深基坑開挖安全性措施及應(yīng)用

1、深基坑開挖平安性舉措及應(yīng)用1引言深基坑工程是一個危險性較大的分部工程,它包括：土方開挖、降水排水、基 坑支護、止水帷幕、臨邊防護工作等內(nèi)容,且在深基坑施工過程中受水文地質(zhì)、 地下水情況、周邊環(huán)境、支護方案及施工方法的影響,很容易發(fā)生一些平安事故, 應(yīng)采取相應(yīng)舉措.本篇章首先介紹了深基坑開挖技術(shù)的主要平安舉措,并結(jié)合具體工程情況,闡述了其在新廣州站站房橋深基坑施工中的應(yīng)用.采用連續(xù)墻的圍護結(jié)構(gòu)形式、局部淤泥基底提前加固、分段開挖等多種方式 ,保證了深基坑開挖 的平安,并減少了對附近居民正常生活的影響,為今后類似基坑設(shè)計施工提供借 鑒.2深基坑開挖技術(shù)平安舉措2.1 施工前限制2.1.1 分析地質(zhì)

2、勘察報告施工前應(yīng)對工程的地質(zhì)勘察報告認真分析研究,根據(jù)挖土深度范圍內(nèi)不同土 質(zhì)的物理性能和地下水位情況特別是豐水期的水位情況,選擇相應(yīng)的土方開 挖、支護結(jié)構(gòu)及降水方案.基坑支護結(jié)構(gòu)應(yīng)進行承載水平極限狀態(tài)的計算及對基 坑周邊環(huán)境及支護結(jié)構(gòu)變形進行驗算根據(jù)基坑的實際情況,選擇確定平安、可靠 的施工方案,并組織專家組對方案進行論證評審. 針對具體工程有可能采用的幾 種支護形式并從技術(shù)上和經(jīng)濟上進行分析比擬.(1)基坑范圍內(nèi)地質(zhì)條件較差,地面以下有淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂土及較 厚的飽水砂層時,圍護結(jié)構(gòu)不宜使用人工挖孔樁.鉆孔灌注樁抗?jié)B性差 ,樁外需設(shè) 止水帷幕,止水效果不易保證.(2)地下連續(xù)墻適用

3、于復(fù)雜施工環(huán)境和多種地質(zhì)條件的基坑支護工程,其整 體性、抗?jié)B性較好,主體圍護結(jié)構(gòu)著重考慮采用地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式.(3)鋼管支撐和鋼筋混凝土支撐具有整體性好的優(yōu)點.而鋼管支撐可以施加 預(yù)加力,可以根據(jù)計算分析及監(jiān)測情況針對圍護結(jié)構(gòu)不同部位施加不同的預(yù)加力 有效限制圍護結(jié)構(gòu)的變形,且架設(shè)方便,撤除容易.對于地質(zhì)條件較差,即軟土地基 及松雜填土地基,坑邊距周圍建(構(gòu))筑物較近時,宜選擇排樁或地下連續(xù)墻支護 結(jié)構(gòu),不宜選擇土釘墻支護結(jié)構(gòu),并制定平安舉措方案.2.1.2 硬化處理基坑周圍場地基坑周圍場地范圍內(nèi)地面應(yīng)做硬化處理,布置完善的排水系統(tǒng),預(yù)防雨季大 量雨水涌入基坑,或滲透到基坑周邊的土體中,破

4、壞了邊坡土體結(jié)構(gòu),降低邊坡 土體的穩(wěn)定性.2.1.3 建立系統(tǒng)的監(jiān)控方案在深基坑開挖的施工過程中,基坑內(nèi)外的土體將由原來的靜止土壓力狀態(tài)向 被動和主動土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變,應(yīng)力狀態(tài)的改變引起土體的變形,即使采取了支護 舉措,一定數(shù)量的變形總是難以預(yù)防的1,所以基坑施工前應(yīng)做出系統(tǒng)的監(jiān)控方案.監(jiān)控方案包括監(jiān)控目的、監(jiān)控工程、監(jiān)控報警值、監(jiān)控方法及精度要求、監(jiān) 測點的布置、監(jiān)測周期、工序治理和記錄制度以及信息反響系統(tǒng)等.2.2 施工過程中的限制舉措2.2.1 測量定位與監(jiān)測限制測量定位應(yīng)保證工程的邊線、軸線、標(biāo)高等準確,同時對周邊建(構(gòu))筑物做 好監(jiān)測記錄,特別是地下水位高、需采取降水方案的基坑施工,對

5、基坑周邊進行沉 降觀測,以防過量降水造成基坑周邊出現(xiàn)沉降開裂,還應(yīng)對邊坡及支護結(jié)構(gòu)進行 監(jiān)測.對深基坑施工過程進行綜合監(jiān)測的重要性可綜述如下：(1)驗證支護結(jié)構(gòu)設(shè)計,指導(dǎo)基坑開挖和支護結(jié)構(gòu)的施工.當(dāng)前基坑支護結(jié) 構(gòu)設(shè)計水平處于半理論半經(jīng)驗的狀態(tài),土壓力計算大多采用經(jīng)典的側(cè)向土壓力公 式,與現(xiàn)場實測值相比擬有一定的差異,還沒有成熟的方法計算基坑周圍土體的 變形情況因此,在施工過程中迫切需要知道現(xiàn)場實際的應(yīng)力和變形情況,與設(shè)計時采用值進行比擬,必要時對設(shè)計方案或施工過程和方法進行修正.(2)保證基坑支護結(jié)構(gòu)和相鄰建筑物的平安.在深基坑開挖與支護工程中, 為滿足支護結(jié)構(gòu)及被支護士體的穩(wěn)定性,首先要預(yù)

6、防破壞或極限狀態(tài)發(fā)生在破壞 前,往往會在基坑側(cè)向的不同部位上出現(xiàn)較大的變形,或變形速率明顯增大.支護結(jié)構(gòu)和被支護士體的過大位移,將引起鄰近建筑物的傾斜或開裂,鄰近管道的 滲漏,有時會引發(fā)一連串災(zāi)難性的后果.如有周密的監(jiān)測限制,無疑有利于采取 應(yīng)急舉措,在很大程度上預(yù)防或減輕破壞的后果.3總結(jié)工程經(jīng)驗,為完善設(shè)計分析提供依據(jù).支護結(jié)構(gòu)的土壓力分布受支 護方式、支護結(jié)構(gòu)剛度、施工過程和被支護士類的影響,并直接與側(cè)向位移有關(guān), 往往是非常復(fù)雜的.現(xiàn)行設(shè)計分析開挖與支護監(jiān)測結(jié)果, 對于總結(jié)工程經(jīng)驗,完 善設(shè)計分析理論都十分重要,根據(jù)基坑采用信息化施工,對圍護結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測內(nèi) 容包括2-3：墻體測斜、墻頂

7、位移,墻體沉降,支撐軸力,立柱沉降,坑內(nèi)土體 回彈,坑外水位,土壓力設(shè)計要求,墻體彎矩設(shè)計要求.對周邊環(huán)境的 平安進行監(jiān)控的內(nèi)容主要包括：地表沉降,建筑物沉降,地下管線監(jiān)測等.2.2.2 施工方案的限制必須嚴格根據(jù)批準的施工方案進行組織施工,不得隨意變更.需修改變更方 案時,應(yīng)按審批后的方案進行施工.基坑坑頂邊緣不得任意堆放土方、材料及設(shè) 備,特別是有振動作用的設(shè)備,預(yù)防增加坑頂邊緣荷載作用.加大邊坡及支護結(jié)構(gòu) 的承載壓力,同時在坑頂設(shè)擋水設(shè)施,預(yù)防雨水流入基坑沖刷坡面.2.3 建立應(yīng)急救援預(yù)案深基坑工程施工因受內(nèi)部水文地質(zhì)和外部周圍環(huán)境及氣候的影響較大,具有較大的危險性和不可預(yù)見性,需對工程

8、的危險源進行評估、分析,施工單位還應(yīng)建 立和制定相應(yīng)的應(yīng)急救援預(yù)案.從公司到工程部及作業(yè)班組的應(yīng)急救援體制,在人、財、物上全面落實,工作責(zé)任層層落實到位,預(yù)防突發(fā)事故的發(fā)生,對緊急情 況做出迅速反響.一旦發(fā)生或可能發(fā)生的危及周圍建構(gòu)筑的平安、周邊沉降開 裂、基坑支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、坍塌以及雨季影響等,能快速及時起動緊急應(yīng)急準備 方案實施搶險救援,預(yù)防事故進一步開展并得到有效限制.3工程實例應(yīng)用3.1 工程概況新廣州站主要位于魚塘水網(wǎng)地帶,主要為沖 -洪積砂層、可塑狀殘積土層、 強風(fēng)化砂巖中,地下水豐富、水位高.新廣州站與地鐵站同期建設(shè),并且同時在 79軸范圍內(nèi)施工,具有施工交叉作業(yè)多、施工干擾性大

9、等特點.3.2 圍護方案圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計,不僅關(guān)系到基坑開挖及周邊保護建構(gòu)筑物的平安,而且 直接影響著土方開挖以及地下室結(jié)構(gòu)施工等施工本錢.基坑支護結(jié)構(gòu)是個系統(tǒng)工程,不僅要保證受力合理,而且要施工方便、工期節(jié)省.首先要保證平安,存在重大 平安隱患的方案實際上是沒有任何現(xiàn)實意義,而且可能帶來巨大的經(jīng)濟損失,然后 盡量節(jié)省造價,過于平安但太浪費的方案也不符合市場需求,最后考慮施工的方便 性,施工的方便性可以在施工中節(jié)省工期、降低施工造價.為保證地鐵周邊平安 及取得較好的止水效果,地鐵基坑圍護結(jié)構(gòu)采用如下列圖1 地鐵主體圍護結(jié)構(gòu)橫斷面圖：圖1圍護結(jié)構(gòu)橫斷面圖3.3 基坑開挖施工方法3.3.1 基坑開挖

10、斷面在開挖區(qū)圍護結(jié)構(gòu)以及兩端攪拌樁止水帷幕完成后,地鐵首先開挖-4.5m以上土方,然后進行基坑土石方開挖,從中間往東、西兩端分段分層開挖,每一 段從上到下分2層開挖,縱向分為4段,基坑開挖1/2橫斷面圖如圖2所示.圖2基坑開挖1/2橫斷面圖3.3.2 基坑降排水圍護結(jié)構(gòu)根本上進入到中風(fēng)化、 微風(fēng)化巖層,滲流量不大,基坑挖土施工期 內(nèi)降水考慮雨水、土層中的原有地下水及少量的坑底滲流水,以地面挖溝設(shè)集水井抽水方式抽出坑內(nèi)積水為主,限制開挖土方的含水量不致過大,影響開挖效率 和環(huán)保.開挖好后的基坑四周設(shè)置 50 X 50cm的排水溝,4個角設(shè)1.5 X 1.5cm 的集水坑,將基坑內(nèi)地表水引入其中,

11、采用大泥漿泵把基坑內(nèi)的水排至 7軸止水 帷幕外經(jīng)卸載后深1.5m的基坑內(nèi),此基坑可以作為大開挖的明排水溝截 水溝.3.3.3 土石方開挖施工方法根據(jù)基坑開挖區(qū)域的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、施工場地情況,綜合考慮工期要 求、施工總體安排等各種因素,確定施工方法,基坑開挖方法采用臺階法,臺階 寬10m.開挖方向為從開挖區(qū)中部國鐵7、9軸之間開始沿地鐵線路橫向向 兩側(cè)推進,先施工西區(qū),再施工東區(qū),每區(qū)設(shè)置 4個開挖工作面.開挖步驟分三 步進行：去除地表泥漿、流泥、表層土到-0.914m標(biāo)高；開挖一級基坑,一級 基坑國鐵承臺范圍內(nèi)底面標(biāo)高為-4.214 ,地鐵結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)底面標(biāo)高為-5.214 ;開 挖二級基

12、坑,二級基坑國鐵承臺范圍內(nèi)底面標(biāo)高為 -9.214 (-7.912 ),地鐵結(jié)構(gòu) 范圍內(nèi)底面標(biāo)高為-10.884.挖出的土方甩至一級基坑后運走.3.4 基坑開挖平安技術(shù)保證舉措本地鐵淤泥層較厚,地質(zhì)較差,且地下地層易液化,對基坑開挖施工極為不 利,在施工中須采取有效的舉措保證施工過程中的平安.3.4.1 防邊坡失穩(wěn)舉措(1)分層開挖,層間設(shè)臺階,每層開挖邊坡坡率根據(jù)地質(zhì)情況按規(guī)定放坡,保證邊坡穩(wěn)定.(2)在基坑四周及基坑內(nèi)設(shè)置完善通暢的排水系統(tǒng),保證雨季施 工時地表水的及時抽排.(3)暴雨或大雨來臨前,停止開挖,立即對邊坡進行覆 蓋防護.3.4.2 防涌水涌砂舉措(1)、及時反響的監(jiān)測信息嚴格

13、限制水泥攪拌樁擋墻變形在允許范圍內(nèi),遇 接縫等薄弱環(huán)節(jié)錯位開裂,出現(xiàn)滲水通道時,及時處理.(2)、在開挖過程中,如出現(xiàn)較大的滲漏水現(xiàn)象,那么須回填局部土方,然后 在該處對應(yīng)的圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)旋噴樁處理堵漏后開挖.(3)、開挖過程對圍護接縫等薄弱部位增強巡視,假設(shè)出現(xiàn)少量滲漏,及時處理,先堵漏后開挖,預(yù)防滲漏點擴大.3.4.3 預(yù)防可能液化的舉措(1)、基坑降水是基坑開挖的根本保證,降低開挖土層的含水量.(2)、基坑邊上不設(shè)過重堆載,大型吊機須距根本邊線一定平安距離外作業(yè).(3)、雨季施工注意預(yù)防水流入基坑,基坑邊上設(shè)截水溝,及時排走水流.(4)、及時將地面及坑內(nèi)積水排走,保持基坑底干爽.3.5 監(jiān)

14、測限制與應(yīng)急預(yù)案3.5.1 監(jiān)測基坑外圍土體裂縫基坑開挖時應(yīng)重視對周邊的巡視,如發(fā)現(xiàn)地面有裂縫出現(xiàn),應(yīng)立即用水泥砂 漿填實,并組織各方分析出現(xiàn)裂縫的原因.3.5.2 監(jiān)測樁裂縫由于混凝土的抗拉強度較低,樁一般都是帶裂縫工作的,這屬于正常的現(xiàn)象. 但須增強觀測,隨著樁變形加大,裂縫不斷開展,如出現(xiàn)橫向的滲漬,此時須引 起高度的警惕,并及時分析原因,及時采取舉措.3.5.3 應(yīng)急預(yù)案本基坑開挖場地的水文地質(zhì)條件相對較差,開挖面積大,深度深挖,開挖時周 圍的動水壓力和土壓力會相對增大,可能引發(fā)基坑涌水、涌砂事故.基坑開挖的 過程中,出現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)樁與樁之間涌水涌砂現(xiàn)象,其預(yù)案為：準備一定數(shù)量的沙包；預(yù)

15、備高壓旋噴設(shè)備1套；萬一出現(xiàn)較大滲漏,首先停止開挖,采用沙包反壓滲漏點,預(yù)防滲漏擴大.然后在圍護樁滲漏點外側(cè)再施作三根小600旋噴樁堵截 滲漏視具體情況而定見圖3.圖3樁間防滲堵漏示意圖4結(jié)語基坑工程是一個大的系統(tǒng)工程,它的施工過程包括圍護施工、加固、降水、 開挖、支撐等眾多的施工工藝,而基坑變形伴隨著基坑施工的全過程深基坑工程 施工因受各種因素影響較大,較容易出現(xiàn)平安事故隱患,嚴重的還會影響到工程 質(zhì)量.因此,深基坑工程施工要根據(jù)其特點,了解和掌握一切不利因素,重視容 易發(fā)生平安事故的管涌、坍塌、開裂沉降、滑移、大暴雨等因素 ,采取相應(yīng)的預(yù) 防舉措,制定切實可行、平安、合理施工方案和方法,嚴

16、格根據(jù)標(biāo)準要求施工. 如在施工過程中對各個環(huán)節(jié)增強監(jiān)測、檢查并采取有效的預(yù)防限制舉措,能保證 深基坑工程施工的平安.深基坑平安防護舉措工程部在工程經(jīng)理的領(lǐng)導(dǎo)下,平安員具體全負責(zé)平安技術(shù)舉措的制定和監(jiān)督治理.建立交通平安、施工平安和文明平安的綜合性治理小組,工程經(jīng)理負責(zé)人,平安員任平安生產(chǎn)技術(shù)負責(zé)人.1、建立交通平安、施工平安和文明平安的綜合性治理小組,工程經(jīng)理任負責(zé)人,平安工程師任平安生產(chǎn)技術(shù)負責(zé)人.2、做好掛牌施工,將工程名稱、工程規(guī)模、施工期限、各級負責(zé)人及工程示意圖公布于眾,接受社會監(jiān)督.3、在溝槽開挖前,探明地下管線走向標(biāo)高,并開挖樣洞,插上紅旗,施工中隨時監(jiān)測, 并加以保護4、在道口

17、和溝槽周圍設(shè)置平安封閉平安護欄,設(shè)紅燈示警,并派專人監(jiān)護和指揮過往車輛.5、根據(jù)土質(zhì)情況做好溝槽放坡、降水和支護工作,溝槽旁邊不得堆放建筑材料,并預(yù)防車輛振動引起土壁坍塌,施工人員不得擅自更改施工設(shè)計.6、機械挖運土方,應(yīng)有專人指揮運行,溝槽內(nèi)修坡清底人員與鏟斗保持一定距離.7、施工工期間,所有工作人員應(yīng)佩帶標(biāo)牌,戴平安帽進入現(xiàn)場.8、增強現(xiàn)場電器平安治理,所有線路按規(guī)定架設(shè),所有電器均設(shè)漏電保護器.9、增強現(xiàn)場防火平安治理,在堆放易燃材料和重點倉庫設(shè)置滅火器材.平安作業(yè)考前須知：1、起重指揮應(yīng)由技術(shù)熟練,懂得起重機機械性能的人員擔(dān)任.指揮時應(yīng)站在能夠照顧到全面工作的地點,所發(fā)信號應(yīng)事先統(tǒng)一.

18、2、所有人員嚴禁在起重臂和吊起的重物下面停留或行走.3、吊裝管道時,嚴禁在扒桿回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)停留.4、吊裝過程中,不得站在管道兩側(cè)操作,以防發(fā)生傷人事故.5、開挖基坑的泥土應(yīng)堆放在坑邊一米以外,并且高度不得超過1.5米.6、梯子不得缺檔,不得墊高使用.梯子橫檔間距30厘米為宜.使用時上端扎牢,下端應(yīng)采取防滑舉措.如需接長使用,應(yīng)綁扎牢固.7、下雨之前對邊坡上口做好地面水收集阻擋舉措,以免地表水沖刷導(dǎo)致基坑邊坡垮塌.土方開挖注意哪些問題1軸線樁、龍門板或水平樁有無位移;2坑邊堆土高度、位置與范圍、以及建材堆放;3 土壁、坑底滲水現(xiàn)象;4地表水、雨水沖刷情況;5周邊地面有無裂縫;6有無塌方;7 土質(zhì)異

19、常、局部土質(zhì)松軟、古墓、古井、局部障礙物;8施工進度;9有無超挖工程量超預(yù)算等待;10施工平安如下層掏洞開挖、挖土機下作業(yè)等.深基坑支護深基坑支護是指為保證地下 結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的 平安,對深基坑 側(cè)壁及周邊環(huán)境 采用的支擋、加固與保護的 舉措.I檢查要點根據(jù)目前的形勢深基坑工程施工事故頻發(fā),而且事故一旦發(fā)生, 極易造成群死群傷, 后果相當(dāng)嚴重,究其原因,主要是施工方案 及施工過程中各種平安預(yù)控舉措不到位.根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定要求,深基坑工程施工必須編制監(jiān)理細那么,明確深基坑工程的技術(shù)要求和 施工現(xiàn)場的檢查要點.1、深基坑圍護必須根據(jù)設(shè)計要求,深度及現(xiàn)場環(huán)境工程進度來確定施工方案,紡制后經(jīng)單

20、位總工程師審批,并報 總監(jiān)理工程師 審批,符合標(biāo)準及法律法規(guī)要求才能施工.2、深基坑施工必須解決 地下水位,一般采用經(jīng)型井點抽水, 使地下水位降到基坑底 1. 0米以下,須有專人負責(zé) 24小時,值班抽水,并應(yīng)做好抽水記錄,當(dāng)采取明溝排水時,施工 期間不得間斷排水,當(dāng)構(gòu)筑物未具備抗浮條件時,嚴禁停止排水.3、深基坑土方開挖時,多臺挖土機之間間距應(yīng)大于10m,挖土由上而下,逐層進行,不得深挖.4、深基坑上下應(yīng)挖好階梯或支撐靠梯,禁止踩踏支撐上下作業(yè),坑四周應(yīng)設(shè)置平安欄 桿.5、人工吊運土方時應(yīng)檢查起吊工具,工具是否牢靠,吊斗下面不得站人.6、在深基坑邊上側(cè)堆放材料及移動施工機械時,應(yīng)與挖土邊緣保持一定距離,當(dāng)質(zhì)良好時,應(yīng)離開0.8米以外,高度不得超過 1.5米.7、雨季施工,坑四周地面水必須設(shè)排水舉措,預(yù)防雨水及地面水流入深基坑,雨季開 挖土方應(yīng)在基坑標(biāo)高以上留15 - 30cm泥土,待天晴后再開挖.8、深基坑回填土要四周對稱回填,不能一邊填滿后延伸,并做好分層夯實.9、深基坑施工中,現(xiàn)場 工程技術(shù)人員 要堅持跟班作業(yè),及時解決施工中出現(xiàn)的平安、 質(zhì)量問題,保證每道工序在平安保證的前提下才能