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建筑深基坑工程施工安全技术
日期:2018-08-08    浏览次数:8118    文章来源:协调考核科
 

建筑深基坑工程施工安全技术

一、深基坑工程发展与现状、存在的问题及解决措施

(一)深基坑工程的发展历程与现状

随着我国城市化、城镇化进程的逐步加快,城市和城镇建设快速发展,高层建(构)筑越来越多,越来越高,越来越大,地下空间也越来越受到重视,各类建筑(构)物,特别是高层建筑的地下部分所占空间越来越大,埋置深度越来越深,随之而来的基坑开挖面积已达数万平方米,深度20m左右的已属常见,最深已超过30m

1深基坑工程发展主要经历了以下三个阶段。

    第一阶段:二十世纪七八十年代,伴随着大城市高层、超高层建筑的兴建,深基坑工程问题逐渐凸现。但那时23层地下室的工程还比较少,基坑主要的围护结构型式是水泥搅拌桩的重力式结构,对于比较深的基坑则采用排桩结构,如果有地下水,再加水泥搅拌桩止水帷幕。

在国内,那时地下连续墙用得比较少,SMW工法正在进行开发研究。由于缺乏经验,深基坑的事故比较多,引起了社会和工程界的关注。从那时起,国内施工人员开始研究深基坑工程的监测技术与数值计算,当时虽然有一些施工技术指南,但还没有开始编制基坑工程的规范。

复合式土钉墙在浅基坑中推广使用,SMW工法开始推广使用,地下连续墙被大量采用。逆作法施工、支护结构与主体结构相结合的设计方法开始得到重视和运用。商业化的深基坑设计软件大量使用。在施工中,基坑内支撑出现了大直径圆环的形式和两道支撑合用围檩的方案,最大限度地克服了支撑对施工的干扰。

第二阶段:二十世纪九十年代,在国内,通过总结施工经验,开始制定基坑规范,这一时期出现了包括武汉、上海、深圳等地方规范和两本行业规范。一些地方政府建立深基坑方案的审查制度。国内外工程界开始出现超深、超大的深基坑工程,基坑面积达到23万平方米,深度达到20m左右。

但由于理论研究滞后、设计缺陷、施工等方面的原因,深基坑工程施工与相邻环境的相互影响形势更趋严峻,出现了新一波的深基坑工程事故。

这一时期,我国(包括台北和香港)采用支护结构与主体结构相结合并用逆作法施工的深基坑工程已达100多项,并且出现了第二波的基坑工程规范的修订与编制。

第三阶段:进入21世纪以后,国内外,伴随着超高层建筑和地下铁道的发展,地下工程向更深发展空间,出现了更深、更大的深基坑工程,基坑面积达到了45万平方米,深度超过30m,最深达50m,逆作法施工、支护结构与主体结构相结合的设计方法在更多的工程中推广应用。

通过20多年的工程实践和建筑业界人士的努力,深基坑工程领域取得了很大的进展,主要表现为下面五个方面:

    设计思想不断更新

    施工技术不断发展

    设计方法不断进步

    管理制度不断完善

    标准化工作的开展

2、深基坑工程的现状具体表现为以下四个特点:

深基坑离周边建筑距离越来越近

    由于城市的改造与开发,特别是在中心城区,基坑四周往往紧贴各种重要的建筑物,如轨道交通设施、地下管线、隧道、历史保护建筑、老式居民住宅、大型建筑物等,在上海陆家嘴,上海金茂大厦、上海金融中心和上海中心大厦三幢超高层建筑紧靠在一起,如设计或施工不当,均会对周边建筑造成不利影响。

② 深基坑工程越来越深

随着地下空间的开发利用,基坑越来越深,对设计理论与施工技术都提出了更严格的要求。如:

无锡恒隆广场基坑埋深近27m

上海中心深基坑达31m,均已挖到了承压水层。

宁波嘉和中心二期项目深基坑,平均开挖深度为18.3m,最大挖深为25.9m,整体为三层地下室布局,局部有夹层。

    基坑的规模与尺寸越来越大

    上海招商银行信用卡中心工程基坑面积达81000m2

无锡恒隆广场基坑面积35000m2

20088建成的上海金融中心大厦,建筑面积 38.1万 ㎡,地上101层,492米,地下3层,埋深21.89米,地下面积7.85万平米。

已于20137月封顶上海中心大厦, 建筑面积57.4万平方米,总高度632米、地上124层,地上建筑面积约41万平方米,地下5层,埋深31米,地下面积16.4万平米,建成后将成为我国最高、最深的超高层建筑。

这类基坑在支护结构的设计、施工中,特别是支撑系统的布置、围护墙的位移及坑底隆起的控制均有相当的难度。

施工场地越来越紧凑

    市区大规模的改造与开发,其中不少以土地出让形式吸引外资、内资开发,为充分利用土地资源,常要求建筑物地下室做足红线。场地可用空间狭小,大大的增加了施工难度,这必须通过有效的资源整合才能顺利实现。

基坑工程技术,包括设计、施工、设备及安装等技术,也随着地下空间的面积和埋深的增加而日趋提高,相应的,基坑工程施工安全技术的重要性也日趋显现,特别是深基坑工程的施工安全技术越显重要。

(二)深基坑工程存在的问题

深基坑工程存在的安全质量问题类型很多,成因也较为复杂。在水土压力作用下,支护结构可能发生破坏,支护结构型式不同,破坏形式也有差异。渗水可能引起流土、流砂、突涌,造成地基与基坑的破坏。围护结构变形过大及地下水流失,引起周围建筑物及地下管线破坏也属基坑工程事故。

深基坑工程事故形式可分为以下三类:

1基坑周边环境破坏

2深基坑支护体系破坏

3土体渗透破坏

最主要的问题是,

1、对深基坑工程施工安全技术,没有统一的认识,没有统一的标准规范,

2、建设各方对深基坑工程施工安全技术不够重视,

3、深基坑工程安全事故时有发生,甚至造成重大伤亡事故,给国家或有关单位造成重大财产损失和人员伤亡。

(三)存在问题的解决措施

1、领导重视,制订深基坑工程施工安全技术标准规范;──已实现

2、加强对《建筑深基坑工程施工安全技术规范》的宣传贯彻,提高建设各方对深基坑工程施工安全的重视程度,保障《规范》得到贯彻落实。

3、严格贯彻实施《建筑深基坑工程施工安全技术规范》,采取必要的各项措施,严格控制深基坑工程施工全过程的危险源和一切不安全因素,避免甚至杜绝事故的发生。

二、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》制订背景、

依据、调研过程及意义

(一)《建筑深基坑工程施工安全技术规范》的制订背景

1、改革开放以来,我国城市建设取得了举世瞩目的成就,

1)工程施工技术也取得很大进步与提高。

2)、随着高层建(构)筑越来越多,越来越高,越来越大,

3、地下部分所占空间也越来越大,埋置深度越来越深,基坑的开挖面积已达数万平方米,甚至几十万平方米,深度20m左右的已属常见,最深已超过30m

2基坑工程施工安全技术的重要性也日趋显现,特别是深基坑工程的施工安全技术越显重要。

1深基坑工程的施工安全技术,没有统一的的认识和意见,没有统一的标准予以规范,

2建设各方对深基坑工程施工安全技术也不够重视,特别是投资方片面节省投资,基坑工程存在严重隐患;深基坑工程的施工安全事故时有发生,有的甚至造成重大伤亡事故,给国家或有关单位造成重大财产损失和人员伤亡。

(二)《建筑深基坑工程施工安全技术规范》的制订依据

住房和城乡建设部于2009年开始把《建筑施工深基坑工程安全技术规范》纳入制订计划;2011年初发布了关于印发2011年工程建设标准规范制订、修订计划的通知》”(建标[2011J17号)文件,《建筑施工深基坑工程安全技术规范》列入编制计划(文件30页第120),由上海星宇建设集团有限公司与郑州大学主编单位后经申报批准改名为《建筑深基坑工程施工安全技术规范》。

(三)《建筑深基坑工程施工安全技术规范》的编制过程

建筑深基坑工程施工安全技术规范》编制组于2011510日在郑州召开规范编制组成立暨第一次工作会议,并先后在上海、浙江诸暨、大连、杭州等地5次召开规范编制组全体工作会议,期间专家们根据各自分工进行调研和撰写初稿,由主编负责汇总整理,在工作会议上组织讨论,统一认识,进行修改补充。经过初稿、征求意见稿、送审稿,在征求全国建筑界,特别是地基基础专家的意见基础上,经过反复斟酌、修改、完善,经过全体编制组成员2年多的努力,于20135月完成报批稿,201310月由住房和城乡建设部批准颁布,201441日起实施。

20125月形成征求意见稿、20131月形成送审稿,

2013125日,送审稿在北京通过了住房和城乡建设部组织的审查。

20135月形成了报批稿,报批稿、条文说明和强制性条文报送安全标委会和强条委审查。

20137月根据安全标委会和强条委的审查批复,稍作了修改,报批稿正文和条文说明及强制性条文报送标准定额司

(四)《建筑深基坑工程施工安全技术规范》的指导意义

《建筑深基坑工程施工安全技术规范》JGJ311-2013将于201441日正式实施,这是我国工程建设施工企业的一件大事,是建筑深基坑工程施工安全技术发展史上的一件大事。

《建筑深基坑工程施工安全技术规范》可能不尽完善,但毕竟有了一部深基

坑工程施工安全技术方面的规范,可以指导施工,使施工安全技术有章可循。

相信《建筑深基坑工程施工安全技术规范》会随着新技术、新工艺、新材料、

新设备的不断踊现,经过几年的实践检验,发现许多不足,通过修订,使本规范日臻完善。

三、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》主要内容及筒解

(一)《规范》共11271

1 总则4条;2 术语15条;3 基本规定8条;4 施工环境调查10条;5 施工安全专项方案23条;6 支护结构施工82条;7 地下水与地表水控制条388 土石方开挖22条;9 特殊性土基坑工程24条;10 检查与监测22条;11 使用与维护23条。

(二)《规范》主要内容包括

1、深基坑工程施工全过程安全技术,包括从施工环境调查,到施工安全专项方案编制、支护结构施工、降排水、土石方开挖、检查与监测,直到基坑的使用与维护的安全技术方面内容

2、地域范围覆盖全国,包括一般正常固结土、膨胀岩土、受冻融影响的土、湿陷性黄土、软土、岩土等各种地基土质的基坑。

(三)其中主要施工过程的有三个方面

1、支护结构施工包括:

土钉墙支护、重力式水泥土墙、地下连续墙、灌注桩排桩围护墙、板桩围护墙、型钢水泥土搅拌墙、沉井、内支撑、土层锚杆、逆作法、坑内土体加固等各种支护型式。

2、地下水与地表水控制包括:

降排水:明排水(排水沟和集水井)、管井降水、轻型井点降水、真空降水管井;

截水帷幕:水泥土截水帷幕、注浆法帷幕、三轴水泥土搅拌桩截水帷幕、钢板桩截水帷幕、钻孔咬合桩、冻结法截水帷幕;

回灌;

环境影响预测与预防。

3、土石方开挖包括:

无内支撑的基坑开挖、有内支撑的基坑开挖、土石方开挖与爆破等各种基坑开挖型式。

(四)《规范》对深基坑工程的施工安全技术作了明确规定

《规范》总则对本规范的编制原则、适用范围、实施要求和符合相关规范的原则作了规定。

1基坑周边环境安全与基坑工程安全具有同等重要性,需对深基坑工程的施工安全技术进行规范

由于深基坑工程大部分在位于中心城区,基坑周边建(构)筑物较多,且有不少历史保护建筑或老式居民住宅,基坑周边地下市政设施、管线密布,有的基坑紧邻地铁、隧道。为保证深基坑及周边环境安全,要求对涉及深基坑工程的现场环境调查、施工安全专项方案、现场施工、安全监测、周边环境保护、基坑的使用与维护等各个方面的安全技术作出规定,以适应当前建设的需要。

2本规范适用于开挖深度大于或等于5m的建筑深基坑工程的施工安全技术、安全使用与维护管理。

根据目前的习惯划分,本规范适用范围为基坑深度在5m及以上的基坑、基坑深度虽不足5m但地质状况或周边环境较差的基坑。本规范不限定基坑深度的上限,是基于随着科学技术的进步,高层建筑(构)物的高度和深度会逐步提高或加深的考虑。

深基坑工程是复杂、变化的系统工程,是含有一定经验性的工程技术,因此深基坑工程的现场环境调查、施工组织设计、现场施工、安全监测、周边环境保护应当充分重视以往的经验,做到施工方案合理,技术措施周密,检查和监测手段齐全,切实保障深基坑工程安全。

3建筑深基坑工程应根据深基坑及其周边的工程地质条件、水文地质条件、周边环境保护要求、支护结构类型及使用年限、施工工期等因素,结合地区经验制定施工安全技术措施和安全应急预案。

中国幅员辽阔,建设工程的基坑涉及的工程地质、水文地质条件差别较大,在深基坑工程的现场环境调查、安全专项施工方案、现场施工(包括:围护与支撑结构的施工、降排水、土方开挖等)、安全监测、周边环境保护、基坑的使用与维护时应根据深基坑工程的安全等级和环境保护等级,选择适当的围护与支撑结构型式与施工方法、降排水方式、土方开挖及检测与监测方案,确保深基坑工程使用安全和周边环境安全。

4本《规范》既涵盖了现场环境调查、施工安全专项方案、现场施工、检查与监测、使用与维护等专业,又涉及软土、膨胀土、可能发生冻胀、高灵敏度土等地基,除遵守本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

《建筑地基基础设计规范》GB 50007

《混凝土结构设计规范》GB 50010

《岩土工程勘察规范》GB 50021

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202

《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497

《建筑桩基技术规范JGJ 94

《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120

《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ 167

《建筑施工土方工程安全技术规范》 JGJ 180等规范规程,形成基坑工程系列的技术标准,除强调自身的完整性外,力图对上述标准在考虑施工安全与技术措施方面的缺憾做出补充与完善,使之具有较强的可操作性和较好的适用性。

(五)《规范》的颁布是对深基坑工程施工安全技术的总结和提高

《规范》作为建筑深基坑工程施工安全技术的标准规范,是在总结我国20多年来高层建筑深基坑工程施工安全技术经验和《建筑基坑支护技术规程》JGJ120《建筑施工土方工程安全技术规范》 JGJ180等有关规范的基础上,针对当前建筑深基坑工程施工安全状况及存在问题,编制了本《规范》,以指导全国建筑深基坑工程施工,使深基坑工程施工安全状况得到改善

本《规范》的逐步推广和应用,将有效地提高施工企业,特别是基础工程施工企业的深基坑工程施工安全技术与管理,逐步提高企业在深基坑工程的现场环境调查、安全专项施工方案、现场施工(包括支护结构施工、降排水施工、土石方开挖施工等)、安全监测、周边环境保护、基坑的使用与维护等方面的技术与管理。

本《规范》的编制,是在《建筑基坑支护技术规程》JGJ120《建筑施工土方工程安全技术规范》 JGJ180的基础上进行的,遵循了下列原则:

1《规范》紧密结合当前我国已发布的建设施工的各项标准规范的要求,以便通过本《规范》的实施,推动建筑施工安全风险的有效控制,改善深基坑工程施工和周边环境的安全状况,减少安全伤亡事故

2、《规范》的编制是以“安全”角度出发,仅限于建筑深基坑工程施工安全技术的与管理,从安全风险控制的角度,全面覆盖深基坑工程施工全过程。

3《规范》是对建筑深基坑工程施工安全技术的基本要求,并不是深基坑工程施工安全技术的最高要求。因此在执行本《规范》的同时,鼓励企业根据施工实际的需要,进行技术创新,不断提高安全施工能力和技术水平。

 

四、深基坑工程基本要求

按照国家住房和城乡建设部《危险性较大的分项分部工程安全管理办法》规定:深基坑工程是指 “(一)开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。(二)开挖深度虽未超过5m,但地质条件、周边环境和地下管线复杂,或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。”,是属于“超过一定规模的危险性较大的分项分部工程范围”。

(一)深基坑工程施工安全等级的划分

深基坑工程施工安全等级应根据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007规定的地基基础设计等级,结合基坑本体安全、工程桩基与地基施工安全、基坑侧壁土层与荷载条件、环境安全等因素按表3.0.1规定确定。

3.0.1 建筑深基坑工程施工安全等级

施工安全等级

一级

1  复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程

2  开挖深度大于15m的基坑工程

3  基坑支护结构与主体结构相结合的基坑工程

4  设计使用年限超过2年的基坑工程

5  侧壁为填土或软土,场地因开挖施工可能引起工程桩基发生倾斜、地基隆起变形等改变桩基、地铁隧道运营性能的工程

6  基坑侧壁受水浸透可能性大或基坑工程降水深度大于6m或降水对周边环境有较大影响的工程

7  地基施工对基坑侧壁土体状态及地基产生挤土效应较严重的工程

8  在基坑影响范围内存在较大交通荷载,或大于35kPa短期作用荷载工程

9  基坑周边环境条件复杂、对支护结构变形控制要求严格的工程

10  采用型钢水泥土墙支护方式、需要拔除型钢对基坑安全可能产生较大影响的基坑工程

11  采用逆作法上下同步施工的基坑工程

12  需要进行爆破施工的基坑工程

二级

除以上外的其他基坑工程

深基坑工程安全等级的划分涉及基坑变形控制指标要求、基坑监测方案评审要求、基坑工程安全风险分析与评估要求等,《规范》充分考虑了现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007)、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202)和国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-)等规范中有关地基基础设计等级支护结构安全等级基坑变形控制等级等划分原则和定义,考虑基坑施工安全的特点、重要性、安全技术要求等,将基坑安全等级划分为一级、二级两个等级,从严控制深基坑工程安全等级划分。

(二)基坑工程支护结构体系的作用和要求

基坑工程的最基本作用是为了给基坑土方开挖和地下结构工程的作业施工

创造安全的条件,并控制土方开挖和地下结构工程施工对周围环境可能造成的不利影响。随着高层、超高层建筑和城市地下工程的开发利用,基坑工程的开挖越来越深,面积越来越大,基坑围护结构的施工越来越复杂,所需要的理论和技术越来越高。

为了给基坑土方开挖和地下结构工程的施工创造条件,基坑围护结构体系必须满足如下要求:

1)适度的施工空间。有能安全地进行土方开挖和地下结构施工的作业场地,且围护结构体系的变形也不会影响土方开挖和地下结构施工。

2)干燥的施工空间。采取降水、排水、截水等各种措施,保证地下工程

施工的作业面在地下水位以上,方便地下工程的施工作业,并确保施工安全。

3)安全的施工空间。地下工程施工期间,应严格控制支护结构体系变形,

确保基坑本体安全和周边环境,包括临近的市政道路、管线、周边建(构)筑物的安全。

(三)深基坑工程的主要特点

1、安全储备较小,风险较大

基坑支护体系是临时性结构,具有较大的风险性。基坑支护体系在设计计算

时,有些荷载,如地震荷载不予考虑,相对于永久性结构,在强度、变形、防渗、耐久性等方面的要求较低一些,安全储备要求可以小一些;再加上某些建设方对基坑工程认识上的偏差,为降低造价,对设计提出一些不合理要求,实际的安全储备可能会更低一些。因此,基坑工程具有较大的风险性,必须要有合理的应对措施。

2、制约因素较多

基坑工程与自然条件和周边环境有很大关系。

1 区域性差别很大。施工场地的工程地质条件和水文地质条件对基坑开挖有很大影响。中国幅员辽阔,各地的工程地质条件和水文地质条件差别很大,软粘土地基、砂性土地基、黄土地基等地基中的基坑工程性状差别很大。同是软粘土地基,天津、上海、宁波、杭州、福州、昆明等各地软粘土地基性状也有较大差异。地下水,特别是承压水对基坑工程性状影响很大,而各地承压水特性差异很大,承压水对基坑工程性状影响的差异也很大。

2 周边环境的影响。

基坑支护体系受周边环境,包括临近的市政道路、管线、周边建(构)筑物

的影响很大,周边环境的容许变形量、重要程度都对基坑工程的设计与施工产生较大影响,甚至成为基坑工程成功与否的关键。因此,在满足基坑安全及周边环境保护的前提下,要合理地满足施工的易操作性和工期要求。

3 时空效应强。

基坑工程的空间大小和形状对支护体系受力具有较大影响,基坑土方开挖顺

序也对支护体系受力具有较大影响,另外,土具有蠕变性,随着蠕变的发展,变形增大,抗剪强度降低,因此,基坑工程具有时空效应。在基坑开挖时要重视和利用基坑工程的时空效应。

3、设计计算理论不完善。

基坑工程作为地下工程,所处的地质条件复杂,影响因素较多,人们对岩土

力学性质的了解还不深入,许多设计理论还不完善。

作用在基坑围护结构上的土压力不仅与土压力中稳定、变形和渗流有关,还

与时间有关,而且涉及岩土工程、结构工程两门学科。土压力理论还不完善,实际设计计算中往往采用经验取值,还是一门发展中的学科

4基坑工程系统性强。

基坑工程包括:基坑支护结构设计、支护结构施工、降排水、土方开挖、监

测、维护等,是一个系统工程。特别是深基坑工程的施工,对设计与施工人员的综合性知识和经验的要求较高,不仅要有岩土工程方面的知识,也要有结构工程方面的知识,而且需要有丰富的施工现场实践经验,还要熟悉工程所在地的施工条件和经验。

(四)深基坑支护分类与适用范围

深基坑工程按支护形式或开挖形式均分为两大类:

1无支护的基坑工程

① 大开挖,是以放坡开挖的形式,在施工场地处于空旷环境、周边无建(构)筑物和地下管线条件下的普遍常用的开挖方法;

② 开挖放坡护面,以放坡开挖为主,在坡面辅以钢筋网混凝土护坡;

③ 以放坡开挖为主,辅以坡脚采用短木桩、隔板等简易支护。

2、有支护的基坑工程

1 加固边坡形成的支护,

对基坑边坡土体的土质进行改良或加固,形成自立式支护。如:水泥土重力坝支护结构、加筋水泥土墙支护结构、土钉墙支护结构、复合土钉墙支护结构、冻结法支护结构等;

2 挡墙式支护结构,分为悬臂式挡墙式支护结构、内撑式挡墙式支护结构、锚拉式挡墙式支护结构、内撑与锚拉相结合挡墙式支护结构。

挡墙式支护结构常用的有:排桩墙、地下连续墙、板桩墙、加筋水泥土墙等。

排桩墙中常用的桩型有:钻孔灌注桩、沉管灌注桩等,也有采用大直径薄壁筒桩、预制桩等。

3其他形式支护结构常用形式有:

门架式支护结构、重力式门架支护结构、拱式组合型支护结构、沉井支护结构等。

每一种支护形式都有一定的适用范围,而且均随着工程地质条件和水文地质条件,以及周边环境条件的差异,其合理的支护高度也可能产生较大的差异。比如:当土质较好,地下水位在10多米深的基坑可能采用土钉墙支护或其他简易支护形式,而对软粘土地基,采用土钉墙支护的极限高度就只有5m以内了,且其变形也较大。

五、比较《建筑深基坑工程施工安全技术规范》(JGJ311-2013

《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012的相同与不同。

比较《建筑深基坑工程施工安全技术规范》(JGJ3112013)与

《建筑基坑支护技术规程》(JGJ1202012)相同与不同之处

《建筑深基坑工程施工安全技术规范》

《建筑基坑支护技术规程》

相同

之处

1

都是有关基坑方面的建设工程行业标准。

2

都包括支护、地下水控制、土方开挖等方面内容。

不同

之处

1

包括大于等于5米的建筑基坑工程。

包括所有深度的基坑工程

2

是施工安全技术规范,

侧重于施工安全。

包括了设计与施工。侧重于勘察、设计与验算。5个附录都是计算。

3

基坑安全等级分为2

基坑安全等级分为3

4

已有勘察报告与基坑设计文件基础上的现场勘查与环境调查。

基坑工程设计前的勘察与环境调查。

5

侧重于基坑施工阶段的现场监测。

包括设计前的勘察和全方位的检测。

6

土钉墙只是“支护结构施工”中的一节(6.2 土钉墙支护)。

土钉墙单独成章(5. 土钉墙)。

7

重力式水泥土墙是“6支护结构施工”中一节(6.3重力式水泥土墙)。

重力式水泥土墙单独成章(6.重力式水泥土墙)。

8

土石方开挖施工比较详细,单独成章(8. 土石方开挖)。

基坑开挖只是一节(8.1基坑开挖),比较简单,只讲大的原则。

9

包含了地表水控制和回灌及降排水对环境影响的预测与预防。

未包括地表水控制和回灌及降排水对环境影响的预测与预防。

10

特殊性土单独成章(9. 特殊性土基坑工程)。

对特殊性土基坑工程未作单独规定与说明。

本《规范》的编制,是在《建筑基坑支护技术规程》JGJ120《建筑施工土方工程安全技术规范》 JGJ180的基础上进行的,遵循了下列原则:

1《规范》紧密结合当前我国已发布的建设施工的各项标准规范的要求,以便通过本《规范》的实施,推动建筑施工安全风险的有效控制,改善深基坑工程施工和周边环境的安全状况,减少安全伤亡事故

2、《规范》的编制是以“安全”角度出发,仅限于建筑深基坑工程施工安全技术的与管理,从安全风险控制的角度,全面覆盖深基坑工程施工全过程。

3《规范》是对建筑深基坑工程施工安全技术的基本要求,并不是深基坑工程施工安全技术的最高要求。因此在执行本《规范》的同时,鼓励企业根据施工实际的需要,进行技术创新,不断提高安全施工能力和技术水平。

六、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》强制性条文与解读

《规范》的强制性条文在“应急救援预案”这一节的“5.4.5

5.4.5  基坑工程变形监测数据超过报警值,或出现基坑、周边建(构)筑、管线失稳破坏征兆时,应立即停止施工作业,撤离人员,待险情排除后方可恢复施工。”

《规范》的条文说明对5.4.5条是这样说明的:

5.4.5本条为强制性条文,基坑工程坍塌事故会产生重大财产损失,应避免人员伤亡。基坑工程坍塌事故一般具有明显征兆,如支护结构局部破坏产生的异常声响、位移的快速变化、水土的大量涌出等。当预测到基坑坍塌、建筑物倒塌事故的发生不可逆转时,应立即撤离现场施工人员、临近建筑物内的所有人员。”

当基坑发现变形、位移、开裂、渗水等征兆,基坑监测数据超过报警值时,就有可能发生基坑坍塌事故,工地应:

──立刻启动应急预案;

──立即撤离现场施工人员、临近建筑物内的所有人员;

──报告公司上级部门和建设、监理、设计单位;

──共同勘察现场,分析原因,制订抢险和修补的技术方案和措施;

──组织人员和设备、材料,及时进行抢修;

──避免事故的扩大与漫延。

七、施工安全专项方案的编制与实施

(一)编制基坑工程施工安全专项方案

必须在调查施工、使用与维护过程的危险源的基础上进行分析,根据危险源分析结果,编制基坑工程施工安全专项方案。

基坑工程施工安全专项方案应符合下列规定:

    1  应针对危险源及其特征制定具体安全技术措施;

    2  应按消除、隔离、减弱危险源的顺序选择基坑工程安全技术措施;

    3  应论证安全技术方案的可靠性和可行性;

    4  应根据工程施工特点,提出安全技术方案实施过程中的控制原则、明确重点监控部位和监控指标要求;

    5  应包括基坑安全使用与维护全过程;

    6  设计和施工发生变更或调整时,施工安全专项方案应进行相应的调整和补充。

(二)基坑工程施工安全专项方案应与基坑工程施工组织设计同步编制

基坑工程设计与施工方案获有关专家论证通过后应同时编制施工安全专项方案与基坑工程施工组织设计。

(三)基坑工程施工安全专项方案应包括下列主要内容

    1  工程概况,包含基坑所处位置、基坑规模、基坑安全等级及现场勘查及环境调查结果、支护结构形式及相应附图;

    2  工程地质与水文地质条件,包含对基坑工程施工安全的不利因素分析;

    3  危险源分析,包含基坑工程本体安全、周边环境安全、施工设备及人员生命财产安全的危险源分析;

    4  各施工阶段与危险源控制相对应的安全技术措施,包含围护结构施工、支撑系统施工及拆除、土方开挖、降水等施工阶段危险源控制措施;各阶段施工用电、消防、防台防汛等安全技术措施;

    5  信息施工法实施细则,包含对施工监测成果信息的发布、分析,决策与指挥系统;

    6  安全控制技术措施、处理预案;

    7  安全管理措施,包含安全管理组织及人员教育培训等措施;

    8  对突发事件的应急响应机制,包含信息报告、先期处理、应急启动和应急终止。

(四)危险源识别

危险源分析应根据基坑工程周边环境条件和控制要求、工程地质条件、支护设计与施工方案、地下水与地表水控制方案、施工能力与管理水平、工程经验等进行,并应根据危险程度和发生的频率,识别为重大危险源和一般危险源。

1、重大危险源的特征:

   1  开挖施工对邻近建(构)筑物、设施必然造成安全影响或有特殊保护要求的;

   2  达到设计使用年限拟继续使用的;

   3  改变现行设计方案,进行加深、扩大及改变使用条件的;

   4  邻近的工程建设,包括打桩、基坑开挖降水施工影响基坑支护安全;

   5  邻水的基坑。

2、一般危险源的特征:

   1  存在影响基坑工程安全性、适用性的材料低劣、质量缺陷、构件损伤或其它不利状态;

   2  支护结构、工程桩施工产生的振动、剪切等可能产生流土、土体液化、渗流破坏;

   3  截水帷幕可能发生严重渗漏;

   4  交通主干道位于基坑开挖影响范围内,或基坑周围建筑物管线、市政管线可能产生渗漏、管沟存水,或存在渗漏变形敏感性强的排水管等可能发生的水作用产生的危险源;

   5  雨季施工,土钉墙、浅层设置的预应力锚杆可能失效或承载力严重下降;

   6  侧壁为杂填土或特殊性岩土;

   7  基坑开挖可能产生过大隆起;

   8  基坑侧壁存在振动荷载;

   9  内支撑因各种原因失效或发生连续破坏;

   10  对支护结构可能产生横向冲击荷载;

11  台风、暴雨或强降雨降水施工用电中断、基坑降排水系统失效;

    12  土钉、锚杆蠕变产生过大变形及地面裂缝。

(五)应急救援预案

1、基坑工程发生险情时,应采取下列应急措施:

    1  基坑变形超过报警值时应调整分层、分段土方开挖等施工方案,并宜采取坑内回填反压后增加临时支撑、锚杆等;

    2  周围地表或建筑物变形速率急剧加大,基坑有失稳趋势时,宜采取卸载、局部或全部回填反压,待稳定后再进行加固处理;

    3  坑底隆起变形过大时,应采取坑内加载反压、调整分区、分步开挖、及时浇注快硬混凝土垫层等措施;

4  坑外地下水位下降速率过快引起周边建筑与地下管线沉降速率超过警戒值,应调整抽水速度减缓地下水位下降速度或采用回灌措施;

5  围护结构渗水、流土,可采用坑内引流、封堵或坑外快速注浆的方式进行堵漏;情况严重时应立即回填,再进行处理;

6  开挖底面出现流砂、管涌时,应立即停止挖土施工,根据情况采取回填、降水法降低水头差、设置反滤层封堵流土点等方式进行处理。

2、基坑工程施工引起邻近建筑物开裂及倾斜事故时,应根据具体情况采取下列处置措施:

    1  立即停止基坑开挖,回填反压;

    2  增设锚杆或支撑;

    3  采取回灌、降水等措施调整降深;

    4  在建筑物基础周围采用注浆加固土体;

    5  制订建筑物的纠偏方案并组织实施;

    6  情况紧急时应及时疏散人员。

3、基坑工程引起邻近地下管线破裂,应采取下列应急措施:

    1  立即关闭危险管道阀门,采取措施防止产生火灾、爆炸、冲刷、渗流破坏等安全事故;

    2  停止基坑开挖,回填反压、基坑侧壁卸载;

    3  及时加固、修复或更换破裂管线。

八、深基坑工程施工质量与安全事故案例解析

1、基坑周边环境破坏

    在深基坑工程施工过程中,由于降水、土方开挖会对周围土体有不同程度的扰动,引起周围地表不均匀下沉,从而影响周围建筑、构筑物及地下管线的正常使用,造成路面开裂、管道断裂、邻近建筑物沉降、倾斜等严重的造成工程事故。

    引起周围地表沉降的因素大体有:

    ─基坑墙体变位、失稳,周边土体滑动;

    ─基坑回弹、隆起;

    ─井点降水引起的地层固结;

    坑边堆载过大,导致基坑变形;

─抽水造成砂土损失、管涌流砂等。

    因此如何预测和减小施工引起的地面沉降已成为深基坑工程界亟需解决的难点问题。

2、深基坑支护体系破坏,

包括以下4个方面的内容:

    基坑围护体系折断事故

    主要是由于施工抢进度,超量挖土,支撑架设跟不上,是围护体系缺少大量设计上必须的支撑,或者由于施工单位不按图施工,抱侥幸心理,少加支撑,致使围护体系应力过大而折断或支撑轴力过大而破坏或产生大变形。表现为:

──立柱桩垂直度偏差大,拆撑后长细比过大,导致立柱桩和支撑失稳;

──土方开挖:支撑剪断、基坑垮塌;

──土方车超载,栈桥破损;

──挖土机、运输车辆开过支撑上:导致支撑剪断、基坑垮塌。

基坑围护体整体失稳事故

深基坑开挖后,土体沿围护墙体下形成的圆弧滑面或软弱夹层发生整体滑动失稳的破坏。表现为:

──围护施工:槽壁塌方;

基坑围护踢脚破坏

由于深基坑围护墙体插入基坑底部深度较小,同时由于底部土体强度较低,从而发生围护墙底向基坑内发生较大的“踢脚”变形,同时引起坑内土体隆起。表现为:

──土方开挖放坡较陡,导致滑坡;

坑内滑坡导致基坑内撑失稳

    在火车站、地铁车站等长条形深基坑内区放坡挖土时,由于放坡较陡、降雨或其他原因引起的滑坡可能冲毁基坑内先期施工的支撑及立柱,导致基坑破坏。

3、土体渗透破坏,包括以下3个方面内容:

    基坑壁流土破坏

在饱和含水地层(特别是有砂层、粉砂层或者其他的夹层等透水性较好的地层),由于围护墙的止水效果不好或止水结构失效,致使大量的水夹带砂粒涌入基坑,严重的水土流失会造成地面塌陷。

基坑底突涌破坏

    由于对承压水的降水不当,在隔水层中开挖基坑时,当基底以下承压含水层的水头压力冲破基坑底部土层,将导致坑底突涌破坏。表现为:

──基坑底部:突涌管涌;

──土方开挖:槽段接缝渗水、涌砂;

基坑底管涌破坏

    在砂层或粉砂底层中开挖基坑时,在不打井点或井点失效后,会产生冒水翻砂(即管涌),严重时会导致基坑失稳。

4、其他方面的原因

由于机械设备故障、施工失误或天气等因素造成基坑安全事故的:

──塔吊倾覆;

──钢筋笼起吊散架:高处坠落;

──支撑底模坠落伤人;

──栈桥或基坑坡顶临边防护跌落;

──监测点破坏,无法信息化施工;

──台风、暴雨等恶劣天气:应急措施不到位;

──混凝土浇筑夹泥、空洞;

──浇筑混凝土时,炸泵;

以上深基坑工程安全问题,只是从某一种形式上表现了基坑破坏,反映了建筑深基坑工程施工安全严峻的隐忧,实际上深基坑工程事故发生的原因往往是多方面的,具有复杂性,深基坑工程事故的表现形式往往具有多样性,有必要制定深基坑工程施工安全技术标准,规范深基坑工程施工安全行为,避免乃至杜绝重大伤亡事故,确保财产和人员安全。