深基坑開挖及安全控制

文｜廣東省建筑工程機械施工有限公司 吳振江

前言

隨著我國城市化建設的快速發展，使得高層建筑、各類地下空間綜合體建設的規模不斷擴大，這就使得基坑工程的規模也不斷擴大，逐漸向著深基坑施工的方向發展，以往，不少地區認為深基坑是深度<5m但周圍環境或地質條件復雜以及開挖深度≥5m的基坑，但是隨著近年來，工程界達成的共識，工程界將開挖深度≥1.5m的基坑統稱為深基坑工程，深基坑是建筑物建設的基礎，其施工質量的好壞與建筑物建設的穩定性和耐久性具有直接的影響關系，但是，隨著基坑施工環境的日益復雜以及基坑開挖深度越來越深，再加之其在開挖施工過程中易受到基坑土體中含水量、氣候、風以及基坑土方邊附近堆放荷載等因素的影響，常易發生基坑支護變形或結構不穩等問題，進而難以保證基工程的質量與安全，為此，在深基坑開挖施工中，需采用有效的安全控制措施，才能保證開挖施工的安全、順利進行。

1.工程概況

葵涌街道保障性住房工程基坑支護底面積約為 12412.04m2，基坑支護面積約為12863.470m2。擬建建筑物7棟18層住宅，設一層地下層?；又荛L約470.56m，基坑開挖深度9.05—10.20 m，基坑安全等級為二級。

本工程承包范圍包括：本基坑支護設計圖紙范圍內的基坑支護及土方挖運?；又ёo包含多個分項工程：灌注樁、三管高壓旋噴樁、腰梁、冠梁、預應力錨索、內支撐、土釘、掛網噴射砼等。（見圖1）。

在上述工程施工過程中，我們充分對深基坑開挖影響因素進行分析，制定了相應的安全控制措施，取得了良好的施工效果。

2.深基坑開挖過程中影響基坑穩定性的因素分析

深基坑開挖后常會出現基坑滑動失穩現象，造成這種現象的根本原因在于基坑土的抗剪強度小于邊坡土體中的剪應力，而土的抗剪強度是由其內摩阻力和內聚力構成，為此影響土體中內摩阻力和內聚力的因素也會對土方邊坡的穩定性造成一定的影響。在實際開挖過程中，影響土體中剪應力的常見因素有含水量、氣候、風以及基坑土方邊附近堆放荷載等，土層中含水量過高，受水分的浸潤作用會導致土體的內摩擦力降低和增大土體自重，這樣便易導致土體產生裂縫；氣候、風等因素會影響土質的疏松程度，進而使土體的抗剪強度降低；土方邊附近堆放荷載會促進土體內的剪應力增大，可見影響深基坑開挖穩定性的因素有多種，為此，在進行深基坑開挖時就必須依據各影響因素采取有效的安全控制措施。

3.深基坑開挖過程中的安全控制措施

3.1 合理控制土體內含水量

圖1 基坑設計平面布置圖

造成深基坑失穩的重要危險因素為土體內含水量過高，為此，在進行深基坑開挖前，需做好基坑工程土體內的含水量檢測，為對坑內土體進行疏干加固，還需進行有效的降水處理，基坑降水可采用兩種方法進行，一是采用井點降水，沿基坑中心及四周“田”字分布真空泵機進行抽水，并根據降水管平面布置圖測放井位，使基坑內的降水量低于8.4m。二是進行集中降水，在基坑坡頂(坡度0.2%)排水結合場地四周砌筑排水溝渠，并將其與市場排水系統連接，然后將臨時沉井及排水溝設置在基坑內，進行集中排水，以促進土體的抗剪強度達到最大。在實際開挖的過程中，還需將排水溝設置在基坑邊界四周地面，以防止滲水、漏水進入深基坑內。

3.2 遵循時空效應原則進行深基坑開挖

處理好基坑土體含水量后，為保證基坑開挖施工的安全實施，還需詳細的調查和了解基坑周圍建筑物、道路以及地下管線情況，以避免其對基坑開挖造成不利的影響，另外，還需對基坑各側邊的安全等級進行核實，檢查與核實無誤后，便可進行基坑開挖，在開挖過程中需根據基坑地質條件合理對開挖方式進行選擇，先撐后挖，分層開挖是最常用的開挖方式之一，即先做好錨桿、支撐，再進行下層挖土，切勿超挖，為保證基坑支護結構的穩定以及其周圍建筑物結構的安全，在基坑開挖過程中還需盡量降低初始位移，可以分段、分塊、分區和分層進行抽槽開挖，開挖時需留土護壁，以形成中間支撐，為減少無支撐暴露時間，還需在后續的開挖過程中使限時對稱平衡形成端頭支撐，只有對支護墻體開挖部分及每個分布開挖的空間幾何的無支撐暴露時間進行掌握，才能對土體自身控制地層位移的潛力進行科學的利用，進而能夠幫助施工人員良好的解決基坑開挖變形和穩定性不足等問題。

3.3 合理控制基坑邊堆放荷載

基坑邊荷載是促進土體內剪應力增大和形成堆坑失穩不利荷載的重要危險因素，若其堆放荷載過大或控制不當，則極易導致基坑發生突發坍塌，因此，為降低基坑坍塌事件的發生幾率，在進行深基坑開挖的過程中，只可將建筑材料和土方堆置在基坑邊緣，施工機械和運輸工具只可沿挖方邊緣移動，挖方邊緣距基坑上部邊緣的距離需控制在2m以上，且其上面堆置的棄土高度不可超過15m以及重量不可超過設計荷載值。若因施工需要將混攪拌機等機械設備設置在坑邊時，由于混攪拌機會產生振動，使得粉砂土等土質發生液化，從而導致土體的抗剪強度降低，此時，施工人員需根據基坑實際支護、土質情況以及機械設備的實際重量，重新計算和確認基坑邊堆放的荷載。

3.4 基坑監測

在進行開挖基坑過程中，要采取措施，對基坑進行監控，對支護體和附近的環境，按設不同的監測器，檢測各種指標。

變形監測從土方開挖開始至基坑回填后結束，變形點及沉降點沿基坑邊線每隔約25m設一點，施工前所有沉降點應做檢測記錄，施工過程中在場地20m范圍內的沉降點每2日檢測一次，其余每周檢測一次。其當變形超過有關標準或監測結果變化速率較大時，應加密觀測，當有事故征兆或遇暴雨時，應連續觀測。

3.5 建立有效的基坑開挖事故預防措施和緊急救援預案

當深基坑開挖深度超過2m時，便會對臨邊建筑施工作業造成高空墜落的危險，為了保障周圍作業人員的安全，需按照臨床作業和高空作業要求，及時將雙道防護欄桿設置在基坑開挖工程周圍，并掛設安全立網，另外，還需設置專用的安全通道供作業人員上下基坑，嚴禁其對基坑支撐系統或模板進行上下攀爬。除了上述控制措施，在實際的基坑開挖施工中還存在暴雨、臺風等氣象環境對基坑圍護結構的影響，這些因素具有可變性，并不能按照特點的參數對基坑開挖工程施工的安全性進行判斷，為此，也易導致基坑支護發生變形或失效，輕則是導致基坑自身支護結構發生變形，重則將會導致基坑支護發生坍塌，進而釀成嚴重的基坑開挖安全事故?；谏罨娱_挖作業施工具有一定的特殊性，作業人員還需重視基坑工程施工中的實際動態變化，對開挖施工過程中易發生事故的部位和可能存在隱患的施工點制定有效的安全防控措施，首先，需認真辨識基坑開挖施工中的重大危險源和對潛在的危險因素進行確定，然后再根據探尋到的危險源或因素制定相應的預防措施以及建立專業的基坑事故應急救援預案，預案中需針對基坑開挖施工過程中存在的重大危險源及基坑事故發生的特點，建立項目部和指揮部等應急救援體系，以便在基坑事故發生時，能快速組織應急救援隊伍抵達事故發生現場對基坑事故進行有效的抵御和安全救援，不僅能有效控制基坑事故災害的蔓延，同時還能降低基坑事故帶來的環境破壞、財產損失和人員傷亡等不良后果。

4.結語

深基坑支護系統在建筑物建設施工中具有重要的作用，只有保證基坑自身的結構穩定性和安全性，才能為建筑物提供更好的支撐，然而，由于深基坑施工開挖自身具有一定的特殊性，再加之其施工易受到多種內部和外部因素的影響，為此，在實際施工過程中，施工人員需做好有效的安全控制措施，如合理控制土體內含水量、遵循時空效應原則進行深基坑開挖、合理控制基坑邊堆放荷載以及建立有效的基坑開挖事故預防措施和緊急救援預案，這樣不僅能保證深基坑的土體中剪應力增大和基坑支護能力提高，同時還能有效防范基坑坍塌安全事故的發生，進而保證基坑施工的健康、良好運行。