建筑深基坑施工技术与安全管理

陈广志

摘要：本文分析了深基坑施工四大技术体系，并结合实例介绍了土钉墙支护开挖技术的应用，最后对深基坑安全管理进行了阐述。

关键词：建筑工程；深基坑；施工技术；安全管理

随着高层建筑的大量兴建和地下工程的不断开发，深基坑工程得到快速发展和广泛应用。然而深基坑工程施工复杂，技术要求高，涉及面广而综合性强，这些特点决定了深基坑施工具有比较高的难度和风险。从过往的工程实践[1]来看，深基坑工程事故率较高，虽然发生事故的原因是多方面的，设计缺陷导致的事故率很高，但施工质量造成的事故率也相当高，因此应高度重视深基坑施工技术和安全管理，本文就此进行了分析和探讨。

1 深基坑施工技术体系与应用

1.1 基坑技术体系

从施工角度看，保障深基坑安全要完善四大技术体系，它们是支护-支撑技术体系、降排水技术体系、开挖技术体系和监测技术体系，下面对其进行分析。

1.1.1 支护-支撑技术体系

基坑开挖并非一定要支护，但大部分工程缺乏足够的放坡条件，所以必须通过支护措施以保证基坑侧壁的稳定。基坑开挖后会产生多个临空面所构成的基坑侧壁，对这些侧壁采取支档加固措施就是支护。支撑是指在基坑内壁设置的支撑构件，目的也是为了保证基坑侧壁的稳定，一般称作内支撑。支护和内支撑构成稳定基坑的重要系统。基坑支护类型有数十种之多，不同文献分类方法也不一样，而且与基坑施工方法有关，比如说逆作法与顺作法支护方法就不同。除了放坡这种形式以外，支护结构主要可分为土钉墙系列、支档结构系列和重力水泥墙三大类。土钉墙是在基坑侧壁设置土钉群与喷射混凝土面板所构成的支护结构，是应用很广泛的一种支护结构。支档结构是以挡土构件（例如支护桩、地下连续墙）及或锚杆（锚索）构成的支护结构。重力水泥墙是通过水泥土桩构成的格栅或实体墙的支护结构。内支撑主要包括钢结构支撑体系和钢筋混凝土结构支撑体系，其支撑方式有横撑、角撑和斜撑等[2]。

1.1.2 降排水技术体系

为了防止地下水通过基坑侧壁、坑底流入基坑，影响基坑稳定性和坑内施工，需要通过抽水井、渗水井、集水井、排水沟、泄水管等抽排水，以达到降低基坑内外地下水位的目的。地下水位较深并且主要排除基坑内雨水或地表水时，可采用集水明排系统，即在基坑内设置汇水沟、集水井及坑外设置集水井与排水沟，再用水泵排除坑内外的积水。当地下水位较浅需要降低基坑周围地下水位时，可采用井点降水或管井降水方法。井点降水是在基坑周围设置数量众多的井点，通过群井排水来降低地下水位，常用的井点降水方法有轻型井点降水、喷射井点降水等方法。管井降水用于渗透性比较强的土层降水，例如含沙质黏土层、砂砾层等。

1.1.3 开挖技术体系

只有经过开挖才成为基坑，所以开挖也是深基坑施工的重要环节。基坑开挖方法包括中心岛式挖土、盆式挖土、逆作法挖土和放坡挖土等[3]。放坡挖土需要一定的场地条件，当深基坑利用多级平台开挖时，每级平台宽度不能小于1.5m。中心岛式挖土方法适于大型基坑开挖，中间的土墩可用作搭设栈桥的支点，但土墩高、宽及坡度、稳定性需要验算，以确保稳定性符合要求。盆式挖土是先挖掉中部，在周围形成盆边形状的土坡最后挖除，也要考虑盆边土坡的稳定性。逆作法挖土借助地下结构提供支撑，由于逆作法地下结构的施工顺序从上至下，在挖除上面一层土后即可施工地下结构，这部分地下结构可以为下面土方开挖提供支护作用。

1.1.4 监测技术体系

在基坑开挖过程中，基坑内外土体结构应力状态改变，导致危险的变形发生。基坑监测就是为了监测基坑本体和相邻环境变形有没有达到危险的程度，从而提前采取措施避免事故发生。基坑本体监测内容包括围护结构、坑内土层、地下水等；基坑相邻环境监测内容包括周围的地层、建筑物、管线、道路。监测应从基坑施工开始直至地下工程完工，按规范要求的项目、网点、频次进行监测。监测要确定警戒值，目前主要结合设计计算、相关规范和同类工程经验比较确定。

1.2 深基坑施工技术应用

某工程建筑面积近5万m2，基坑深度逾10m，采用筏板基础，周围有相邻建筑和道路。根据水文地质勘察资料、建筑结构、现场情况和工期要求，确定了基坑开挖支护方案，支护体系采用土钉墙技术。土方开挖采取分层分段方法，每层开挖深度小于2m。完成土钉墙支护，并且混凝土面板强度达到设计强度70%以后，再进行下一层开挖。机械开挖后，先由人工对壁面进行修整，随即喷射5cm厚的C20混凝土保护层。混凝土终凝后洒水养护。初层混凝土达到强度要求后钻取 10cm孔，孔位间距1.5m×2m；钻孔深度头排9m，下面三排6m，与水平面倾角5°～15°。然后插入 25钢筋，钢筋上每隔2m焊接一个支撑环，以确保钢筋处于孔位中心，孔内注入纯水泥浆（水灰比0.5～0.55），再布钢筋网（网格20cm×20cm），并与土钉钢筋焊牢连成整体。检验合格再复喷5cm的C20混凝土。经现场抗拔试验及混凝土面层强度试块检验，施工质量达到了设计要求。

2 深基坑施工安全管理

2.1 坚持“安全第一，预防为主”原则

深基坑工程施工技术复杂，不确定性因素多，安全管理重在预防，除了传统安全管理手段的运用，更应重视现代管理方法应用。通过建立深基坑风险评估机制，找到引起深基坑事故的主要风险因素，采取有针对性的防范措施，建立事故预警系统，从而减少事故损失，并为施工方案的制定提供科学有效的依据。

2.2 建立并健全安全生产责任制

我国的安全生产责任制实施多年，对安全施工发挥了重要作用。目前，需要做的不是削弱它，而是要加强和完善。根据施工单位安全管理目标，应从上至下落实安全生产责任制。安全目标要分解细化到各个岗位上，并通过完善各项安全管理制度保证安全责任的落实。

2.3 制定科学严谨的施工方案

深基坑工程平面形状、深度、水文地质条件和建筑结构形式等多种多样，这决定了深基坑施工支护、施工流程、机械设备选型、土方开挖方式的不同特点，从而影响施工组织和技术实施。每一个深基坑工程支护形式、土方开挖方法及其组合的不同，决定了施工工艺、机械设备和施工组织的差异。施工方案应具有安全性、合理性、经济性、可操作性和可预见性。

2.4 制定完善的應急预案

针对深基坑工程特点和事故分析，必须制定完善的应急预案，并根据预案进行反事故演习。应急预案应坚持统一指挥、分级负责的原则，建立应急救援机制，全面落实救援所需的各项物质和人员保障。

2.5 加强日常安全管理和监督检查

应坚持常备不懈的原则，抓好日常安全管理和监督检查工作。具体内容包括施工前项目技术负责人对班组进行安全技术交底，各级安全员进行跟踪检查。施工过程中注意安全防控，例如观察土壁变动情况，严禁边坡3m范围内行驶大型车辆等。

3 结语

随着深基坑工程实践经验积累，施工技术也得到发展和完善，但施工中不确定因素仍然较多，应贯彻“以人为本”思想，重视安全管理工作，杜绝事故隐患，那么施工安全就有了保障。按施工规律办事，遵守施工程序，坚持“开槽支撑，先撑后挖；分层开挖，严禁超挖”和“限时限量，对称均衡”时空控制原则，确保圆满完成施工任务。

参考文献：

[1] 王曙光. 深基坑事故处理经验录[M]. 北京：机械工业出版社，2005.

[2] 林国浮. 建筑深基坑支护方案选择施工技术概述[J]. 西部探矿工程，2014（4）：17-18，20.

[3] 徐春雷. 深基坑土方开挖施工技术[J]. 中华建设，2012（09）：322-323.