深基坑施工難點及技術(shù)安全控制研究

王慶波 朱燕

（東營永興建設(shè)工程有限責任公司，山東 東營 257000）

一、深基坑施工難點研究

（一）工程場地條件復(fù)雜

根據(jù)《危險性較大的分布分項工程安全管理辦法》附屬文件規(guī)定，深基坑工程的判定標準為開挖深度不小于5m或是地質(zhì)條件與為周圍環(huán)境較為復(fù)雜的工程。因此，多數(shù)深基坑工程的場地條件極為復(fù)雜，普遍存在軟土地基等不良地質(zhì)問題，或是存在特殊的水文地質(zhì)條件，如周邊地層中富集地下水，地表徑流與地下水位頻繁變動。在這一工程背景下，如果沒有采取相應(yīng)的安全控制措施，在施工期間容易出現(xiàn)地基不均勻沉降、基坑邊坡滑塌、坑底突涌水等工程事故，破壞施工成果，在問題嚴重時造成人員傷亡。

（二）地下障礙物多

在深基坑工程建設(shè)場地中，地下分布著大量的障礙物，如堅硬石塊、供電管線、燃氣管道、市政給排水管道等，如果直接開展基坑施工活動，容易破壞地下設(shè)施與出現(xiàn)機械碰撞事故。例如，在基坑土方開挖環(huán)節(jié)，未在施工圖紙上標注燃氣管道的具體部分位置與標高，或是沒有劃定作業(yè)范圍與采取保護措施，導(dǎo)致燃氣管道受外力碰撞出現(xiàn)斷裂，從管道中泄露大量的有毒燃氣，引發(fā)燃氣中毒與爆炸安全事故的出現(xiàn)。針對于此，在施工準備階段，應(yīng)提前做好地質(zhì)勘察工作，全面掌握水文地質(zhì)條件與地下障礙物分布位置等信息，在施工圖紙上標注地下障礙物的類別與分布位置，在方案中采取保護措施，或是提前挖除土層中分布的堅硬碎石等障礙物。

（三）施工場地狹小

部分深基坑工程分布在中心城區(qū)，周邊密集分布建筑物與市政道路等設(shè)施構(gòu)筑物，在現(xiàn)有施工條件下，深基坑施工場地較為狹小，不利于開展基坑開挖與邊坡支護等施工活動。例如，從機械器具運輸角度來看，由于施工場地狹小，無法在現(xiàn)場直接開展腳手架與鋼板槽鋼等材料的切割加工作業(yè)，難以直接操控塔吊將鋼格構(gòu)柱與混凝土承臺等構(gòu)件入坑布置。為解決這一問題，可選擇采取垂直運輸措施來克服場地局限性。例如，在某深基坑工程中，在現(xiàn)場布置8臺塔吊，將預(yù)制好的混凝土承臺、鋼筋混凝土預(yù)制樁、鋼格構(gòu)柱等構(gòu)件垂直運輸至基坑底部，以剪刀撐形式對鋼格構(gòu)柱進行焊接連接。

二、深基坑施工技術(shù)的安全控制措施

（一）土方開挖控制

在深基坑土方開挖環(huán)節(jié)，為保證施工安全，首先，嚴格遵循“從上至下、先撐后挖”施工原則，提前在施工現(xiàn)場搭設(shè)支撐結(jié)構(gòu)，對基坑邊坡進行支護加固處理，避免在開挖期間出現(xiàn)基坑塌陷與邊坡滑塌安全事故。其次，為控制基坑開挖深度，避免出現(xiàn)超挖欠挖問題，及時發(fā)現(xiàn)與處理突發(fā)狀況，需要采取分層開挖工法，結(jié)合工程情況合理設(shè)定各開挖層厚度。在上層土層開挖完畢后，測量土層開挖厚度，對坑底場地情況進行調(diào)查核實，如果分布著未在施工圖紙標注的障礙物，或是障礙物分布位置和標高與圖紙不符時，對基坑施工方案進行變更調(diào)整。再次，做好基坑邊緣安全防護工作，禁止將所挖掘土料堆置在基坑邊緣，禁止深基坑開挖面與周邊區(qū)域中滯留無關(guān)人員與堆置重物，以此來控制基坑邊緣載荷。最后，定期對坑底標高與支護結(jié)構(gòu)受力情況進行觀察，對基坑超挖部位進行回填處理，對支護結(jié)構(gòu)進行加固，在必要情況下組織人員設(shè)備退場。

（二）基坑支護

在深基坑支護環(huán)節(jié)，首先，嚴格遵循相關(guān)施工規(guī)范，參考國內(nèi)外成熟的施工案例，結(jié)合工程現(xiàn)場水文地質(zhì)條件與基坑開挖深度，合理選擇深基坑支護技術(shù)種類。例如，在現(xiàn)場土層中富集地下水的深基坑工程中，為避免出現(xiàn)基坑底部突涌水與滲水問題，可選擇采取地下連續(xù)墻，沿深基坑周邊軸線挖設(shè)狹長深槽，在槽內(nèi)安裝鋼筋籠與澆筑混凝土構(gòu)筑成若干數(shù)量的單元槽段，采取鎖口管工藝將相鄰單元槽段聯(lián)接成整體性的墻體結(jié)構(gòu)，發(fā)揮截水、防滲、承重與支護作用。其次，考慮到深基坑現(xiàn)場環(huán)境較為復(fù)雜，且多數(shù)支護結(jié)構(gòu)為臨時性結(jié)構(gòu)，隨著時間推移，支護作用力持續(xù)衰減，在施工后期有可能出現(xiàn)支護失效與變形失穩(wěn)問題。因此，在正式施工前，組織開展基坑支護的數(shù)值模擬試驗，對基坑支護結(jié)構(gòu)的搭設(shè)步驟、不同工況條件下的受力情況、基坑開挖后引起的垂直沉降值、水平應(yīng)力與最大主應(yīng)力分布情況等進行分析，在模擬結(jié)果基礎(chǔ)上對基坑支護方案進行優(yōu)化調(diào)整。最后，在深基坑支護期間，持續(xù)對基坑支護結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，監(jiān)測項目包括水平位移量、豎向位移量、傾斜量、裂縫監(jiān)測等，必要情況下對支護結(jié)構(gòu)進行加固處理。

（三）基坑降排水施工控制

在深基坑施工期間，為預(yù)防和減少坑底突涌水與坑壁滲水松軟問題的出現(xiàn)，需要開展基坑降排水施工活動，對施工過程進行觀測控制，以此來取得理想的降排水效果。為實現(xiàn)這一目的，分析工程地質(zhì)勘察結(jié)果來掌握現(xiàn)場水文條件，了解地下水位、水流量、水質(zhì)成分、地層孔隙率等情況，科學(xué)制定基坑降排水技術(shù)方案。隨后，在現(xiàn)場設(shè)置若干數(shù)量的排水設(shè)施，以及觀測井，根據(jù)地下水位變化規(guī)律來確定降壓井與觀測井等設(shè)施的埋深值，并在深基坑降排水施工前后重復(fù)開展抽水試驗，根據(jù)試驗結(jié)果判斷水位降幅，如果未達到預(yù)期排水效果，則對技術(shù)方案進行調(diào)整，采取盲溝排水與明溝排水等其他排水措施。例如，在某深基坑工程中，在基坑降排水施工完畢后重復(fù)開展多次抽水試驗，根據(jù)各觀測井獲取的觀測結(jié)果得知，局部落深坑水位的降深值為1.54-5.83m，沒有達到預(yù)期降深值，且地下水位的回漲幅度超過50cm，存在較大風(fēng)險，沒有滿足工程的基坑抗突涌穩(wěn)定性要求。隨后，對深基坑減壓降水方案進行優(yōu)化調(diào)整，在基坑內(nèi)新設(shè)7口降壓井，調(diào)整后的地下水位平均降深值超過8.0m，達到基坑降水要求。

（四）基坑爆破控制

在部分深基坑工程中，由于地層中分布大量的堅硬石塊，如果采取機械開挖與人工開挖方式，無法在預(yù)定時間內(nèi)完成基坑開挖作業(yè)。因此，為提高基坑開挖效率，追趕工期進度，選擇采取深孔爆破或是淺孔爆破技術(shù)。然而，在基坑爆破施工環(huán)節(jié)中，由于爆破技術(shù)水準要求較高，容易出現(xiàn)盲炮、飛石濺射等安全事故，存在極大的施工風(fēng)險。因此，在基坑爆破環(huán)節(jié)，應(yīng)采取以下技術(shù)安全控制措施：第一，裝藥檢查。在裝藥完畢后，檢查各炮孔內(nèi)是否存在發(fā)升堵塞、藥包埋入深度不足、裝藥量超標等問題，確定裝藥質(zhì)量達標后，再將炮孔堵塞，連接起爆網(wǎng)絡(luò)，將人員設(shè)備轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域，開展起爆作業(yè)。第二，爆后處理。在炸藥起爆15min后，爆破員前往爆區(qū)檢查起爆情況，重點檢查是否存在盲炮等質(zhì)量問題，待問題得到妥善解決后，拉響解除警報信號。同時，采取相應(yīng)技術(shù)措施來預(yù)防盲炮問題的出現(xiàn)，如提前檢查火工品質(zhì)量是否達標，對爆破網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化設(shè)計，要求施工人員嚴格遵循《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）開展操作。第三，爆破飛石控制。在基坑土方爆破前，做好爆破參數(shù)驗算工作，確定最小抵抗線，在現(xiàn)場設(shè)定安全區(qū)域，在起爆前開展清場作業(yè)，禁止人員設(shè)備在爆區(qū)域周邊區(qū)域停留。同時，在現(xiàn)場地層中分布軟弱層時，對軟弱層區(qū)域中的炮孔裝藥量進行調(diào)整，或是避開軟弱夾層。

（五）基坑監(jiān)測

在深基坑工程，受到外部環(huán)境與自身因素影響，基坑維護體系的支護性能將出現(xiàn)一定幅度的下滑，在問題嚴重時出現(xiàn)維護體系破壞失效現(xiàn)象，進而出現(xiàn)基坑坑壁坍塌與邊坡滑塌等一系列安全事故。因此，在基坑施工期間，需要同步開展基坑監(jiān)測作業(yè)，實時掌握基坑現(xiàn)場與維護體系情況，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來調(diào)整施工組織計劃。在應(yīng)用基坑監(jiān)測技術(shù)時，根據(jù)監(jiān)測項目與任務(wù)要求來選擇監(jiān)測技術(shù)，如應(yīng)用視準線法與投點法監(jiān)測基坑水平位移量，采取幾何水準法與液體靜力水準法監(jiān)測基坑豎向位移量，在支護結(jié)構(gòu)中安裝應(yīng)變計來監(jiān)測內(nèi)力情況。同時，構(gòu)建基坑監(jiān)測報警制度，設(shè)定預(yù)警值，在監(jiān)測值超過預(yù)警值時，及時發(fā)送報警信號，組織人員設(shè)備退場。

結(jié)語：綜上所述，為保護深基坑施工現(xiàn)場與周邊環(huán)境的安全，避免受復(fù)雜場地條件影響而出現(xiàn)土體滑移、坑底隆起、支檔結(jié)構(gòu)漏水、支護失效等安全事故。因此，施工企業(yè)需要深入研究深基坑施工期間存在的主要難點，綜合采取深基坑技術(shù)安全控制措施，將安全科學(xué)理論與工程實際相結(jié)合，以此來消除不良因素對工程質(zhì)量與施工安全造成的負面影響。