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岩土研究院

基坑开挖施工中的基坑安全控制措施介绍

370 2020-11-17 10:53:34

根据工程描述,本工程基坑开挖施工的安全隐患主要为电力管沟基础开挖、排水管沟基础开挖。其主要安全控制措施如下:


1、编制基坑施工方案及交底

编制详细的、有针对性、操作性强的深基坑施工方案,并按要求进行专家论证及审批,审批合格后组织实施。针对不同管理层分级进行详细的安全技术交底,从而实现在管理层和操作层对施工工艺、质量标准的熟悉和掌握,使工程施工有条不紊的按期保质的完成。


2、基坑周边环境调查

基坑开挖前及开挖过程中应对周边环境进行调查,主要调查内容包含:

(1)周围2~3倍基坑深度范围内建(构)筑物的高度、结构类型、基础型式、尺寸、埋深、地基处理情况和建成时间、沉降变形、损坏情况等使用现状;

(2)周围2~3倍基坑深度范围内各类地下管线的类型、材质、分布、重要性、使用情况、对施工振动和变形的承受能力,地面和地下贮水、输水等用水设施的渗漏情况及其对基坑工程的影响程度;

(3)基坑及周围2~3倍基坑深度范围内存在的旧建筑基础、人防工程、其他洞穴、地裂缝、河流水渠、人工填土、边坡等不良工程地质现象,应查明其空间分布特征和对基坑工程的影响;

(4)基坑周边道路及运行车辆载重情况;基坑周边地表水的汇集和排泄情况;基坑周边正在进行抽降地下水施工时,应查明降深、影响范围和可能的停抽时间,以及对基坑侧壁土性指标的影响;基坑周边有振动荷载时,应查明其影响范围和程度;

(5)相邻已有基坑工程的支护方法、开挖和使用对本基坑工程安全的影响;相邻工程盾构顶进施工作业对本基坑安全的影响。

根据深基坑周边地下管线的调查结果,现场人员应全面核查管线的材质、接头形式、埋深条件、距离施工现场的检查井、阀门等信息。对坑内需悬吊保护的管线应制定完善的开挖保护方案及应急抢修预案。对重要敏感管线必须制定细致具体的监测方案和固定的监测人员。管线情况调查清楚后,绘制完整的地下管线平面图和剖面图,并组织全体管理人员和施工操作人员进行交底。


3、基坑分区、分层开挖

分区、分层施工。由于每期地块占地面积较大,形成支撑时间长,施工总时间长,距离相邻基坑较近,从保障安全和建设速度两方面考虑,整个基坑分期分区开挖,分区形成支撑,分区浇筑底板素混凝土垫层,并且根据后浇带的划分区域分区形成底板。

基坑大部分土方采取“后退式阶梯传递”的方法挖除,根据开挖设备的技术性能及分层开挖要求,阶梯传递过程中的挖机停放位置、台阶宽度和高度、台阶坡率等技术参数。坑内土坡和道路的宽度应能满足机械行走的要求。由于坑内土坡道路行走频繁,土坡易受扰动,所以应对土坡应进行必要的加固。横向土坡侧面可采用1:1放坡或喷射混凝土护坡等方法。


4、开挖过程中明水处理措施

土中水为基坑工程的“天敌”。因此,在基坑开挖过程中,要时刻注意地下水的动向。若发现土体中有水,需要立即判断水害的来源:降水不力、土体本身的滞水、雨水或者施工用水等等。治水害,必须查清水源,具体原因具体对待。一般有截断、排泄、疏导等措施。分述如下:

(1)截断:对地下设施的漏水,找到源头,堵死封住截断水源,使之不再流入边坡土体内。

(2)排泄:设置排水沟,把地面积水排走,使之不渗透到边坡土体中,把基坑内的积水及时排走。

(3)疏导:如发现坑壁漏水,则在坑壁设置滤水管,使边坡土体中的水沿滤水管流出。或在基坑底设置由碎石填充的盲沟,将流入基底的水排入坑内降水井。


5、边坡处理措施

(1)深基坑土方开挖及地下结构施工因为分区多阶段施工,因而在后开挖施工段的交接的面采用总坡比为1:2的放坡处理,边坡较深时应合理设置台阶,坡必须严格按照设计要求的坡比进行开挖和修坡。在雨季施工时还应对土方边坡进行有效覆盖,防止雨水冲刷造成滑塌。

(2)基坑开挖后,立即在坑内侧围岩喷射混凝土,及时封闭暴露面,对于阻止土体的进一步扰动,有效发挥土体的自承载能力具有重要作用。由于喷层与岩壁密贴,故能有效的隔绝水和空气,防止围岩因潮解风化产生剥落和膨胀,避免裂隙中充填物流失,防止围岩强度降低。而且,经高压高速喷射的混凝土,可使混凝土中的水泥浆液渗透到张开的裂隙及节理中,起胶结加固作用,提高围岩强度。


6、基底施工措施

深基坑分区开挖时,对于每个施工段,在开挖即将见底时,应迅速安排技术人员做好标高复核、基底钎探、土质比对等工作,提前通知监理工程师组织验槽,验槽合格后,应在16h内浇筑混凝土垫层。主体结构底板也应集中力量组织施工,务求在开挖见底15日内完成底板浇筑工作。


7、坑边堆载及封闭处理

(1)支护结构施工与基坑开挖期间,支护结构达到设计强度要求前,严禁在设计预计的滑裂面范围内堆载;临时土石方的堆放应进行包括自身稳定性、邻近建筑物地基和基坑稳定性验算。基坑在开挖和使用过程中,基坑周边行车和堆载应严格控制在设计荷载允许范围内,严禁超载。

(2)基坑开挖后除加强对基坑周边监测的同时,同时还需关注基坑周边土体或混凝土硬地坪是否存在开裂现象,若出现需及时注浆或灌封封闭裂缝。防止地表水从缝隙中渗入,对土体进行冲切破坏,造成边坡的不稳,引起滑坡和塌方。


8、加强降水管理

地下水控制效果好或不好,不仅取决于降水方案的合理性,和现场管理水平也有很大的关系,基坑开挖期间必须高度重视对降水工作的管理。

基坑降水井保护措施:在开挖过程中,切实对夜间值班人员落实水井的看管责任。对水井设立醒目标志,避免夜间挖土时挖掘机碰撞井管和抽水设备。开挖过程中对井口临时铺盖模板。


9、设置明排水系统

(1)为保证开挖面不受外来水侵扰,必须事先准备好排水用的污水泵、水管等,并将防止地表水流入基坑的挡水坎、应急沙袋等设施材料准备好,严防开挖边坡被雨水、暗藏的地下雨污水、废旧水管的积水冲塌,从而造成围护桩变形、地面塌陷甚至基坑坍塌等严重后果。

(2)场内道路按2%坡度设置横坡,纵坡根据现场地形及市政排水井位置及走向确定。基坑周边设置不低于20cm的挡水坎,挡水坎下部设置排水沟,集中将雨水从排水沟排至排水管网。

(3)坑内设置完善的明排水系统,挖土后在坑内设明沟或盲沟集水井明排水,或将水引至坑内降水井中,采取统一抽排的方式抽至地面,排入排水管网。


10、支撑轴力、位移值报警的处置措施

检查现场状况和之前的施工记录,查找是否同时有其他险兆或危险行为,比如围护结构是否渗水、土方是否没有按要求分块限时挖、出现未撑先挖情况等,一方面将有关情况及时反馈设计单位,另一方面现场进行原因分析,必要时对支撑混凝土的强度进行测试。同时,增加人力、机械加快当前施工分块的速度,已挖区域的支撑随即进行,此时支撑混凝土掺加早强剂,力求尽快起到作用。当发现支撑有裂缝时,测得裂缝宽度以及当时支撑轴力,反馈设计单位,根据设计单位指令对混凝土支撑作加固。


11、基坑塌方和滑移处置措施

(1)在基坑开挖过程中,由于超挖、放坡坡度不够和停机面堆载极易造成基坑局部塌方和滑移,尤其是雨季没有系统的排水系统,也会造成地面积水、局部塌方,遇到该情况需马上停止开挖,在停机面卸载(或排水)及时修坡到正常坡度。对该区域支撑与预埋铁焊接部位进行检查,发现脱焊及时扑焊。支撑应力较大时,需增设支撑和附加应力。

(2)工程总承包部派人疏导基坑周边交通,严禁车辆及行人靠近基坑,加强排水、降水措施,加强对支撑结构进行排查补强,确保围护的整体安全等,对边坡薄弱环节进行加固处理。迅速运走基坑边弃土、材料、机械设备等重物。紧急启动应急预案,组织项目应急抢险队伍进行先期施救。


12、基坑底部土体隆起处置措施

检查坑底是否有积水,及时排干积水,加快垫层封底施工,坑外四周地面尽量卸载,控制基坑上口地面荷载≤20KN/m2。现场加强监测和定期巡查,发现异常情况及时汇报设计单位,按设计要求进行坑底地基土加固。坑底加压重,如堆砂石袋或其它压重材料,对基底进行压浆加固。用水泵进行深层降水减压。


13、流沙和管涌处置措施

(1)降水是防治流砂的最有效的办法,当出现流沙现象,在基坑内增加水井点,或加大抽水速度,将坑内地下水位降至坑底下1米。加设基坑外降水井,孔深低于坑底标高,降低坑外地下水位和改变地下水渗流方向。对轻微流沙现象,应立即浇筑垫层混凝土,并将垫层加厚。并且现场准备干水泥,一旦发现坑底流沙,马上堆压重物。

(2)管涌:采取增加降水井点,加大抽水速度的方式,降低承压水压力。管涌严重时可先向坑内灌水压重,减小坑内外水头差,稳定管涌情况,再采用双液注浆或浇灌快干混凝土封堵涌口,也可采用钻孔减压措施。

(3)对支撑结构(钢支撑、钢围檩)等进行排查补强,确保钢板桩的整体安全。以渗漏点为中心,在四周堆码土袋墙反压封堵。扩大土袋墙围堵范围并浇注混凝土,增加反压重量的同时将土袋墙连为一个整体遏止涌水。基坑边道路禁止施工车辆通行。加强坑内降水措施,降低水头差。现场不间断监测,为进一步采取措施提供依据。抢补措施完成后,及时采取高压旋喷及注浆的方法,对围护结构渗漏点外侧进行加固。


14、基坑钢板桩渗漏水的止水堵漏措施

土方开挖后基坑钢板桩出现渗水或漏水,对基坑施工带来不便,如渗漏严重时则往往会造成土颗粒流失,引起支护墙背地面沉陷甚至支护结构坍塌。

在基坑开挖过程中,一旦出现渗水或漏水应及时处理,常用的方法有:

(1)对渗水量较小,不影响施工也不影响周边环境的情况,可采用坑底设沟排水的方法。对渗水量较大,但没有泥砂带出,造成施工困难,而对周围影响不大的情况,可采用“引流-修补”方法。即在渗漏较严重的部位先在钢板桩上水平(略向上)打入一根钢管,内径20~30mm,使其穿透支护墙体进入墙背土体内,由此将水从该管引出,而后将管边钢板桩的薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵,待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后,再将钢管出水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时,按上面方法再进行“引流-修补”。如果引流出的水为清水,周边环境较简单或出水量不大,则不作修补也可,只需将引入基坑的水设法排出即可。

(2)对渗、漏水量很大的情况,应查明原因,采取相应的措施:如漏水位置离地面不深处,可将钢板桩墙背开挖至漏水位置下500~1000mm,在钢板桩墙后用密实混凝土进行封堵。如漏水位置埋深较大,则可在墙后采用压密注浆方法,浆液中应掺入水玻璃,使其能尽早凝结,也可采用高压喷射注浆方法。采用压密注浆时应注意,其施工对支护墙会产生一定压力,有时会引起支护墙向坑内较大的侧向位移,这在重力式或悬臂支护结构中更应注意,必要时应在坑内局部回土后进行,待注浆达到止水效果后再重新开挖。