广东省第四建筑工程有限公司 510000
【摘要】目前建筑工程中，尤其是城市市区的建筑物，用地面积紧张，为增加面积使用及人防工程的结合，多附有一层或多层地下建筑工程，基坑开挖深度不断加大，危险性也不断增加，基坑开挖及支护施工过程安排不当，未严格遵守开挖顺序及支护要求，极容易引发周边土体沉降、失稳、坍塌等质量安全问题。因此，深入研究分析建筑工程深基坑开挖及安全控制措施，对保证建筑工程施工质量和安全有非常重要的意义。文章通过实例，对深基坑开挖及支护安全控制措施等进行深入探讨。
【关键词】建筑工程；深基坑；开挖与支护；安全控制
前言
目前，随着地下建筑技术的进步，对地下空间开发和利用不断增加，基坑开挖的规模和深度不断扩大，许多高层建筑已附有多层地下室，以满足不同功能需要。基坑深度超过10米以上的工程非常普遍。深基坑开挖已成为建筑工程施工的一项重要内容，开挖过程复杂、技术要求高、安全隐患大，在开挖期间，需要满足基坑开挖的规模、挖深等要求外，还要防止坑周围地面产生沉降，确保附近建筑物及构筑物安全。基坑施工除了考虑基坑土力学强度、稳定、环境影响等因素外，还要考虑对基坑施工变形、安全进行控制等内容，对基坑进行开挖和支护时，要全面分析，制定相应的开挖、降排水、支护体系等，当中任何一个环节出现问题，都会对基坑稳定性构成影响，如控制不到位，都会出现基坑失稳、坍塌等安全问题。因此，需要做好深基坑开挖及支护安全控制，确保工程施工安全进行。
1、工程概况
某高层商业综合楼，该项目占地面积为29768.12㎡，其中建设用地面积20467.69㎡，容积率为8.73。项目总建筑面积为178700㎡，包括裙楼商业面积42083㎡、地下层商业空间面积30000㎡（不计容积率）、物业管理用房417㎡、1号办公楼（限高155m）50000㎡、2号办公楼（限高230m）80200㎡、文化中心6000㎡和预计地下停车场和机电用房约91935㎡。
场地内设四层地下室（局部五层），基坑开挖深度约22m。总体支护方案采用全内支撑+排桩+地下连续墙支护方案，基坑安全等级为一级。工程施工施工范围是根据基坑支护设计图纸有关要求，进行基坑开挖、运土及基坑支护等。
整个施工场地分别采用了地下连续墙+内支撑支护形式、咬合桩+内支撑支护形式等形式，并完善基坑坑底排水系统等施工技术。
基坑支护工序包括有：灌注桩、旋喷桩、地下连续墙、咬合桩、内支撑、锚杆、土钉、喷锚（喷射混凝土）等工序。施工条件复杂、技术要求高。（见图1、图1-1）
在进行具体施工前，我们认真分析了该工程深基坑的特点、开挖影响等因素，并编制了有针对性的安全控制方案，确保基坑工程安全完成。（见图1-1）
2.深基坑开挖过程中影响基坑稳定性的因素分析
开挖深基坑后容易产生基坑滑动、以及失稳等问题，引起这种问题的主要因素，是基坑土的抗剪强度低于边坡土体中剪应力，而土的抗剪强度是由其内摩阻力和内聚力构成，上述两个因素发生变化时，会影响到土方边坡稳定，导致土体滑移或坍塌。基坑开挖期间，土体中的剪应力会受到来自含水量、天气变化，如风和雨还有土方附近堆放和在等的影响，例如土层具有较高含水量时，收到水分的作用，土体就会增大自身的重量，减小其内摩擦力，在这种情况下，土体出现开裂；气候、风等的变化会增加土质疏松程度，降低其抗剪强度；土方周边堆放荷载，会增大土内剪应力，由此可见，基坑工程刚在开发过程当中容易受到多种因素影响，易出现失稳等安全隐患，根据工程具体情况采取有效的安全控制措施。
3.深基坑开挖过程中的安全控制措施
3.1土体含水量控制
土体具有较高含水量时，容易造成基坑失稳，因此，在开挖深基坑前，需要检测基坑土体的含水量，如果含水量超出施工要求时，需要采取措施，进行降水，加固疏干土体。基坑降水前必须进行截水处理，如采取施工水泥土止水帷幕，避免基坑外的地下水回流，影响基坑周边场地的水土流失，造成地面沉降变形。基坑降水通常可以采用以下方法，即井点降水和集中降水。井点降水就是围绕基坑中心以及四周，采用 “田”字状分布，利用真空泵机抽出坑内水，并按降水管平面图指引测放井位，降低基坑内水位。如采用集中降水方法，于基坑坡顶附近砌筑沟渠，作排水之用，并连接市政排水系统，之后把排水沟或临时集水坑设于基坑内，集中排水，以增大土体抗剪强度。设置排水沟位置要合理，并做好有关措施，避免漏水、渗水流入基坑内。
3.2遵循时空效应原则进行深基坑开挖
经过基坑周边截水及降排水措施处理后，坑内土体质量及含水量满足施工要求、具备开挖条件。
为确保开挖基坑作业安全进行，还要对基坑周边附近建筑物和构建物，地下管线和道路等进行详细勘查，并做好有关防控措施，防止因开挖基坑对上述建（构）筑物、管线设施等造成损害；核实基坑各侧边安全等级，确认安全等级准确，作好基坑开挖前的安全技术交底。做好相关的准备工作后就可以根据施工方案进行开挖，并根据基坑的实际情况，严格遵守安全开挖的原则，其中，常用的开发方法是先撑后挖，以及分层开挖，先进行支护结构（支护排桩、止水桩、地连墙、锚杆、支撑等），待支护结构砼强度达到开挖条件后再开挖下层土体，开挖前应进行相应的降排水处理，不得超挖，以确保基坑支护保持稳定结构，以及附近建筑物的结构安全，
开挖基坑时要尽可能减小初始位移，以采取分段、分块以及分区和分层等方法进行开挖，开挖期间要留土护壁，以形成中间支撑，为减少无支撑暴露时间，还需在后续的开挖过程中使限时对称平衡形成端头支撑，只有掌握支护墙体开挖部分及每个分布开挖空间无支撑暴露时间，才能有效控制土体出现位移问题，解决因基坑开挖产生变形及失稳等问题。
3.3合理控制基坑边堆放荷载
基坑边荷载是促进土体内剪应力增大和形成堆坑失稳不利荷载的重要危险因素，若其堆放荷载过大或控制不当，则极易导致基坑发生突发坍塌，因此，为降低基坑坍塌事件的发生几率，在进行深基坑开挖的过程中，若施工须要将建筑材料和土方堆置在基坑边缘，堆放高底及距离不得小于安全距离的要求，挖方边缘距基坑上部边缘的距离需控制在2m以上，且其上面堆置的弃土高度不可超过1.5m以及重量不可超过设计荷载值。施工机械和运输工具计划沿挖方边缘移动的，机械设备荷载重量不得超过设计图纸及规范要求并与基坑边缘保持足够的安全距离。若因施工需要将混搅拌机等机械设备设置在坑边时，由于混搅拌机会产生振动，使得粉砂土等土质发生液化，从而导致土体的抗剪强度降低，此时，施工人员需根据基坑实际支护、土质情况以及机械设备的实际重量，重新计算和确认基坑边堆放的荷载并完成相关的报批手续。
3．4基坑监测
深基坑开挖施工，所以危险性较大的作业，必须对其进行监控，监控范围包括基坑施工、支护结构以及基坑周围环境等，重点监测支护结构水平位移、沉降情况包括墙身应力、墙顶侧移、墙顶沉降等；附近建筑物的位移沉降；基坑周围环境的日常情况等。安装相应的监测器，对基坑开挖土方至基坑回填整个施工过程进行监测，实时跟进施工过程所产生的各种变化情况。变形点及沉降点沿基坑边线每隔约25m设一点，施工前所有沉降点应做检测记录，施工过程中在场地20m范围内的沉降点每2日检测一次，其余每周检测一次。
如果监测数据表明，基坑变形超过有关规定或者监测出现较大速率时，要增加监测次数，如果发现有事故苗头或者遇到极端天气如大暴雨时，需要连续进行观测。
3.5建立有效的基坑开挖事故预防措施和紧急救援预案
随着开挖基坑深度不断加大，其产生的危险程度不断增加，挖深在2m以上时，周边人员作业施工时，会容易出现高空坠落的危险，因此，为确保基坑周边施工人员安全，需要根据高空作业和临时安全作业的要求，在开挖基坑周边设置两道或以上防护栏杆，同时挂设安全网，设立安全通道，专门用于施工人员进出基坑所用，基坑内所设计的支撑系统或者模板系统，作业人员不得随意进行攀爬和行走。
深基坑工程施工具有一定的施工周期，在这个过程中，容易受到来自天气变化，例如暴雨和台风等因素，对基坑施工安全造成不利影响，例如出现基坑支护产生失效或者变形、失稳、坍塌等安全事故，因此，必须高度重视因气候变化等因素造成对基坑施工不利影响，并对施工过程容易产生安全隐患的部位，采取有针对性的措施进行安全防控。
通过对深基坑施工期间容易产生的安全隐患部位和重大危险源等进行辨识，然后根据其特点制定相应的防控措施，以及事故应急救援预案，在施工现场建立救急指挥部，当基坑出现事故时，能及时派出救援队伍，快速到达事故现场进行安全救援，避免基坑所造成的事故危害进一步扩大，减少对周边环境的破坏以及人员伤亡、财产损失等等不良后果。
4.结语
现代建筑工程施工中，深基坑施工是重要的施工内容之一，深基坑工程对整体建筑安全和稳定起着决定性作用。在进行深基坑开挖和支护施工过程中，由于受基坑土体内部自身作用以及来自外界和天气因素等的影响，容易导致基坑施工出现变形、失稳以及坍塌等安全事故，造成严重的后果，因此，在具体施工时，施工单位有关管理和技术人员，必须结合工程的特点和规模等实际情况，制定有效的安全防控措施，例如强化对土体内含水量控制、遵循有关开挖原则进行施工、对基坑附近堆放荷载进行控制，以及制定事故防措施和应急救援预案，并对整个基坑施工过程进行实时监测，并根据监测结果及时调整施工策略，通过综合安全防控措施，可以实现增大深基坑土体中剪应力，提高支护结构的安全性，避免基坑出现变形、失稳、坍塌安全等问题，为整体工程顺利完工打下坚实基础。
【参考文献】
[1]邢本康.复杂环境深基坑开挖安全控制方法[J].建筑安全,2017,32(06)
[2]杨钊.深基坑工程的质量、安全控制——浅析柏悦园工程基坑开挖施工过程[J].江西建材,2017.
论文作者:阮顺洪
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第06期
论文发表时间:2019/6/21
标签：基坑论文; 深基坑论文; 荷载论文; 含水量论文; 措施论文; 工程论文; 应力论文; 《城镇建设》2019年第06期论文;