建筑基坑支護工程施工安全技術研究

摘要：在建筑基坑施工時，為確保施工安全，防止塌方事故發生，必須對開挖的建筑基坑采取支護措施，分析了當前深基坑支護存在的安全問題，提出了深基坑支護設計中的注意事項和預防措施。

關鍵詞：建筑基坑支護施工安全性

0 引言

建筑物基坑支護與施工技術是一門從實踐中發展的技術。以前高層建筑物較少，一般建筑基坑大部分可采用放坡開挖或少量的鋼板樁支護，基坑深度一般在5m以內。因此，基坑側壁放坡或支護方法較簡單，工程事故較少。

近幾年來，高層建筑的迅速興起，促進了深基坑支護技術的發展。但是，現在的城市建筑間距很小，有的基坑邊緣距已有建筑僅數十米、甚至幾米，給基礎工程施工帶來很大的難度。另外，原來的深基坑支護結構的設計理論、設計原則、運算公式、施工工藝等，已不符合深基坑開挖與支護結構的實際情況，導致一些基坑工程出現事故，造成巨大的損失。因此，深基坑支護的安全問題工程技術人員應予以高度重視。

1 深基坑支護存在的問題

1.1 支護結構設計中土體的物理力學參數選擇不當深基坑支護結構所承擔的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質情況多變且十分復雜，要精確地計算土壓力目前還十分困難，關于土體物理參數的選擇是一個非常復雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內摩擦角和粘聚力三個參數是可變值，很難準確計算出支護結構的實際受力。

在深基坑支護結構設計中，如果對地基土體的物理力學參數取值不準，將對設計的結果產生很大影響。土力學試驗數據表明：內磨擦角值相差5，其產生的主動土壓力不同；原土體的內凝聚力與開挖后土體的內凝聚力，則差別更大。施工工藝和支護結構形式不同，對土體的物理力學參數的選擇也有很大影響。

1.2 基坑土體的取樣具有不完全性在深基坑支護結構設計之前，必須對地基土層進行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學指標，為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機性和不完全性。但是，地質構造是極其復雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此，支護結構的設計也就不一定完全符合實際的地質情況。

1.3 基坑開挖存在的空間效應考慮不周深基坑開挖中大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內發生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩，常常以長邊的居中位置發生，這是以深基坑開挖是一個空間問題。傳統的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的。對一些細長條基坑來講，這種平面應變假設是比較符合實際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進行空間問題處理前而按平面應變假設設計時，支護結構要適當進行調整，以適應開挖空間效應的要求。

1.4 支護結構設計汁算與實際受力不符目前，深基坑支護結構的設計計算仍基于極限平衡理論，但支護結構的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護結構按極限平衡理論設計計算的安全系數，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發生破壞；有的支護結構安全系數雖然比較小，甚至達不到規范的要求，但在實際工程中卻滿足要求。

極限平衡理論是深基坑支護結構的一種靜態設計，而實際上開挖后的土體是一種動態平衡狀態，也是一個土體逐漸松弛的過程，隨著時間的增長，土體強度逐漸下降，并產生一定的變形。所以，在設計中必須充分考慮到這一點。

2 基坑支護施工的安全技術

保證基坑支護結構安全工作，除必須有合理的設計外，還需施工的密切配合，嚴格按設計要求精心施工。任何超挖都使得支護結構超載工作，必然導致嚴重后果，因此，施工前應嚴密組織，編制施工組織設計。

2.1 基坑土方開挖應在降水排水施工完成且運轉正常達到預期要求后方可進行。基坑周圍地面應采取防水、排水措施，避免地表水滲入基坑周圍土體和流入坑內。坑內應設置排水溝和集水井，及時抽除積水。

2.2 基坑開挖應連續施工，盡量減少無支護暴露時間，開挖必須遵循“自上而下，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。利用錨桿做支護結構時，應按設計要求，及時進行錨桿施工，而且必須待錨桿張拉鎖定后方可進行下一步開挖。

2.3 坑邊不宜堆放土方和建筑材料，如不可避免時，一般應距基坑上部邊緣不小于2m，棄土堆高不超過1.5m，并且不超設計荷載值。在垂直的坑壁邊距離還應適當增大。軟土地區不宜在坑邊堆置棄土。當重型機構在坑邊作業時，應設置專門的平臺或深基礎等。同時，應限制或隔離坑頂周圍振動荷載的作用。

2.4 基坑挖土時，要做好挖土機械、車輛的通道布置，安排好挖土順序等，不得在挖土過程中碰撞圍護結構。并做好機械上下基坑坡道部位的支護。

2.5 采用機械開挖時，為保證基坑土體的原狀結構，應預留150—300mm原土層，由人工挖掘修整。基坑開挖完畢后，應及時清底驗槽并鋪設墊層，以防止暴曬和雨水浸刷破壞原狀結構。如果基底超挖，應用素混凝土回填或夯實回填，使基底土承載性能達到設計要求。

2.6 基坑周邊設圍護欄桿和安全標志，嚴禁從坑頂扔拋物體。坑內應設安全出口便于人員撤離。所有機械行駛、停放要平穩，坡道應牢固可靠。必要時進行加固。

2.7 配合機構作業的清底、平整場地、修坡等施工人員，應在機械回轉半徑以外工作：當必須在回轉半徑以內工作時，應停止機械回轉并制動好后方可作業。

2.8 土方機械嚴禁在離電纜1m距離以內作業。機械運行中，嚴禁接觸轉動部位和進行檢修：在修理工作裝置時，應使其降到最底位置。并應在懸空部位墊上墊土。

2.9 挖掘機正鏟作業時。其最大開挖高度和深度不超過機械本身性能的規定。反鏟作業時，履帶距工作面邊緣距離應大于1.5m。

3 深基坑支護設計中的注意事項

3.1 徹底轉變傳統的設計理念對于深基坑支護結構的設計，國內外至今尚沒有一種精確的計算方法，多數是處于摸索和探討階段，我國也沒有統一的支護結構設計規范。土壓力分布還按庫倫或朗肯理論確定，支護樁仍用“等值梁法”進行計算。其計算結果與深基坑支護結構的實際受力懸殊較大，既不安全也不經濟。由此可見。深基坑支護結構的設計不應再采用傳統的“結構荷載法”，而應徹底改變傳統的設計觀念，逐步建立以施工監測為主導的信息反饋動態設汁體系。這是設計人員需要加強科研攻關的方向。

3.2 建立變形控制的新的工程設汁方法目前，設計人員用的極限平衡原理是一種簡便實用的常用設汁方法，其計算結果具重要的參考價值。但是，將這種設計方法用于深基坑支護結構，只能單純滿足支護結構的強度要求，而不能保證支護結構的剛度。眾多工程事故就是因為支護結構產生過大的變形而造成的。鑒于上述實際，在建立新的變形控制設計法時，應著重研究支護結構變形控制的標準、空間效應轉化為平面應變和地面超載的確定及其對支護結構的影響等問題。

3.3 大力開展支護結構的試驗研究開展支護結構的試驗研究(包括實驗室模擬試驗和工程現場試驗)，雖然要耗費部分資金，但由于深基坑支護工程投資巨大，如經過科學試驗再進行設計時，行定會節省可觀的經費。因此，工程現場試驗是非常『必要的。通過工程實踐積累大量的測試數據，可對同類工程的成功打奸基礎，為理論研究和建立新的計算方法提供可靠的第一手資料。

4 結語

建筑基坑的開挖與支護結構是一個系統工程，涉及工程地質、水文地質、廠程結構、建筑材料、施工工藝和施工管理等多方面。它是集上力學、水力學、材料才學和結構力學等于一體的綜合性學科。支護結構又是由若干具有獨立功能的體系組成的整體。正因如此，無論是結構設計還是施工組織都應當從整體功能出發，將各組成部分協調好，才能確保它的安全可靠、經濟合理。