深基坑開挖安全技術措施分析

侯　軍

(四川省觀紫道橋工程有限公司, 四川閬中 637400)

深基坑開挖工程的工作內容包括：降水排水、土方開挖、基坑支護、臨邊防護等，施工過程受周圍建筑物情況、土質環境、地下水情況等影響，危險性較大。科學的施工方案、合適的施工技術和材料選擇是保證施工安全的重要內容。本文通過介紹某市高層商業寫字樓的深基坑開挖工程，對開挖技術和安全措施進行研究和討論。

1　工程概況

該工程處于商業廣場，沿路分南北兩個區域，南北兩邊各建一棟主樓38層的商業寫字樓。南區南北方向長80 m，東西方向長70 m，主樓基坑開挖深度初定為14 m，樓裙為12.6 m，電梯井為 17 m。周邊建筑物與規劃紅線接近，地下管線錯綜復雜，對工程基坑開挖可能引起的地層變形移動十分敏感。基坑北面距離地鐵較近，對基坑支護結構的設計選型和安全實施要求嚴格。根據周邊環境本工程基坑圍護結構選用 80 cm 厚的地下連續墻，支護結構選用五道鋼筋混凝土水平支撐，以滿足整體結構穩定的要求，確保開挖施工可能產生的地層變形不影響周邊建筑物結構和地下管線的正常使用，以及地鐵的正常運行。

基坑圍護結構即地下連續墻，其矩形槽段單幅面寬6 m，北側墻深26 m，另外三側墻深均為23.6 m，混凝土強度等級為C35，鋼筋I、II 級，分段縱向接頭型式為鎖口管，在頂部用鋼筋混凝土澆注帽梁，整個地下連續墻連成整體。在基坑內設置五道鋼筋混凝土作為支撐，采用C30混凝土，I、II 級鋼筋。中心標高自下而上依次為-13.1 m、-9.5 m、-6.4 m、-3.5 m、 -0.6 m。整個基坑平面以邊角框架為支撐，中部留出空間進行挖土操作。支撐梁截面有兩種，分別為1 200 mm×600 mm、 1 600 mm×600 mm；圍檁的截面有兩種，分別為 1 600 mm×600 mm、1 200 mm×600 mm；頂圈梁截面有一種，為 1 100 mm×600 mm。立柱由500 mm×300 mm×12 mm鋼板與L160×160×16 角鋼焊接而成，柱基采用鉆孔灌注樁。基坑四周則采用深層攪拌樁，加固深度5 m，寬度8 m，以增加土體的被動土壓，防止墻底腳連續變形，進而影響周邊建筑物和地下管線。

該工程的地下水位偏高，為 -0.5 m，土質為淤泥質土體，施工前必須采取降水措施。根據地下連續墻擋水抗滲性能，本次工程采用深井井點降水方法。按半徑為10 m的平面進行排列布置，井深自基坑底向下深1 m，共布置管徑250 mm，深1 9 m 的降水深井井點23根。施工作業時將基坑土體分為五層：第1層開挖時，自北向南后退挖土；第2層開挖時，劃六個區域待第一道支撐混凝土的強度達70 %以上后，分區挖土，同時構筑第二道支撐；第3層開挖時，待第二道支撐混凝土的強度達70 %以上后開始，以中區為平臺同樣分區挖土，并構筑第三道支撐；第4層開挖時，待第三道支撐混凝土的強度達70 %以上后開始，利用中區平臺分區進行挖土，及時清理基底并澆搗達到標高的底板，并構筑第四道支撐；第5層開挖時，待第四道支撐混凝土的強度達70 %以上后開始，這一階段挖除中區平臺，同時配合克林吊在基坑四周挖土，達到基底標高后清理剩余的兩側地庫底板，再構筑第五道支撐。整個基坑開挖過程分為四個階段：第一階段，開始挖土至第二道支撐底的挖土施工完成；第二階段，第二、三道支撐澆筑完成；第三階段，第4層土體開挖并完成第四道支撐；第四個階段，挖土施工完成并進行底板澆筑。

2　安全隱患分析

在本次工程施工開始前，周圍建筑已經建成在用，地下管線復雜，施工區域北側的地鐵已經開通運行。基坑開挖可能會造成地層變形，在挖土過程中地下連續墻如果發生位移，可能會對周邊建筑物的結構穩定性、地下管線的正常使用產生影響。另外，施工區域土質含水量高，地下水位較高，進行深基坑開挖施工可能會發生沉降問題。施工前需要利用各項監測技術測量、核實實際數據，對地質條件進行精確測量，并根據地質條件認真分析施工計劃，選用恰當的施工技術，制定科學有效的措施，盡量減小對周圍土層的影響和破壞。

在基坑開挖后，隨著基坑深度的增加，圍護結構周圍土體逐漸由靜止土壓狀態轉變為被動土壓狀態，圍護結構荷載發生變化，墻體可能發生變形。圍護結構變形又會使坑內、外土體在壓力作用下發生位移。圍護結構內側水平位移會導致基坑水平應力減小，土體出現塑性破壞，嚴重時可引起土層沉降。如果在施工過程中圍護結構的內側出現滲漏水，會導致外側土體流失，增大土層位移，影響周圍建筑物結構的穩定性。

3　深基坑開挖安全技術措施

3.1　基坑降水及排水控制措施

基坑內降、排水施工是控制施工環境的重要手段。為防止施工過程中出現基坑變形、淹溺、觸電等事故，安全負責人需對基坑內水位進行嚴格控制。不同土層的土質特點不同，在進行排水施工時要根據具體情況，使用合適的材料。在進行地下連續墻施工前完成降水井建造。整個施工過程都要對基坑降水工作予以重視。根據施工區域地質條件，本次工程采用了深井井點的降水方法，設置了降水井井點23個，在各土層開挖前均進行了降、排水控制。

挖土施工前需要進行的是抽水試驗：待地下連續墻槽段施工完成后，對基坑范圍內的降水井進行抽水試驗。首先，將基坑內水位降至最大水頭標高處，檢測地下連續墻槽段的封水效果；然后，對基坑圍護結構的受力變形情況、周圍土體和水位數據進行監測。基坑內如發生滲漏，可對檢測數據進行分析，確定滲水位置，采取應急預案進行補救，補救施工完成后重新進行抽水試驗。

在抽水試驗后，為保證基坑開挖過程中施工環境的干燥，需要在開挖前通過降水井對基坑內地下水進行降、排水施工。在降、排水施工中要保證基坑內水位始終在開挖面下1 m，隨著開挖深度下降，逐階拆除降水井，井口高度保持在開挖面上1.5 m。排水管繞過施工平臺、帽梁，沿基坑內沿進行布置。另外，可在基坑內淤泥質土層位置開挖若干集水坑，再用潛水泵抽排坑內積水。

3.2　基坑圍護結構及基坑底部控制措施

本次工程基坑圍護結構采用地下連續墻結構，對地下連續墻結構的控制主要包括兩個方面：接縫處的防滲處理和局部缺陷處理。地下連續墻接縫處的防滲處理：開挖之前，在地下連續墻施工完成后，利用預先掩埋的注漿管對墻體的各個槽段進行超聲波檢測。根據檢測結果，找出薄弱環節，及時處理；在開挖過程中，如果地下連續墻接縫處出現槽段錯位、連接不良等問題，可采用高壓噴灌漿方法對薄弱部位進行補救。地下連續墻局部缺陷處理：在基坑開挖的施工過程中，地下連續墻的局部缺陷導致滲漏，可根據滲漏情況選擇應對措施。滲漏水量小時，可在基坑內對墻體進行高壓注漿；滲漏水量大時，需要在基坑外進行鉆孔，使用注水玻璃溶液對滲透部位進行化學注漿。

基坑底部安全技術措施主要是指對涌水問題的處理。地質情況越復雜，施工風險越大。本次工程雖然進行了科學分析和方案設計，但是仍無法規避基坑底部涌水的問題。針對基坑底部涌水問題，可采用的應對措施包括：基底注漿，通過化學注漿的方法采用高壓水玻璃溶液對基坑底部進行注漿封堵；增加集水坑數量和尺寸，提高基坑內抽排水速度；加快墊層施工，縮短封底時間。

3.3　基坑臨邊及通道安全措施

在本次施工過程中，基坑的外導墻、帽梁位置都設置有防護欄桿，防護欄桿采用鋼管制作，并以高密度鋼護網進行封閉，同時設置方木材質的防撞墻。為保證施工通道滿足基坑底部作業人員的實際需求，在基坑每側對稱位置各設一個爬梯，在出現特殊情況時，也可供施工人員緊急疏散使用。爬梯為“之”字結構，沿基坑內襯面設置，固定在基坑內壁，爬梯底部設置活動梯。另外，為保證安全，整個爬梯邊緣用鋼護網進行封閉。

3.4　施工設備及人員安全控制措施

工程基坑開挖以機械為主，采用人機聯合作業。合理選擇和安置設備，科學安排施工人員是工程順利開展、完成的基礎和保障。例如，本次工程投入的起重機包括門式、塔式、履帶式三種，每種起重機所需的地基承載力各不相同，應用于挖土工程的不同階段。要想用好這三種起重機，施工人員不僅需要熟悉起重機的使用條件，而且要對不同階段施工環境進行準確測量和把握。

工程施工設備種類多，數量大，施工范圍廣。要保證工程的順利竣工，必須重視施工設備的安全控制。首先，對各類設備進行測算，確定每臺設備的施工條件，并將各設備合理安排到各施工環節中；其次，做好設備維護和檢查。專門設置設備檢修和維護人員，定期對每臺設備進行保養維護。在使用前，對每臺設備的各個工件都要進行檢測，確保施工過程中設備能夠正常、準確、靈敏、可靠地運行；對設備的使用、存放、檢修等都要有詳細的記錄，設備交接時需對工件情況、運行情況進行檢查；另外，設備操作過程中需嚴格遵守操作規程。

施工人員的安排，不僅包括技術人員、后勤人員、安全技術人員等工作位置和工作內容的設置，而且包括施工過程中各工種的配合，每人應完成的工作任務和應承擔的安全責任等。例如，在施工期間，基坑開挖進度主要依賴機電設備的運行情況。在這一時期，設備操作人員和維護人員的工作安排必須與工程進度和設備情況相配合，保證設備的正常運轉使這一工程階段順利完成。另外，一些特殊設備需要特種作業人員，相關工作人員必須具備相應的技術素質、應變能力。同時，要明確各工作人員的崗位責任，強化工作人員的責任意識。

4　結束語

在復雜的城市環境下深基坑開挖工程面臨諸多難題，在施工前應根據周圍建筑物情況、地質條件等實際問題，充分做好防排水施工安排、設備安置、應急預案制定等工作。科學的數據分析，恰當的施工方案，完備的安全技術，是本次工程成功完成的基礎和保障。