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基坑支护安全监理控制要点

2019
05/07
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建筑界
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【摘要】在城市建设中高层建筑、超高层建筑所占比例逐年增多,高层建筑如何解决如何解决深基础施工中的安全问题也越来越突出,建设部近几年的事故统

在城市建设中高层建筑、超高层建筑所占比例逐年增多,高层建筑如何解决如何解决深基础施工中的安全问题也越来越突出,建设部近几年的事故统计中,坍塌事故成了继“四大伤害”(高处坠落、触电、物体打击、机械伤害)之后的第五大伤害。在坍塌事故中,基坑基槽开挖、人工扩孔桩施工造成的坍塌占坍塌事故总数的65%,所以坍塌事故也已列入建设部专项治理内容。

在基坑开挖中造成坍塌事故的主要原因是:

基坑开挖放坡不够,没按土的类别和坡度的容许值,按规定的高度比进行放坡,造成坍塌;

基坑边坡顶部超载或由于震动,破坏了土体的内聚力,引起土体结构破坏,造成的滑坡;

由于施工方法不正确,开挖程序不对、超标高挖土、支撑设置或拆除不正确、或者排水措施不力以及解冻时造成的坍塌等。针对以上问题,结合基坑支护设计规范的有关规定制定了本安全检查评分表。

(一)施工方案

1. 基坑开挖之前,要按照土质情况、基坑深度以及周边环境确定支护方案,其内容应包括:放坡要求、支护结构设计、机械选择、开挖时间、开挖顺序、分层开挖深度、坡道位置、车辆进出道路、降水措施及监测要求等。

2. 施工方案的制定必须针对施工工艺结合作业条件,对施工过程中可能造成坍塌因素和作业人员的安全以及防止周边建筑、道路等产生不均匀沉降,设计制定具体可行措施,并在施工中付诸实施。

3. 高层建筑的箱形基础,实际上形成了建筑的地下室,随上层建筑荷载的加大,常要求在地面以下设置三层或四层地下室,因而基坑的深度常超过5~6m,且面积较大,给基础工程施工带来很大困难和危险,必须认真制定安全措施防止发生事故。

如:

(1) 工程场地狭窄,邻近建筑物多,大面积基坑的开挖,常使这些旧建筑物发生裂缝或不均匀沉降;

(2) 基坑的深度不同,主楼较深,群房较浅,因而需仔细进行施工程序安排,有时先挖一部分浅坑,再加支撑或采用悬臂板桩;

(3) 合理采用降水措施,以减少板桩上的土压力;

(4) 当采用钢板桩时,合理解决位移和弯曲;

(5) 除降低地下水位外,基坑内还需设置明沟和集水井,以排除暴雨突然而来的明水;

(6) 大面积基坑应考虑配两路电源,当一路电源发生故障时,可以及时采取另一路电源,防止停止降水而发生事故。

总之由于基坑加深,土侧压力下再加上地下水的出现,所以必须做专项支护设计以确保施工安全。

4. 支护设计方案的合理与否,不但直接影响施工的工期、造价,更主要还对施工过程中的安全与否有直接关系,所以必须经上级审批。有的地区规定基坑开挖深度超过6m时,必须经建委专家审批。经实践证明这些规定不但确保了施工安全,还对缩短工期、节约资金取得了明显效益。

(二)临边保护

1. 当基坑施工深度达到2m时,对坑边作业已构成危险,按照高处作业和临边作业的规定,应搭设临边防护设施。

2. 基坑周边搭的防护栏杆,从选材、搭设方式及牢固程度都应符合《建筑施工高处作业安全技术规范》的规定。

(三)坑壁支护

不同深度的基坑和作业条件,所采取的支护方式也不同。

1. 原状土放坡

一般基坑深度小于3m时,可采用一次性放坡。当深度达到4~5m时,也可采用分级放坡。明挖放坡必须保证边坡的稳定,根据土的类别进行稳定计算确定安全系数。原状土放坡适用于较浅的基坑,对于深基坑可采用打桩、土钉墙或地下连续墙方法来确保边坡的稳定。

2. 排桩(护坡桩)

当周边无条件放坡时,可设计成挡土墙结构。可以采用预制桩或灌注桩,预制桩有钢筋混凝土桩和钢桩,当采用间隔排桩时,将桩与桩之间的土体固化形成成桩墙挡土结构。

土体的固化方法可采用高压旋喷或深层搅拌法进行。固化后的土体不得具有整体性好,同时可以阻止地下渗入基坑形成隔渗结构。桩墙结构实际上利用桩的入土深度形成悬臂结构,当基础较深时,可采用坑外拉锚或坑内支撑来保持护桩的稳定。

3. 坑外拉锚与坑内支撑

(1) 坑外拉锚:

用锚具将锚杆固定在桩的悬臂部分,将锚杆的另一端伸向基坑边坡土层内锚固,以增加桩的稳定。土锚杆由锚头、自由段和锚固段三部分组成,锚杆必须有足够长度,锚固段不能设置在土层的滑动面之内。锚杆应经设计并通过现场试验确定抗拔力。锚杆可以设计成一层或多层,采用坑外拉锚较采用坑内支撑法能有较好的机械开挖环境。

(2) 坑内支撑:

为提高桩的稳定性,也可采用在坑内加设支撑的方法。坑内支撑可采用单层平面或多层支撑,支撑材料可采用型钢或钢筋混凝土,设计支撑的结构形式和节点做法,必须注意支撑安装及拆除顺序。尤其对多层支撑要加强管理,混凝土支撑必须在上道支撑强度达80%时才可挖下层;对钢支撑严禁在负荷状态下焊接。

4. 地下连续墙

地下连续墙就是在深层地下浇注一道钢筋混凝土墙,既可起挡土护壁又可起隔渗作用,还可以成为工程主体结构的一部分,也可以代替地下室墙的外模板。

地下连续墙也可简称地连墙,地连墙施工是利用成槽机械、按照建筑平面挖出一条长槽,用膨润土泥浆护壁,在槽内放入钢筋笼,然后浇注混凝土。施工时,可以分成若干单元(5~8m一段),最后将各段进行接头连接,形成一道地下连续墙。

5. 逆作法施工

逆作法的施工工艺和一般正常施工相反,一般基础施工先挖至设计深度,然后自下向上施工到正负零标高,然后再继续施工上部主体。逆作法是先施工地下一层(离地面最近的一层),在打完第一层楼板时,进行养护,在养护期间可以向上部施工主体,当第一层楼板达到强度时,可继续施工地下二层(同时向上方施工),此时的地下主体结构梁板体系,就作为挡土结构的支撑体系,地下室外的墙体又是基坑的护壁。这时梁板的施工只需在插入土中,作为柱子钢筋,梁板施工完毕再挖土方施工柱子。第一层楼板以下部分由于楼板的封闭,只能采用人工挖土,可利用电梯间用垂直运输通道。逆作法不但节省工料,上下同时施工缩短工期,还由于利用工程梁板结构做内支撑,可以避免由于装拆临时支撑造成的土体变形。

(四)排水措施

基坑施工常遇地下水,尤其深度施工处理不好不但影响基坑施工,还会给周边建筑造成沉降不均的危险。对地下水的控制方法一般有:排水、降水、隔渗。

1. 排水

开挖深度较浅时,可采用明排。沿槽底挖出两道水沟,每隔30~40m设置一集水井,用抽水设备将水抽走。有时深基坑施工,为排除雨季的暴雨突然而来的明水,也采用明排。

2. 开挖深度大于3m时,可采用井点降水。在基坑外设置降水管,管壁有孔并有过滤网,可以防止在抽水过程中将土粒带走,保持土体结构不被破坏。

井点降水每级可降低水位4.5m,再深时,可采用多级降水,水量大时,也可采用深井降水。

当降水可能造成周围建筑物不均匀沉降时,应在降水的同时采取回灌措施。回灌井是一个较长的穿孔井管,和井点的过滤管一样,井外填以适当级配的滤料,井口用粘土封口,防止空气进入。回灌与降水同时进行,并随时观测地下水位的变化,以保持原有的地下水位不变。

3. 隔渗

基坑隔渗是用高压旋喷、深层搅拌形成的水泥土墙和底板而形成的止水帷幕,阻止地下水渗入基坑内。隔渗的抽水井可设在坑内,也可设在坑外。

(1) 坑内抽水:不会造成周边建筑物、道路等沉降问题,可以坑外高水位坑内低水位干燥条件下作业。但最后封井技术上应注意防漏,止水帷幕采用落底式,向下延伸到不透水层以内对坑内封闭。

(2) 坑外抽水:含水层较厚,帷幕悬吊在透水层中。由于采用了坑外抽水,从而减轻了挡土桩的侧压力。但坑外抽水对周边建筑物有不利的沉降影响。

(五)坑边荷载

1. 坑边堆置土方和材料包括沿挖土方边缘移动运输工具和机械不应离槽边过近,堆置土方距坑槽上部边缘不小于1.2m,弃土堆置高度不超过1.5m。

2. 大中型施工机具距坑槽边距离,应根据设备重量、基坑支护情况、土质情况经计算确定。规范规定“基坑周边严禁超堆荷载”。土方开挖如有超载和不可避免的边坡堆载,包括挖土机平台位置等,应在施工方案中进行设计计算确认。

3. 当周边有条件时,可采用坑外降水,以减少墙体后面的水压力。

(六)上下通道

1. 基坑施工作业人员上下必须设置专用通道,不准攀爬模板、脚手架以确保安全。

2. 人员专用通道应在施工组织设计中确定,其攀登设施可视条件采用梯子或专搭设,应符合高处作业规范中攀登作业的要求。

(七)土方开挖

1. 所有施工机械应按规定进场经过有关部门组织验收确认合格,并有记录。

2. 机械挖土与人工挖土进行配合操作时,人员不得进入挖土机作业半径内,必须进入时,待挖土机作业停止后,人员方面进行坑底清理、边坡找平等作业。

3. 挖土作业位置的土质及支护条件,必须满足机械作业的荷载要求,机械应保持水平位置和足够的工作面。

4. 挖土机司机属特种作业人员,应经专门培训考试合格持有操作证。

5. 挖土机不能超标高挖土,以免造成土体结构破坏。坑底最后留一步土方由人工完成,并且人工挖土应在打垫层之前进行,以减少亮槽时间(减少土侧压力)。

(八)基坑支护变形监测

1. 基坑开挖之前应作出系统的监测方案。包括:监测方法、精度要求、监测点布置、观测周期、工序管理、记录制度、信息反馈等。

2. 基坑开挖过程中特别注意监测:

(1) 支护体系变形情况;

(2) 基坑外地面沉降或隆起变形;

(3) 临近建筑物动态。

3. 监测支护结构的开裂、位移。重点监测桩位、护壁墙面、主要支撑杆、连接点以及渗漏情况。

(九)作业环境

建筑施工现场作业条件,往往是地下作业条件被忽视,坑槽内作业不应降低规范要求。

1. 人员作业必须有安全立足点,脚手架搭设必须符合规范规定,临边防护符合要求。

2. 交叉作业、多层作业上下设置隔离层。垂直运输作业及设备也必须按照相应的规范进行检查。

3. 深基坑施工的照明问题,电箱的设置及周围环境以及种电气设备的架设使用均应符合电气规范规定

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