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摘要:本文针对建筑施工基坑支护中容易出现的安全问题,从设计和施工两方面分析了深基坑工程的安全因素,根据设计与施工经验,从施工监控、应急救援、水处理、施工管理、施工资料检查等方面提出了具体的防治措施。
关键词:基坑支护,信息化工程,安全因素,防治措施
城市中的建筑密度随着城市现代化的推进而增大,高层建筑的不断兴建,市政建设不断发展,深基坑工程越来越多,与其相应的安全事故亦不断增多。因此,基坑支护不仅成为建筑施工的一个热点、难点,更是安全事故多发环节,尤其是台风、雨季降雨量较多的沿海地区、事故发生率较高的情况下,更广泛引起设计、施工、监理等部门的高度重视。下面本人对深基坑安全施工因素作粗略的分析,并提出防治措施。
1深基坑安全的因素分析
1.1设计方面
1)设计方案失误。方案选择错误:如济南某大厦工程,由于建设单位为节省费用,采取部分采用ø800悬臂灌注桩,部分采用ø150钢管悬臂桩,部分放坡方案,结果几次断桩,塌方来势凶猛,均在瞬间发生,共造成坑内土方堆积3000m³。设计计算错误:锚杆计算错误。如西安某高层建筑,由于设计时,第一道锚杆短于理论设计长度10m-15m,第二,第三道锚杆分别短于理论设计长度2m-5m,致使护壁结构迅速倒塌。2)支护桩嵌入深度不够。西安某工程基坑采用深层水泥搅拌桩作支护,嵌入深度5m,短于对管涌计算值7m,最终导致支护结构全部倒塌。3)安全系数偏小。许多基坑设计时,为单纯追求造价,而忽略许多因素,使工程的安全系数偏小。如遇雨水或少量偶然的坑边堆载,就导致基坑的失稳。4)未进行稳定验算。由很多工程事故可见,仅进行基坑支护设计或选择一个方案是不行的,还必须进行稳定验算,以确保基坑的整体及局部稳定,特别是软土地区。
1.2施工方面
1)施工工况与设计工况不一致。a.坑边地面堆载超出设计值。工人施工时通常挖出的土方堆放在坑边,坑边地面的过量堆载,同时坑边移动施工机械与运输设备、工具时,未经计算复核确定。b.支撑设置及土方开挖与设计工况不符。土方开挖过程中严重超挖,不遵守分层分段开挖原则,另外,锚索施工时未达到设计强度或未进行张拉就开始下一层土方开挖。c.支撑拆除时未按设计要求自下而上,逐层拆除。或换撑时,未用临时支撑先顶住,然后再拆除支撑。
2)施工质量较差。a.止水帷幕失效。导致止水帷幕失效的主要原因有:深层搅拌桩止水帷幕因搅拌桩垂直度出现偏差,桩之间相互搭接不到,出现开叉;或者挡土桩与桩间止水桩的垂直度均出现偏差,两者间出现开叉;砂层与岩面结合部,浆液未能足够进入,形成缝隙、孔洞;旋喷桩或摆喷桩遇地下障碍物,止水帷幕穿洞等。b.挡土结构存在质量问题。挡土桩、地下连续墙出现强度不够,或者钢筋笼的偷工减料等造成事故。c.锚索和土钉的注浆质量差。主要原因是锚索没有进行二次注浆,土钉的注浆施工没有做到精心施工。d.钢支撑固定不牢,或者支撑、围檩的节点处理质量差。
3)没有进行降排水系统。没有根据基坑开挖深度、地质条件和水文条件等进行坑内外的降水、排水设计,不坚持先设计后施工的原则。另外地面防排水措施不完善,大量雨水渗入或地下水管渗漏,从而导致土体C,值下降;基坑降水前未做止水帷幕或止水帷幕不连续、不封闭,基坑内严重渗水并引起基坑周围一定范围内土体的不均匀沉降。
4)施工方法不当或施工措施缺乏针对性。在特殊的地层中,应采取特殊的或是有针对性的施工措施。例如,在砂层中施工锚索时,成孔要求套管跟进,否则易造成涌砂和涌水,影响其他已施工的锚杆质量和周围环境的安全。
5)施工人员素质低,安全意识淡薄。施工人员对工程事故毫无所知或安全意识差,在施工时随意改变设计意图或不进行施工监测或对监测数据分析处理不力,从而造成工程事故。
6)支护结构的维护不当。严禁在土方开挖等过程中碰撞、损坏围护结构、支撑、工程桩、止水帷幕、降排水设施等,或者在锚杆头上挂重物,或者当基坑放置时间较长时没有进行定期检查、维护和修整。
7)周边环境调整不清楚,邻近水管爆裂,水压力剧增。
8)钢腰梁与斜撑连接点施工不牢靠,在支撑剪力作用下产生
滑落破坏,支护结构倒塌。
2防治措施
2.1采用信息化施工方法进行监控
由于地下工程的不确定因素很多,基坑工程要注重信息化施工,其要求对墙顶和墙后位移、墙后的土压力、墙体应力、支撑轴力和立柱位移、周围建筑和管线位移及地下水位等方面进行监测。运用数值方法分析、拟合实测数据,提出符合基坑变形特点的计算模型和设计参数,提高基坑工程设计水平;施工中通过变形预测,避免基坑垮塌和环境效应,减少基坑支护造价。通过监测手段可随时掌握基坑周边环境的變化及支护土体的稳定状态、安全程度和支护效果,为设计和施工人员提供信息。通过信息反馈体系,可及时修改支护参数,改善施工工艺,以及时调整支护措施,确保基坑工程的安全施工,预防事故发生。
2.2建立事故预防措施及事故应急救援预案
根据基坑施工的作业特点,对开挖中可能存在隐患及施工过程易发生事故的部位制订防控措施。首先,对基坑施工中的重大危险源进行辨识,确定潜在危险因素,然后制订相应的预防措施。同时,还需建立基坑事故专业应急救援预案,一旦发生基坑事故,能及时组织有效的应急救援行动,抵御事故或控制灾害蔓延,降低事故带来后果。
2.3做好降水、排水和防水工作
要重视地下水的影响,做好降水、排水和防水工作,因为不少工程事故产生的原因是由于水的影响造成塌方。对水的处理不仅是指地下水,也包括土层中滞水、地下管道渗漏水、地面无组织排水以及施工期间的雨水等。
2.4加强施工管理
1)施工单位在基坑施工前,应先对周边环境资料按设计图纸先核实,特别是地下建(构)筑物、地下管线,一旦发现与设计图纸不符,应及时通知设计单位进行设计变更。
2)由于种种原因,部分地下建(构)筑物、地下管线在基坑施工前未能查清,则在施工过程中一旦发现或发现情况与设计图不同,应及时向设计单位反映,以便及时进行设计变更,确保基坑安全。由于施工不慎引起基坑周边管线(包括给排水管、电缆线、煤气管等)破坏,是基坑工程常见的事故之一。
3)基坑土方开挖过程中,若发现实际开挖所揭露的地质条件与设计所参考的地质资料有异,则必须及时向设计单位反映,若实际地质条件比设计所参考的资料好,则可对原方案进行优化;若变差,则需进行补强。
3结语
基坑工程的施工存在诸多的不确定性因素,发生事故的概率高,这就要求深基坑工程在设计与施工方面密切联系,施工要做到严格管理,掌握各种导致事故的施工因素并准备相应的对策,以降低安全事故数量,控制事故扩大。
关键词:基坑支护,信息化工程,安全因素,防治措施
城市中的建筑密度随着城市现代化的推进而增大,高层建筑的不断兴建,市政建设不断发展,深基坑工程越来越多,与其相应的安全事故亦不断增多。因此,基坑支护不仅成为建筑施工的一个热点、难点,更是安全事故多发环节,尤其是台风、雨季降雨量较多的沿海地区、事故发生率较高的情况下,更广泛引起设计、施工、监理等部门的高度重视。下面本人对深基坑安全施工因素作粗略的分析,并提出防治措施。
1深基坑安全的因素分析
1.1设计方面
1)设计方案失误。方案选择错误:如济南某大厦工程,由于建设单位为节省费用,采取部分采用ø800悬臂灌注桩,部分采用ø150钢管悬臂桩,部分放坡方案,结果几次断桩,塌方来势凶猛,均在瞬间发生,共造成坑内土方堆积3000m³。设计计算错误:锚杆计算错误。如西安某高层建筑,由于设计时,第一道锚杆短于理论设计长度10m-15m,第二,第三道锚杆分别短于理论设计长度2m-5m,致使护壁结构迅速倒塌。2)支护桩嵌入深度不够。西安某工程基坑采用深层水泥搅拌桩作支护,嵌入深度5m,短于对管涌计算值7m,最终导致支护结构全部倒塌。3)安全系数偏小。许多基坑设计时,为单纯追求造价,而忽略许多因素,使工程的安全系数偏小。如遇雨水或少量偶然的坑边堆载,就导致基坑的失稳。4)未进行稳定验算。由很多工程事故可见,仅进行基坑支护设计或选择一个方案是不行的,还必须进行稳定验算,以确保基坑的整体及局部稳定,特别是软土地区。
1.2施工方面
1)施工工况与设计工况不一致。a.坑边地面堆载超出设计值。工人施工时通常挖出的土方堆放在坑边,坑边地面的过量堆载,同时坑边移动施工机械与运输设备、工具时,未经计算复核确定。b.支撑设置及土方开挖与设计工况不符。土方开挖过程中严重超挖,不遵守分层分段开挖原则,另外,锚索施工时未达到设计强度或未进行张拉就开始下一层土方开挖。c.支撑拆除时未按设计要求自下而上,逐层拆除。或换撑时,未用临时支撑先顶住,然后再拆除支撑。
2)施工质量较差。a.止水帷幕失效。导致止水帷幕失效的主要原因有:深层搅拌桩止水帷幕因搅拌桩垂直度出现偏差,桩之间相互搭接不到,出现开叉;或者挡土桩与桩间止水桩的垂直度均出现偏差,两者间出现开叉;砂层与岩面结合部,浆液未能足够进入,形成缝隙、孔洞;旋喷桩或摆喷桩遇地下障碍物,止水帷幕穿洞等。b.挡土结构存在质量问题。挡土桩、地下连续墙出现强度不够,或者钢筋笼的偷工减料等造成事故。c.锚索和土钉的注浆质量差。主要原因是锚索没有进行二次注浆,土钉的注浆施工没有做到精心施工。d.钢支撑固定不牢,或者支撑、围檩的节点处理质量差。
3)没有进行降排水系统。没有根据基坑开挖深度、地质条件和水文条件等进行坑内外的降水、排水设计,不坚持先设计后施工的原则。另外地面防排水措施不完善,大量雨水渗入或地下水管渗漏,从而导致土体C,值下降;基坑降水前未做止水帷幕或止水帷幕不连续、不封闭,基坑内严重渗水并引起基坑周围一定范围内土体的不均匀沉降。
4)施工方法不当或施工措施缺乏针对性。在特殊的地层中,应采取特殊的或是有针对性的施工措施。例如,在砂层中施工锚索时,成孔要求套管跟进,否则易造成涌砂和涌水,影响其他已施工的锚杆质量和周围环境的安全。
5)施工人员素质低,安全意识淡薄。施工人员对工程事故毫无所知或安全意识差,在施工时随意改变设计意图或不进行施工监测或对监测数据分析处理不力,从而造成工程事故。
6)支护结构的维护不当。严禁在土方开挖等过程中碰撞、损坏围护结构、支撑、工程桩、止水帷幕、降排水设施等,或者在锚杆头上挂重物,或者当基坑放置时间较长时没有进行定期检查、维护和修整。
7)周边环境调整不清楚,邻近水管爆裂,水压力剧增。
8)钢腰梁与斜撑连接点施工不牢靠,在支撑剪力作用下产生
滑落破坏,支护结构倒塌。
2防治措施
2.1采用信息化施工方法进行监控
由于地下工程的不确定因素很多,基坑工程要注重信息化施工,其要求对墙顶和墙后位移、墙后的土压力、墙体应力、支撑轴力和立柱位移、周围建筑和管线位移及地下水位等方面进行监测。运用数值方法分析、拟合实测数据,提出符合基坑变形特点的计算模型和设计参数,提高基坑工程设计水平;施工中通过变形预测,避免基坑垮塌和环境效应,减少基坑支护造价。通过监测手段可随时掌握基坑周边环境的變化及支护土体的稳定状态、安全程度和支护效果,为设计和施工人员提供信息。通过信息反馈体系,可及时修改支护参数,改善施工工艺,以及时调整支护措施,确保基坑工程的安全施工,预防事故发生。
2.2建立事故预防措施及事故应急救援预案
根据基坑施工的作业特点,对开挖中可能存在隐患及施工过程易发生事故的部位制订防控措施。首先,对基坑施工中的重大危险源进行辨识,确定潜在危险因素,然后制订相应的预防措施。同时,还需建立基坑事故专业应急救援预案,一旦发生基坑事故,能及时组织有效的应急救援行动,抵御事故或控制灾害蔓延,降低事故带来后果。
2.3做好降水、排水和防水工作
要重视地下水的影响,做好降水、排水和防水工作,因为不少工程事故产生的原因是由于水的影响造成塌方。对水的处理不仅是指地下水,也包括土层中滞水、地下管道渗漏水、地面无组织排水以及施工期间的雨水等。
2.4加强施工管理
1)施工单位在基坑施工前,应先对周边环境资料按设计图纸先核实,特别是地下建(构)筑物、地下管线,一旦发现与设计图纸不符,应及时通知设计单位进行设计变更。
2)由于种种原因,部分地下建(构)筑物、地下管线在基坑施工前未能查清,则在施工过程中一旦发现或发现情况与设计图不同,应及时向设计单位反映,以便及时进行设计变更,确保基坑安全。由于施工不慎引起基坑周边管线(包括给排水管、电缆线、煤气管等)破坏,是基坑工程常见的事故之一。
3)基坑土方开挖过程中,若发现实际开挖所揭露的地质条件与设计所参考的地质资料有异,则必须及时向设计单位反映,若实际地质条件比设计所参考的资料好,则可对原方案进行优化;若变差,则需进行补强。
3结语
基坑工程的施工存在诸多的不确定性因素,发生事故的概率高,这就要求深基坑工程在设计与施工方面密切联系,施工要做到严格管理,掌握各种导致事故的施工因素并准备相应的对策,以降低安全事故数量,控制事故扩大。