摘要:深基坑的坍塌事故是工程建设中常遇到的案例,其带来的损失和危害性较大,是基坑工程需要重点防范的安全问题。本文通过对近年来频发的深基坑坍塌事故进行分析和研究,总结了导致深基坑坍塌事故的原因,并提出相应的预防措施及对策。
关键词:深基坑;坍塌;预防措施;分析
引言
随着我国城市建设的高速发展,城市中超高层建筑的不断建设,相应的深基坑工程数量也越来越多、深度越来越深、周边环境越来越复杂,致使深基坑工程建设过程中出现了很多安全事故,尤其是坍塌的安全事故屡见不鲜,给深基坑工程施工的安全与质量带来了诸多问题,也对社会的发展造成了较为恶劣的影响。因此,有必要全面了解深基坑坍塌事故的发生原因,并有针对性地采取安全事故预防措施,以减少基坑坍塌的可能性,搞好深基坑施工的安全防范。
1、近年来发生的深基坑的典型事故及浅析
事例一:某广场基坑周长约340m,原设计地下室4层,基坑开挖深度为17m。在靠近宾馆的基坑顶范围,一台钩机,一台泥头车及一台吊机正在工作,基坑坍塌时,基坑西南角的临建内人员由于未能及时逃走,造成5人受伤,6人被埋,其中3人被消防队员救出,另3人不幸遇难的重大事故。
经调查该基坑南边坍塌原因是超挖:原设计4层基坑17m,后开挖成5层基坑20.3m,挖孔桩成吊脚桩;超时:基坑支护结构服务年限一年,实际从开挖及出事已有近三年;超载:坡顶泥头车、吊车、钩机超载;地质方面的原因是岩面埋深较浅,但岩层倾斜。设计单位仍采用理正软件对原设计方案进行复核、设计,而忽视现场开挖过程中岩面从南向北倾斜,倾角约为25°的实际状况。施工过程中发现岩面倾斜,南部位移较大后,曾对部分区域进行预应力锚索加固,加固范围只是南部西侧的20m~30m,加固范围太少。
事例二:某大厦基坑施工阶段,基坑面积约6300m2,负一层工地中央凹陷处的西北角基坑发生局部坍塌,塌方面积约400m2,有6名工地人员在施工,基坑底部离地面约10m深左右的基坑内重复着抹灰、劈砖、砌墙工作,为打地基桩柱做准备,倾泻的泥土堆离底部约2m高。由于塌方现场情况复杂,塌方时,只有1名工人及时逃离脱险,3名工人被埋,1名工人小腿被泥沙石卡住,后被救出,造成了3人死亡的重大事故。附近工地连日用打桩机打桩,影响了大楼工程基坑斜坡稳定。在坍塌斜坡处,不到10m的距离,4台打桩机高高矗立,一些打桩机器把抽出的水和泥排放到地面上,流到坍塌前这边的斜坡。
该基坑附近有三个工地,其中一个工地正在用打桩机打桩,打桩的位置距离基坑较近,由于坍塌的土质以淤泥为主,流动性大,加上近两日持续阴雨,对土方开挖工作造成较大困难,现场指挥部还在全力抢险救援。在坍塌的基坑周围的淤泥上,也铺上石块加固,防止二次坍塌造成危害。而塌方段为基坑出土口,顶部积压有淤泥,出现偏坡失稳现象。工地基坑坍塌的位置位于基坑的西侧,而这一侧刚好是没有浇筑混凝土使坡面固定的一侧。事故单位认为,浇筑了混凝土的其他坡面都没有发生意外,如果当时西侧坡面有浇筑混凝土,发生坍塌的可能性很小,即使发生坍塌,也会有足够的时间让工人逃生。监理及安监一样要担责,10m深的基坑为何没有切实做好基坑支护。
后经调查,事故的直接原因是大厦项目施工单位违反施工方案和施工流程施工,即基础工程存在先施工后设计问题;施工方协调关系处理不当。如相邻基坑施工,一个基坑开挖,另一个工地打桩,打桩产生的超静孔隙水压力,造成严重的挤土作用,且相邻工地某项目违法施工对事故单位的基坑安全造成不利影响;监理单位发现重大事故隐患没有及时制止,项目总监履职不到位;大厦项目基坑第三方监测单位没有及时预警,监测机构监测不到位,致使事故单位基坑西侧发生坍塌。另外,同一基坑工程,而基坑开挖、支护桩施工、锚撑施工各为不同施工队,相互配合不好,导致严重超挖、锚杆跟不上,使支护结构大变形,甚至破坏,基坑滑移。
事例三:某广场基坑事故,导致3人死亡,4人受伤,地铁二号线停运近一天,七层的宾馆倒塌,多家商铺失火被焚,一栋七层居民楼受损,三栋居民被迫转移。开始基坑深度是16.2m,后来开发商决定再加4.1m,开挖深度到20.3m。于是开始接桩,搞地基的都知道,坚决不能盲目接桩,必须重新做设计。结果,导致坍塌,这两座楼全部报废,损失惨重。主要原因:增加基坑深度没有重新计算,以此为鉴,某市建委不允许施工单位设计基坑,必须由原设计单位设计基坑。
总之,深基坑发生坍塌的原因或内在机理大致分为几类:
(1)基坑边坡土体承载力不足;基坑底土因卸载而隆起,造成基坑或边坡土体滑动;地表及地下水渗流作用,造成的涌砂、涌泥、涌水等导致边坡失稳,基坑坍塌。
(2)支护结构的强度、刚度或者稳定性不足,引起支护结构破坏,导致边坡失稳,基坑坍塌。
(3)增加基坑深度时,在没有重新设计的前提下盲目接桩。
2、深基坑坍塌事故的预防措施及对策
深基坑工程施工一旦发生坍塌,必将成为舆论的焦点,也给社会、施工企业带来一定的经济损失,分析上述事故的原因,笔者提出以下应对措施及对策:
(1)加强方案编批,及时组织深基坑支护方案论证专家会议,精心论证。
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建立、健全各种规章制度,严格按照设计和规范的要求编制施工组织设计,确保深基坑施工方案的科学性、合理性。结合工程实际,建设单位应严格遵守国家施工规范、规程,组织岩土方面专家,及时和专家沟通,加强技术交底和方案交底,对于施工单位提交的深基坑工程施工方案进行论证,从源头上对工程安全生产进行有效的控制。该阶段安全控制,是决策阶段预先控制,将施工中可能发生的安全隐患消灭在“萌芽”状态,从而得到事半功倍的效果。这就要求我们避免细节上的遗漏,降低风险。对各方面问题考虑全面,有助于控制深基坑工程安全施工,有效降低了决策阶段的风险,为深基坑安全控制打下良好的基础。
(2)按照规范,认真施工,加强过程控制,严把材料质量关,抓好施工环节的管理,严格控制施工质量。
在深基坑工程施工过程中,施工单位应严格执行施工规范、落实论证专家提出的控制要点,确保落实到位,按照施工规范、施工方案的要求进行深基坑边坡工艺施工,以保证深基坑支护分项工程质量。严格控制施工进场材料质量,劣质、不合格的材料决不能用于工程,为安全生产提供有力的保障。对深基坑支护也必须注意,在基础施工期间,坑底的作业面上有大量的工人、施工机具,如果坑边土体出现坍塌,将会出现施工人员、机具被掩埋的危险,后果不堪设想。应提高施工策划水平,多用三维动画模拟施工,定期召开技术、安全、质量研讨会。工程监理人员在施工中要进行不间断巡视,及时纠正施工中不规范的现象。对施工人员进行技术指导,提高工人素质,使其掌握动作要领,从而保证施工质量,组织好排水管道施工,保证基坑支护结构在正常工作状态。
(3)加强地表水的引流及控制,认真对待地表水的渗透影响。
水是诱发深基坑工程事故的重要因素,因此在基坑施工前,应摸清基坑周边的管网情况,采取措施防止管道破损或改变下水方向,周边地面必须留截水沟引导地表水,以消除地表水对基坑支护的不利影响,同时为减少地表水渗入坑壁土体,基坑顶部四周应用混凝土封闭,基坑的坡面采用彩条布覆盖,以减小地表水的破坏作用。
(4)施工中的技术保证措施
加强基坑安全围蔽、围护管理,深基坑(超过5m深)施工,必须用φ48钢管设置1.2/0.6m高两道防护栏杆,张挂安全网做封闭式的临边防护,临边防护栏杆离基坑边口的距离不得小于80cm,挂上明显安全警告标志,夜间设红灯示警,以防发生意外。基坑开挖作业开始后,降水作业应连续
进行,中间不得出现中断现象,因此要有自备发电机备用,并有专人负责。轻型井点和深井降水应控制好抽水速率和间隔时间,不宜过快。挖土期间,严禁挖土机械、车辆碰撞各种降水设施。按安全规范要求正确设置基坑上下通道;开挖土方时应有足够照明,夜间挖土施工时,应配置足够的灯光照明。土方开挖好之后,基坑边严禁行走汽车。在距基坑边0.8m周围需在基坑顶边堆放弃土时,任何情况下,弃土堆坡脚至基坑上边缘的距离不得小于1.2m,堆土高度不得超过1.5m。基坑周边材料、机具堆放和机械设备距基坑边的距离应符合安全要求,严禁超载,以防对基坑造成过大压力而出现意外,基坑内施工必须有专用通道(如梯子或爬梯等)供作业人员上下,设置的通道不得随意拆除。
(5)深基坑工程采用信息化施工技术,确保工程质量和施工安全。
深基坑工程做到信息化施工,基坑大面积开挖前须预降水,并持续降水,当水位观测表明基坑四周水位降低到粉砂层以下时,方可进行基坑周边开挖和支护,在机械开挖支护坡面后,及时进行混凝土喷射作业,尽可能缩短边坡暴露时间,若在开挖过程中,出现边坡水平位移超过警戒值,应采取适当措施处理,将监测信息及时反馈,不断完善设计,随时调整参数,调整施工顺序,在整个施工场地内装设全方位监视器,实时收集施工各方位视频信息,随时掌握施工前方动态,做到全方位的安全信息化施工,确保工程质量和施工安全。
(6)及时对现场基坑坑壁进行巡查,消除安全隐患。
施工中如遇下雨,应该及时对现场基坑坑壁进行巡查,发现有松动、裂缝的部位进行安全防护,及时消除安全隐患;混凝土搅拌机等具有振动性的施工机械必须远离基坑;基坑基壁上的石块应该提前清除干净,不得遗留任何安全隐患。
(7)建立和完善应急救援体系应急预案,定期进行演练,稳妥处理突发事件。
要建立和完善应急救援体系,做好相关的教育和培训;储备好应急救援设备,做到有备无患;抢险救援分工要细化,人员要保持固定,职责要明确,根据需要成立各个专业组分工负责,及时响应,确保抢险工作紧张有序;开展有针对性的应急救援预案演练,不断提高应急反应能力、救援熟练程度,做到“联得上、拉得出、能施救”,确保预案有效性、可行性,减少坍塌事故所造成的损失。
3、结束语
综上所述,基坑工程一直是建筑施工的重点,也是安全事故多发环节。因此,在实际施工过程中,施工人员一定要全面的了解深基坑工程施工的特点以及导致深基坑工程坍塌事故的原因,进而从勘察、设计、施工这三个环节以及检测、监测等方面把好质量关,采取针对性的措施,强化监管,及时消除安全隐患,才能够进一步确保深基坑工程施工的安全,促进工程的顺利施工和竣工,促进我国社会经济的全面发展。
参考文献
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[3]张广达.长春地区某深基坑坍塌事故安全影响因素分析[J].吉林建筑大学.2015.
论文作者:郑建仙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
标签:基坑论文; 深基坑论文; 事故论文; 工程论文; 地表水论文; 工地论文; 原因论文; 《基层建设》2017年第9期论文;