深基坑施工安全管理技术研究

2023-09-27黄兰州

科技创新与应用 2023年27期

黄兰州

（中铁十八局集团第五工程有限公司，天津 300451）

随着我国城市基础建设水平的提升，道路及周边情况愈加复杂。在进行深基坑施工时风险较大，一旦操作不当会引起严重的支护倾斜、坍塌等事故。因此，需要结合工程特点，采取科学合理的施工安全防护和安全管理措施，确保深基坑施工安全，降低安全事故的发生几率。

1 工程概况

广渠路东延（怡乐西路~东六环路）全长约7.6 km，道路规划为城市主干路，道路红线宽度为60 m，道路按地面、地下2 套系统设置，地下道路预留远期提级城市快速路的条件，采取全线下穿方案，设计速度为80 km/h，车道数双向六车道，2 侧各含1 条公交专用道，地面维持现况城市主干路不变，设计速度60 km/h，车道数为双向六车道。本标段为第二标段，全长1 440 m，地面道路为景观大道，地下道路为双层闭合框架结构，底层为地下道路，上层为综合管廊。地面道路起讫点桩号：K13+220~K14+660，1 440 m；地下道路起讫点桩号：左幅（北半幅），Z1K13+220.209~Z1K14+662.642，1 442.433 m；右幅（南半幅），Z2K13+219.914~Z2K14+661.857，1 441.943 m；根据与地铁的关系分为2 种断面尺寸，其中临近地铁段隧道净宽13.25 m，管廊层净高3.5 m，行车道净高5.8 m；非临近地铁的标准段隧道净宽13.75 m，管廊层净高3.5 m，行车道净高6.8 m。主要施工内容为：地面道路、地下隧道及综合管廊、八通线节点、救援中心（K13+480~K13+590）、雨污水管线工程、果园环岛改造后地下设施（监控设备室、变配电室、通风竖井和送排风机房）等[1]。

2 深基坑施工安全管理技术的必要性

在城市化进程中，建筑物形式、规模逐渐拓展，对基坑挖掘深度提出了更高的要求，导致施工难度加大。而且部分地区的地质条件比较复杂，开挖后的土方会产生一定程度的应力释放作用，会影响深基坑强度；而且在基坑开挖作业中，容易引起基坑底沉降现象，甚至会遇到一些城市地下管道等设施，影响深基坑施工安全。此外，建筑工程深基坑施工是一项综合性较强的工程，涉及到工程力学、地理学等知识，施工技术较为复杂，而且深基坑施工容易受到自然因素的影响，出现坍方等问题。在本工程施工中，基坑平均深度达到18.6 m，最深达20.2 m，属于深基坑施工，基坑长度1 440 延米，工期经过雨季，风险性较大，如何安全平稳地度过汛期是安全风险控制的关键任务之一。深基坑施工作业中，工序较为复杂，技术难度大，需要使用到大量的大型机械设备，容易出现交叉作业现象，安全隐患较大，一旦发生安全事故，易造成严重的人员伤亡问题，甚至延误工期，对施工企业造成极大的经济损失[2]。而且基坑塌方具有突发性，人员、设备难以及时撤离被掩埋；坑壁塌方会引起坑顶下陷，损坏设备，影响施工安全；一旦出现深基坑坍塌事故，会引起周边土体位移、塌陷现象，危害周边构筑物的稳定性，甚至引起构筑物倾斜、不均匀下沉等问题，甚至引起路面开裂现象。由此可见，加强对深基坑施工安全管理技术的优化应用，可以保障深基坑施工有序开展，对安全风险隐患进行有效性预防和控制，最大程度上降低安全事故的出现几率，保障深基坑施工安全平稳推进（图1）。

图1 施工部署情况

3 深基坑施工安全管理技术的应用要点

3.1 做好施工准备工作

在深基坑施工前，需要项目安全、技术等管理人员及施工人员详细研究工程设计方案和图纸，了解设计意图，并科学合理的结合现场勘查作业，及时掌握施工现场天气情况、环境条件、材料情况等，同时了解现场地质、地形等条件，全面掌握详细的现场资料信息，以便制定可行性的施工计划，提出针对性的安全技术措施，保障现场安全管理水平的提升。同时需要对设计图纸进行详细研究，及时发现不足之处并进行修正，减少安全隐患[3]。在此基础上制定具有可行性和针对性的应急预案，尤其要对管涌、流沙、围护体坍塌、地面或建筑物塌陷等潜在的安全风险进行针对性预防和控制，提早化解险情，并做好抢险物资储备工作，组织召开专题安全分析会议，定期查看深基坑情况，及时发现安全隐患，及时对发现的安全隐患进行闭合整改，把安全风险扼制在摇篮里。同时结合勘察报告，采取针对性的支护、降水措施，并对周边建筑物进行针对性保护，采取科学的地下管线保护措施；针对安全薄弱区域，制定针对性的安全防护措施，并成立应急救援指挥部，一旦发生险情，可以及时响应。

3.2 科学编制专项施工方案

深基坑施工存在较大的风险性，需要结合工程特点，编制科学可行的专项施工方案，以便为深基坑安全施工作业进行正确指导，确保施工工艺、施工流程、施工工序的规范性进行。深基坑专项施工方案中，要明确支护形式，对人员、机械、材料等进行优化配置，选择合适的施工方法、土方开挖方式、运输方案等，同时加大施工监控，完善应急措施等，进而对深基坑施工风险进行有效防范，加大安全管理力度[4]。完成施工方案编制工作后，需专家审查论证，论证通过获得施工许可证后，施工需在有效期中进行。在深基坑施工作业中，容易受到各种因素的影响，导致实际施工情况与施工方案存在一定的出入。因此，要做好施工现场的动态监控工作，及时发现异常情况，并对施工方案进行适当调整，采取针对性的应急措施，避免严重安全事故的发生。

3.3 强化现场安全管理

在开挖作业中，一旦边坡土壤的抗剪强度不足，就有可能引起基坑失稳、滑动现象，引起严重的安全事故。通常来说，土壤抗剪强度涉及到内阻磨力、粘聚力等。随着外界环境的变化，内阻磨力会随之改变。如当土体中的含水量增加时，会加大土体自重，渗流率和静水压力加大，容易降低土体抗剪强度。因此，需要采取合理措施加强边坡稳定性，减少基坑边坡失稳现象。

优化排水处理，在深基坑作业中，需要利用排水沟、降水井等方式排出坑底的积水，并降低地下水位，从而对土体进行加固，强化土体抗剪强度，保障整体基坑的稳定性。

施工原则，在深基坑作业中，需要结合现场的地质条件，制定可行性的开挖方案，保障施工操作规范性；要先设置临时支撑才能进行分段开挖作业，避免出现无支撑开挖的现象；开挖方式需要与现场地质条件保持契合，与撑锚联合进行，防止出现欠挖、超挖现象；同时需要选择稳定的支护结构，降低基坑变形程度，确保整体基坑结构的稳定性[5]。

要对基坑边荷载进行合理控制，在基坑开挖作业中，如果在基坑边堆放大量的土体，会加大土体剪应力，引起坑边失稳现象。因此，要对开挖的土方进行合理堆放，放置在距离基坑边缘2 m 的位置，避免材料、设备等距离基坑边缘太近。

采取科学合理的安全防护措施，在深基坑开挖作业中，需要注意高空坠落的问题，有效控制施工安全风险。如设置安全立网和双道栏杆，从而强化安全防护，如图2 所示；设置专门的安全通道，供施工人员上下移动，从而有效降低安全事故的发生几率，避免深基坑施工被迫中断。

图2 深基坑安全防护栏杆

3.4 做好安全监测工作

深基坑施工工程较为复杂，施工工序较多，存在大量的交叉作业，容易出现多种安全事故，危害施工人员的人身安全。因此，在深基坑施工过程中进行安全监测是非常有必要的，全程动态监测能够及时、有效地发现施工隐患及施工中存在的不足之处，帮助工作人员实时了解施工现场环境变化情况，并掌握深基坑土体变化情况，及时发现异常情况。采取针对性的安全措施，实现施工现场的科学指导，降低安全事故的发生几率。通过监测结果，施工人员可以对施工方案进行持续性优化，强化施工安全性[6]。在具体的现场监测作业中，需要动态监测地下水位、基坑变化情况以及周边构筑物变化情况，并了解地下管线变形情况；同时还需要动态监测基坑周边土体内部结构的变化情况，及时发现地面塌陷、隆起等现象；监测支护结构的位移现象等。要结合施工现场具体情况，制定科学合理的现场监测方案，明确监测点、监测周期等，并对监测数据进行实时采集，绘制图形曲线，直观化描述沉降、时间、位移曲线等情况，从而结合数据分析结果，及时发现超警报值的现象，并及时查找原因，调整支护措施，优化施工方案，强化深基坑施工安全。

3.5 完善应急预案

为了减少深基坑施工中的安全事故，需要结合工程特点，采取科学合理的事故应急预防措施，针对重大危险源进行重点勘测，加大危险源的控制力度，有效规避风险，制定针对性的预防控制措施；同时要完善安全事故应急救援预案，形成可行性的应急救援体系，一旦发生安全事故，需要立即启动应急救援预案，高效有序地开展救援行动，避免事故扩大化，减少人员伤亡和经济损失，保障深基坑施工的顺利进行[7]。同时需要明确安全管理目标，制定系统化的安全保证体系，促进安全管理工作的规范性开展（图3）。

图3 深基坑施工现场警示标牌

3.6 提高人员素质

深基坑施工工程较为复杂，工艺较多，施工质量安全要求较高，对施工人员的综合素质提出了更高的要求。因此，需要组建高素质的人才队伍，强化专业技术服务质量，促进整体工程施工安全的提升。要对施工队伍人员进行严格选拔，确保具有较高的专业水平、丰富的实践经验、正确的安全生产意识等；要开展科学合理的安全教育工作，强化施工人员的安全意识，强化安全第一的施工理念，保障施工人员熟悉现场施工规章制度、熟练掌握安全操作规程，避免出现人为操作失误的现象，提前消灭事故隐患；现场施工技术人员需要做好安全技术交底工作，安全监督管理部门开展系统化的三级安全教育、班前安全教育工作，强化施工人员的安全生产意识，避免侥幸心理，确保施工技术的规范性、标准操作，强化安全保证；要定期组织各个班组人员开展安全技能和安全知识学习活动，使其对施工现场特点、周边环境变化等情况进行熟悉了解，明确注意事项，充分掌握安全操作规程，强化安全意识，保障安全技术措施的贯彻落实[8]。

3.7 强化信息化安全管理

随着科学技术的发展，信息化技术手段在深基坑工程中得到有效应用，实现了安全管理工作的信息化、智能化，有效保障施工安全。在施工作业中，可以引进信息技术，构建信息化施工平台，采用智能化的监测手段，对施工现场、周边构筑物、地下水位等进行智能化、自动化、动态化监测，其中监测对象主要为土体侧向变形、支护结构变形、地面沉降和地下水位等；安排专业人员专门负责现场监测工作，及时采集监测数据，并对其进行智能化处理和分析，结合分析结果对潜在的安全风险进行科学预测，做好信息反馈工作，帮助工作人员及时发现超预警现象，为深基坑安全管理决策的制定提供依据。对施工现场的安全隐患进行有效性控制，为现场施工提供正确的指导[9]。

3.8 健全安全管理制度

结合深基坑施工工程特点，编制科学合理的安全生产规章制度和条例条规，强化安全管理工作的重要性，为安全施工提供依据和保障；严格实施安全管理制度，组建专门的安全管理组织部门，定期进行安全管理和风险排查活动，及时发现安全隐患并整改；要完善安全生产责任制度，划分安全责任，全体参建人员签订安全生产责任状，明确各级人员的安全管理责任，强化其责任意识，确保安全管理水平的提升；完善各级安全检查制度，组织工作人员定期、不定期进行安全检查工作，确保现场施工的规范性，优化安全生产环境[10]。