符合原设计的要求,但还是按照原设计施工。地质条件的多样性导致工程施工不能满足设计要求,而监测等施工实时反馈信息不正确或延误,对基坑的位移量和沉降量没有进行观测或对所测资料没有及时研究、分析,导致出现安全隐患。如某工程,基坑深12m,采用三重管高压旋喷拌桩和钻孔桩桩锚支护结构,基坑位于海边四周地质均为砂层,锚索施工使用MDL100A型猫杆钻机成孔,成孔过程中出现大量的海水和砂石,造成地面严重塌陷,工程无法正常施工;由于土层情况较差导致旋喷桩止水效果不满足条件,后来基坑开挖加深漏水涌砂现象非常严重。后经改变施工工艺和止水措施后止水问题和涌砂才得到解决,但还是造成了工程成本的大大增加和工期的延误。
  (二)、成孔过程中产生涌砂的原因及处理方法
  施工过程中MDL100A型猫杆钻机成孔使用高压水把废渣清出,成孔時海水和大量的砂涌入,导致基坑外侧3m范围内的地面出现塌陷,为确保安全施工而暂停施工。
  处理方法:根据基坑四周情况,为保证居民楼的安全,设计人员对支护方案及时修改,在北侧利用下两排锚索做成坑内斜撑支护,在西北角同时增加一道角撑支撑基坑的变形。改变三个方向的成孔方法,钻孔成孔将置放锚索改变成打入式置索,既将焊在钢管上的钢绞线用风炮打入到砂层中,在管内注入水泥浆通过钢管上的若干注浆孔进行锚固。这种修改措施基本上对涌砂进行了控制,确保了基坑四周的稳固。后期监测数据证明,基坑位移变形、自身沉降及周边道路、房屋的位移变形量、沉降都在规范的设计要求内。
  (三)、挡土墙的稳定性较差
  主要采用重力式水泥搅拌桩在浅基坑6m内的挡土墙行上,用来制作围护是非常有效的,所以,大多数施工中都会使用这种方法对深基坑进行围护。但是,必须要在考虑施工质量、周围环境和地质条件下来实施这种措施。如果没有在上述的条件允许下,则非常容易发生严重的挡土墙移位,使工程桩向中心移动,形成倾斜甚至是开裂。
  (四)、止水效果不好的原因及处理方法
  就基坑支护桩进行分析,止水效果不理想的原因主要有:1)、旋喷桩、钻孔桩有偏桩现象;2)、因砂层中含有块石等对旋喷桩的质量造成影响,导致桩体出现洞孔;3)、旋喷桩、钻孔桩有偏位情况。
  处理方法:对桩身偏桩、偏位造成漏水涌砂的位置用土进行反压后,通过单管高压旋喷桩机对损坏桩注浆进行补桩,并同时封堵透水部位。先置导水管于孔洞漏水部位,然后加入速凝剂等外加剂在水泥中进行封闭,也能有效对漏水孔进行封堵。
  (五)、施工管理中质量监控方面分析
  由于现场环境的多变性,给施工作业带来非常多的不便,因为管理人员从本质上的态度不够重视,对有效的质量监控体系上严重缺乏,从而对施工质量有非常大的影响,造成工程事故。比如:桩机摆放不正就极易产生偏桩,造成桩间分叉出现漏水点。桩位出现偏位就是现场施工人员没有按照要求测量的点位钻孔,造成钻孔桩和选喷桩搭接不好形成透水点。
  施工中随意改变设计方案,不按图施工;同时不按规范和设计要求施工;在锚喷支护中,随意减短锚杆长度;在注浆法施工中,注浆压力达不到设计要求,使锚杆抗拔力大打折扣;使用水泥、钢筋等材料不合格,造成锚拉力不够、止水无效等,都会出现质量问题;护坡桩桩径不够或插入深度不够。
  (六)、现场管理不完善
  深基坑支护设计一定要在遵循设计方案和原则的基础上来进行,一些施工单位目前尽管有一定的设计方案,但为了节省经费,在设计时就会非常粗糙,或是随意调整支护结构,降低工程造价,自行管理,对施工中的深基坑实行对外承包,造成了围护的塌陷,引起基底土降起,带来了重大损失。
  二、深基坑施工技术与管理分析
  (一)、深基坑施工技术
  1、由于诸多的不确定因存在于素深基坑施工过程中,比如地质的变化造成不能满足现实施工之前设计的支护需求,如果遇到软土层或流沙或时的喷锚网支护,稳定性就会非常差,如果不及时研究决定新的措施,开挖后会导致塌陷事故。另外,在监测等施工实时反馈信息不正确或延误,对基坑的位移量和沉降量没有进行观测或对所测资料没有及时研究、分析,并没有制定有效应急措施就对深基坑继续进行支护安装,依然按照设计的方案来进行操作,很容易导致出现安全隐患。
  2、动态监控,按图施工。深基坑支护工程主要的目的有防水、以挡土等,而设计的复合或单一挡土支护结构,有可行性和理论依据,一定要按图施工、尊重设计方案,但在实际情况下有可能与施工中的设计所依据的资料及不确定因素不一致,要求在施工中一定要根据实际的情况,对设计进行相应的调整,从而完成设计的要求目的。
  3、从施工班组长到项目经理的组成进行技术交底。充分认识施工所要达到的目的和作用与深基坑支护设计,并让参与人员都对施工的每一个环节非常熟悉,做到监督和管理的作用,严格执行有关规范,保证施工技术方案的顺利实施。
  4、深基坑内时常会有地下水,若是排水不及时,则会对支护安装的安全严重影响,如果对周围的环境因为排水会带来不利的矛盾现象,也是地下水处理过程中经常出现的现象。如果这两者不能很好地协调和处理,则极易造成事故的发生。只是临时性支护的深基坑周围支护,如果不当的围护也会导致事故的发生。锚喷锚杆支护在深基坑中,如果锚杆头悬挂重物也可能会造成支护的失效。
  5、重视信息法施工,对信息的反馈进行强化施工的管理和技术分析。深基坑支护工程其中有基坑的支护、开挖、环境和防水保护相统一的复杂系统,对系统的变化状况单靠数学力学法难以作出足够准确的预测,单凭施工经验也有一定限制。因此,充分利用好监测信息反馈分析才可以对预测系统的变化趋势进行准确的预测,在做施工设计方案时监测方案一定要一同考虑,定出监测要求和内容,做到及时整理、分析、收集有关动态性,从而为及时修改施工方案及设计方案等提供精确的数据。提高警惕于遇到险情预兆时,便于有效的采取措施。
  (二)、深基坑的施工管理分析
  深基坑的现场管理的环境复杂性非常广,如果是施工的质量监控体系不完善,或者管理人员缺乏足够的重视,也会对施工工作带来非常多的反作用,则对施工质量的影响非常严重。比如:在锚啧支护中,更改锚杆孔径和长度,灌注材料不合格或是不达标,护坡桩桩长的锚拉力不够,插入深度不够。在注浆法施工中,由于注浆的压力没有在设计要求的范围内,这样就会对锚杆的抗拔力造成严重影响等等,这些现象如果不能及时的加以控制和监管,也很容易导致大量的伤亡事故。
  三、深基坑安全施工管理建议
  (一)、施工组织设计的审定
  土方开挖的合理组织和围护结构的施工质量也是开挖成败的关键之一。合理的施工组织和良好的施工质量能够弥补设计上的很多不足,反之,错误的施工组织和低劣的施工质量会使合理的设计完全浪费,在这方面有着多不胜举的教训。施工组织也是除施工质量外不可忽视的因素,应制订相关的制度和组织在土方开挖前。开挖方必须按设计方案进行开挖,应严格在开挖过程中按照施工工序进行开工。工程实践证明,开挖的顺序直接对支护结构的位移有非常大的影响,会大大增加支护桩墙的位移,原因是不合理的施工顺序,甚至导致险情。此外,施工前要充分对各种各样的险情进行考虑,当出现险情时,使用提前预设的应急方案,来消除险情出现时,毫无准备,造成严重损失,导致工程失败。
  深基坑的施工组织设计是指导施工的非常重要有效的文件,如果不按照具体的工程目标来进行组织设计,或者设计的疏忽大意,基本上来说这种计划不具备任何指导意义。所以说,施工的管理部门要调动监理人员对施工单位设计的组织设计一定要严格的进行审核,并根据情况给予修改意见,如果有问题存在,必须督促其及时的修改完善,按照程序的需要并進行申报,批准后才可以开工。其中,监理部门审核的主要内容有以下几个方面:基坑开挖方式、施工平面图、基坑的支护、监测布置和降水措施等等。
  (二)、深基坑支护设计的管理
  直接影响到支护工程的成败的是深基坑支护的设计方案,所以,支护设计方案要遵循技术可行、安全可靠、经济合理的基本原则。国内的深基坑建设起步非常晚,相对来说支护的设计还有很多的现实问题。据资料统计显示:由于施工技术原因造成的施工事故高达43%,分析其原因主要是设计科学的引导,有相对的盲目性,荷载的取值也有很多问题,支护方案的选择不匹配,还有很多无证施工现象等等。所以,深基坑支护的设计人员在这种情况下一定要熟悉本地的水文地质状况,熟练掌握相关的专业理论知识,结合周围环境和建筑的基础上,进行有效合理的基坑支护设计。
  (三)、实现信息化施工过程管理
  在考虑诸多影响因素的前提下进行深基坑的支护设计的理论工作,但是,是否具体的可行性还必须在实践中进行检验,如施工中支护的变形情况,地质条件的相符性还需要通过管理和监测来进行。所以,投入一定的资金对于施工过程进行施工的监管才可以在施工效果上达到要求,这样也可以确保施工的安全性。在很多情况下,因为深基坑的支护失衡和移位,导致四周建筑的沉降或是倾斜,这些也都根据具体的监测来验证。而监测的结果只是在施工过程中施工单位对于很多不足或问题提供反馈信息,并迅速调整施工方案,这就是施工过程的信息化和深基坑支护中的动态设计。
  要通过施工实践来检验,支护结构设计成功与否,而施工过程中要通过监测手段对支护结构的受力与变形状态进行了解。它的重要性已为多数的施工、建设及设计单位所认可。除施工质量的原因外,一些深基坑支护工程发生坍塌事故,监测单位没有迅速的提出预警,延误了抢险的机会,也是发生事故的关键原因。
  另外,还要逐渐积累的资料,在基坑开挖监测中,以便根据本地区软土的结构特征制定出基坑支护结构沉移位移控制值。当基坑开挖过程中,位移速率或位移值达到或者超过制定参数时就必须及时预报,超过预定参数就可能会塌陷破坏。对今后的深基坑设计施工这些控制值有着相应的指导作用。
  (四)、质安方面的管理
  在施工过程中施工质安方面的管理指的是对施工材料做好检验工作。
  1、工程施工的管理需要从安全和技术入手,让一些严格负责且技术高超的人员来对施工过程中的问题进行管理,并建立安全监管服务体系,其中以项目经理为核心,签订相关的安全责任书,并明确安全职责。
  2、对于使用的材料一定要有合格证书,并送检合格才能够使用,杜绝伪劣材料使用在工程中。
  3、明示挂牌在深基坑支护施工的所有安全隐患中,对施工人员注意安全进行提醒,对于容易出现问题的地方或者一些常见的质量隐患,要制定相关的避免措施和提前预防。
  4、要做好安全意识的教育工作,不断强化施工人员的安全责任意识,树立“预防为主、安全第一”思想理念,并落到实处。
  总之,可以说深基坑支护的施工管理和设计是一个完整的整体,管理和设计共存,任何一个方面出现问题都可能会导致整个工程的失败。因此,从深基坑支护中现有的问题出发,主要表现在:现场管理不完善、挡土墙的稳定性较差、基坑周围的堆载过多造成塌方事故和在深基坑内不降水的情况下开挖土方四个方面,并分析了施工的管理和技术,然后提出了深基坑支护的施工管理与设计的实施策略,实现深基坑支护管理和设计的安全化,保证工程的质量以及顺利完成。
  参考文献
  [1].宿英安.深基坑支护工程安全施工管理[J].百科论坛,2009(01)
  [2].杨志杰.深基坑支护工程的安全施工[J].广东科技,2006(03)
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