基坑土方开挖过程中的安全防...道昌岗中路168号项目为例_陈斌.pdf

建筑工程1542023/04REAL ESTATE WORLD基坑土方开挖过程中的安全防护措施研究以广州市海珠区昌岗街道昌岗中路 168 号项目为例陈斌基坑施工过程中最不容忽视的便是安全防护问题。作为工程项目顺利开展的基础,一旦基坑出现渗水、坍塌等问题,就会给工程施工及周边居民带来极大的困扰。本文以广州市海珠区昌岗中路 168 号项目为例展开研究。地质勘察报告显示,该项目的基坑岩层含有部分夹层,且部分地块的含水量偏高。因为地质环境和选址条件较为复杂,所以施工单位必须全面落实基坑施工防护措施,尤其要注意承压水的影响。1 工程概况广州市海珠区昌岗街道昌岗中路 168 号项目位于昌岗中路与礼岗路交叉口南侧,总用地面积为 7057 m2,其中可建设用地面积为 5735 m2。建设内容包括拆除 5 层原有建筑、建设总面积为 1500 m2的钢筋混凝土办公楼以及在原址上新建一幢总建筑面积为 21 436.6 m2的建筑。该新建建筑的总高度为 64.9 m,地上共 17 层,总建筑面积为13 547 m2；地下共 3 层,总建筑面积为 7 889.6m2；最大单跨跨度为 9.9 m。在该项目中,地下室占地面积约为 2630 m2,地下室基坑总体呈“L”形,基坑支护周长约为 246 m。建筑周边的自然地面标高为 9.3 m 12.5 m,地下室基坑底面的绝对标高为-4.7 m,基坑设计开挖深度为14 m17.2 m,基坑支护的安全等级为一级。由于基坑支护属于临时性工程,基坑支护结构的使用年限自支护结构完工之日起计为 1 年。为确保基坑土方开挖及周边建筑物、市政设施的安全,施工单位要对基坑进行临时支护处理。在施工过程中,地面超载值宜为 15 kPa,但出土口位置的超载值须为 40 kPa。在支护结构施工前,施工单位对施工现场及基坑开挖影响范围内的地下管线做了详细勘察,管线的牵改、加固、悬吊等施工方案也在建设、监理、设计等单位及管线权属部门的共同研究和协商下得以确认。这些举措有力地保障了管线的使用安全。施工阶段,围护结构的位移幅度也得到严格控制,最大水平位移及竖向沉降位移均被控制在40 mm 以内。此外,考虑到围护结构布置的合理性以及基坑深度必须达到地下室净空的要求等因素,施工单位必须始终遵循方便可行、节约成本的原则。由于该项目位于市区,且周边现有建筑物、道路与基坑相距较近,综合考虑地质资料、开挖深度、周边环境、施工成本等因素后,施工单位决定采用“桩间双管旋喷桩止水帷幕+旋挖桩+两道钢筋混凝土内支撑”以及“桩间双管旋喷桩止水帷幕+旋挖桩+一道钢筋混凝土内支撑+预应力锚索”这两种支护方案,同时做好基坑顶面截水沟建设及路面硬化等工作,以达到基坑止水的目的。2 气象水文特征与工程地质等情况2.1 气象水文特征广州市地处亚热带,属于亚热带季风区,多雨潮湿,年降水量高达 1700 mm 2200 mm。影响广州市的气象灾害主要有台风、暴雨。充沛的降水在一定程度上增加了基坑防水工作的难度。2.2 工程地质广州市海珠区昌岗街道昌岗中路 168 号项目的施工场地位于广州城区南部,该地块早期为水田,后期被改建成停车场。基坑开建时,周边已有若干居民楼及道路,且地摘要：本文以广州市海珠区昌岗街道昌岗中路 168 号项目为例，根据施工现场的地质、天气、水文等条件，进一步明确了基坑开挖过程中施工单位必须做好的安全防护措施，包括基坑支护、雨水及生活用水的截水和排水等工作。该项目的施工单位在施工过程中采用挡土墙、水泥浆回灌等基坑安全防护措施，有助于更好地保障施工人员的安全。关键词：基坑支护；安全防护措施；土方开挖建筑工程房地产世界2023/04155面较为平坦。在地质勘察期间,勘测人员将孔口标高确定为 11.70 m 12.53 m（广州城建高程）,并从场地中26 个钻孔取样结果得知,该地块上层为人工杂填土、坡积的粉质黏土以及残积的黏性土,下伏基岩为泥质粉沙岩。2.3 区域地质构造（1）地表水。施工范围内不涉及河流、湖泊、水塘等地表水,因此该项目的施工建设受地表水的影响较小。（2）地下水。施工单位采用泥浆护壁的方法进行钻探,顺利检测到各钻孔的稳定水位数据。地下水埋深为2.6 m 5.3 m,埋深变化幅度较大。经过钻探揭露,施工单位发现施工范围内的粉质黏土层为弱透水层,含水量较小；风化岩裂隙局部发育并含有一些裂隙水。根据上述数据可知,该项目的地下主要含水层有填土层、潜水层以及强风化基岩层、中风化基岩层。经过综合评估,施工单位得出的结论是,该地块地下水储量较小,且主要靠降水来补充,因而其对施工建设影响有限。但出于安全考虑,施工单位在基坑、基础施工期间,仍有序落实了截水、排水等工作。3 土方开挖施工要点3.1 规避不良地质作用与地质灾害施工单位综合分析现场勘察结果、地质资料等数据后,发现施工范围内暂未出现崩塌、滑坡、泥石流、采空区等不良地质条件以及隐藏的地质灾害。为了更好地降低场地和地基的地震效应,避免剧烈的工程活动诱发地面沉降、崩塌和滑坡等问题,施工单位采取了以下措施。（1）注浆加固。表层杂填土在整个施工范围内均有分布,其多呈疏松状,承载力较差、不稳定。一旦随意开挖,土层极易出现坍塌。同时,表层土质中含有较多的硬杂质,顶部还覆盖有一定厚度的混凝土,这给桩基和基坑施工带来了较大困难。针对这些问题,施工单位经过多方论证,适当变更设计内容,并在基坑开挖前利用注浆加固法进行处理。因此,在后续施工过程中,基坑并未出现渗水、滑移和塌陷的现象。（2）分区开挖。在广州市海珠区昌岗街道昌岗中路168 号项目中,残积土层主要为粉质黏土,其虽然具有一定的承载力,但是一旦浸泡在水中,就极易软化甚至崩解；风化层为泥质粉沙岩,裂隙较发育,强风化岩芯呈半岩半土状或碎块状,强度较低,泡水后同样易软化、崩解。为此,施工单位在设计和施工环节高度重视以上两种地质情况,并将整个基坑开挖范围合理划分为五个区域,以免一次超挖。另外,施工单位对基坑排水也做了相应调整,例如以设置明水沟及集水井的方式来进行引流,避免引起塌陷事故。3.2 结合实际合理解决开挖与运力问题该工程基坑开挖的最大深度为 17.2 m,基坑土石方开挖总量约为 47 000 m3。为满足工期要求,施工单位使用许多大型机械开展作业,例如大型挖掘机、装载机、运输车辆等。3.3 优化施工流程,提高施工效率由于施工现场的操作空间有限,施工单位只能在基坑西北侧设置一个出土口,并从基坑东南侧开始往西北侧有序开挖土方。在基坑开挖期间,施工单位分别沿出土口位置按18%的坡度修筑若干出土车道。车道两侧边坡按1:1.5的放坡比修筑临时车道,并且出口段 10 m 范围内采用钢板桩进行临时支护（见图 1）。至此,散体物料运输车便可直接驶入基坑,直接装车外运。这种“挖、装、运”式作业流水线有效提高了施工单位的施工效率。按 11.5 的放坡比修筑临时车道出土口土方开挖面图 1土方开挖施工流向示意图（A 为纵向轴线编号）3.4 采用台阶式分层运送的施工方式待土方挖掘工作进行至基坑底部后,施工单位便开始采用台阶式分层运送的施工方式：先挖除位于出土口处临时车道的土方,最后余留的少量土方则使用汽车吊吊运。土方开挖运输路线如图 2 所示。4 施工风险与施工难点分析4.1 施工风险分析该项目施工场地狭小,基坑四周紧邻重要建（构）筑物、地铁以及市政主干道,施工风险较高。（1）部分区域紧邻住宅楼,且围护结构已侵入楼房挡墙部分；两个施工区域的交叉处为基坑阳角,属于基坑较为薄弱部位；转角处混凝土支撑间距约为 4.8 m。基于此,为确保围护结构在基坑开挖过程中不发生变形以及住宅楼的安全,施工单位在阳角处增设了高度为4 m的高压旋喷桩重力式挡土墙。（2）由于该项目紧邻的建筑均为老住宅楼,尤其是相邻的某主楼,其一楼比施工现场地面还要低 2.7 m,这无疑增建筑工程1562023/04REAL ESTATE WORLD加了施工难度。因此,为避免旋挖钻对老住宅楼造成扰动,防止孔内泥浆外渗造成恶劣影响,在正式施工前,施工单位在紧邻老住宅楼的部位打入 6 m 长的钢板桩进行隔挡,待灌注桩施工完成后,再用水泥浆回灌,以防止地表发生沉降。（3）基坑开挖后基本已不具备摆放应急抢险钻机设备的条件,以致应急抢险的难度显著增加。为此,施工单位在围护桩外侧增设了一圈高压旋喷桩止水帷幕。（4）部分施工区域紧邻附带两层地下室的 32 层及 15 层住宅楼。为了防止旋挖成孔时的塌孔问题,施工单位选择增设长度为 4 m 6 m 的钢护筒进行护壁。4.2 施工难点分析4.2.1 施工工期控制与施工难度存在矛盾广州市海珠区昌岗街道昌岗中路 168 号项目工程具有工程量大、工序多、工期短、外部协调及安全文明施工要求高等特点,因而施工工期控制与施工难度的矛盾是该工程施工管理的难点之一。例如,在-1.5 m 至-14.7 m 范围内,整个基坑仅有一个出土口,基坑土石方运输难度较大,且坑内二次转运量较大,施工效率难以得到有效保证。另外,为有效控制噪声污染和防止坍塌事故的发生,施工单位只能采用挖掘机搭配风镐等机械开挖形式而不能采用爆破形式进行施工,施工难度较大。4.2.2 确保支撑及外拉锚体系的安全与稳定由于基坑较深,施工单位必须加强监测与巡视,保证支撑及外拉锚体系的安全与稳定。场地内地下水丰富且埋深较浅,在开挖前,施工单位应按照降水专项方案布置好降水井,并对地下水位进行实时监测。同时,施工单位还应在基坑顶部设置截水沟,并在基坑四周设置挡水坎。4.2.3 兼顾地铁保护施工现场邻近广州市地铁 8 号线,施工难度极大。为确保施工安全,在基坑开挖前,施工单位单独编制了地铁专项保护方案,例如：在旋挖桩施工时,采取控制进尺速度、选用高质量泥浆等方法以避免塌孔问题；在高压旋喷桩施工时,控制注浆压力,核校喷浆量,以防止地表隆起或者水泥浆流失到其他部位而造成环境污染。5 关键部位的施工及监测方法（1）在基坑开挖过程中,施工单位需要注意控制开挖高度,并采取分层、分段的方法有计划地开挖,绝不可超挖、乱挖。在分层开挖过程中,施工单位尤其要注意地质结构的变化情况,解决风化岩层缝隙水含量过高等问题,以保证基坑整体稳定。（2）施工单位要做好基坑工程的监测工作,具体工作内容包括布置监测点、确定监测方法和监测频率等。在该项目施工前,施工单位要对场地进行全面的地勘检测,形成完整的地勘报告,并根据该报告完善并优化基坑设计图纸。另外,施工单位还要及时将监测数据提交给甲方、监理部门和设计部门进行审查。一旦监测结果出现异常,施工单位应加大监测频率,密切关注坑内外情况,必要时停止施工并组织作业人员撤离危险区域。（3）施工单位要在各项监测数据稳定的情况下,严控各项敏感指标,如围护结构无支护暴露时间、基坑的变形量等。另外,施工单位还要做到随挖随支护,确保建筑物的整体安全。6 结语广州市海珠区昌岗街道昌岗中路 168 号项目工程受到了广州市海珠区政府住建部门的高度关注。项目管理方对工程进度、安全、质量、资金、文明施工等方面进行了有力调控,工程的安全及质量管理工作均受到各方好评。该项目入选了 2022 年度广州市建设工程安全文明绿色施工样板工地,其基坑土方开挖过程中的安全防护措施对其他基坑工程有着一定的借鉴和参考价值。参考文献：1 郑朝基.浅析深基坑边坡支护措施 J.西部探矿工程,2005(7):35-36.2 詹锁.某深基坑开挖安全稳定性分析及支护优化研究 D.合肥:安徽建筑大学,2022.3 马杰.深大基坑开挖支护施工变形规律及优化对策研究D.杭州:浙江工业大学,2019.（作者单位：广州建筑工程监理有限公司）图 2土方开挖运输路线图