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关键词:基坑土方开挖专项施工方案编制监管
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
近年来,随着地下空间大力发展,深大基坑不断涌现。目前,常见基坑支护方式有地下连续墙、钻孔灌注桩、钢板桩、SMW工法桩、水泥搅拌桩挡土墙、锚杆、土钉墙等;支撑有对撑和斜撑;基坑降水有深井和轻型井点;止水有水泥搅拌桩、止水帷幕等。基坑支护、降水和止水方式与基坑土方开挖有着密切联系,总体上基坑的支护、降水和止水在土方开挖前实施,但有时支撑、锚杆和土钉等随着土方的分层开挖交叉进行。基坑降水和土方开挖将会引起地基土的沉降和位移,严重时将发生基坑坍塌,不仅影响工程安全还会带来周边环境的破坏。除此,基坑土方开挖还会受到地质条件、降雨和地下管线等的影响,基坑土方开挖涉及种种复杂因素,是一个系统工程。因此,基坑土方开挖专项施工方案编制与监管事关工程的顺利进展和人生安全,是目前工程界十分关注的问题。
2、基坑土方开挖专项施工方案编制应注意的事项
2.1 对编制依据的深入研究
基坑土方开挖专项施工方案与支模架、脚手架等专项施工方案相比,密切相关的影响因素很多,因此在方案编制时对编制依据的内容和要求进行深入研究和掌握十分重要。
①基坑围护设计
基坑围护设计既明确了围护施工的内容和方法,同时也规定了土方开挖的方法和流程。包括基坑围护施工与基坑土方开挖交叉作业的工序衔接,土方开挖和围护施工对围护结构受力体系的影响(如许多工况的变化,如支撑的安装、拆除都会引起竖向支护体受力体系的变化),土方开挖过程的相关要求和需要注意的事项等等(如哪些部位开挖,哪些部位先留土后开挖)。因此,对基坑围护设计的充分理解是编制好基坑土方开挖专项施工方案的先决条件。
②施工图设计
地下室底板和外墙的形式、电梯井的位置与深度,主裙楼的关系(后浇带的设置)等对基坑土方开挖都有一定的关系,因此编制土方开挖专项施工方案前应熟悉施工图设计。
③地质勘察报告与气候条件
地基土的工程特性:抗剪强度、渗透系数及其竖向个图层的分布与变化,地下水的深度和水源情况,这些与基坑围护结构、降水设施、止水方法密切相关,因此在编制基坑土方开挖方案时以及土方开挖过程对地质勘察报告和实际情况的掌握都必须十分重视。另外,当地季节性气候,特别是降水(雨水和台风季节),对基坑土方开挖能否顺利开展影响重大。许多工程实例表明,基坑坍塌多数情况是由于对地基土、地下水的了解不够,或者为预计到暴雨和台风的影响。
④相关施工规范
土方开挖与基坑支护的施工,离不开对相关施工规范的理解。如土钉和锚杆的施工,在按规范施工确保工程质量的前提下,还必须考虑的强度形成时间的要求,否则过早的土方开挖则会引起基坑边坡的过大位移,甚至坍塌。
⑤场内管线分布
土方开挖专项施工方案编制前,应详细了解和现场查看场内有关管线的分布情况,这是因为土方开挖将会造成这些管线的变形甚至破裂、中断等,从而产生重大经济损失和工期延误;两一方面,自来水管、污水管等的破裂将引起地基土含水量的急剧上升、土体抗剪能力下降,引发基坑快速坍塌。
⑥周边环境
对工程范围以外周边环境的了解对编制土方开挖专项施工方案也是十分重要的。如基坑周边是否存在民房、地铁、道路、管线、围墙、河流或池塘等。对于地铁工程应特别注意,它对基坑土方开挖引起的周边地基土位移或沉降的要求特别高,曾经有多个先例由于地基变形的严格控制,造成基坑开挖稍有位移或沉降当地主管部门就要求停工,最后工期严重延误。由于民房离基坑较近,居民投诉中断基坑开挖的实例也不少见,甚至有的工程还因此取消地下室设计。周边河流或池塘对基坑地基土的补水作用十分明显,尽管这种情况一般都采取了止水措施,但往往会在连续暴雨时发生基坑坍塌。
⑦施工组织设计与总平面布置
基坑土方开挖专项施工方案是对施工组织设计中基坑施工部分的进一步细化和完善,因此在编制专项方案时,需要事先了解施工组织设计的总体考虑和安排。特别是总平面布置中,施工道路、地面排水系统、材料堆场、出入口,有时包括挖出土方的现场堆放等。这些对基坑土方开挖均有较大的影响。
2.2 土方出入口的选择与进出口坡道加固
土方出入口的选择应考虑①出入口的交通安全,确保出入口的通视性和交通车辆较少;②尽可能减少运输车辆在场内道路的行走路程,这是因为运输车辆载重大,在场内道路上行驶多少对基坑有影响,特别受场地限制时,运输道路离基坑边较近时很容易引发基坑坍塌;③出入口的多少应综合考虑土方开挖进度的要求和场地的现有条件进行决策。
通常情况需要对基坑土方运输出入口进行坡道加固。坡道加固必须在土方开挖专项施工方案予以明确。多数情况在基坑围护设计中会提出明确的加固措施和要求;若设计未明确时,则施工方案中应详细描述。应在基坑土方开挖前先挖出坡道部分土体采取岩渣换填,若边坡设计有土钉或锚杆的应先进行土钉或锚杆的施工然后进行岩渣回填加固。
2.3 工程桩、支撑梁支柱的保护
基坑土方开挖势必会遇到工程桩、支撑梁支柱等的保护问题。由于土方开挖,导致地基土的位移,而地基土的位移产生对桩体的水平推力,促使工程桩等发生位移。因此,在编制专项施工方案时,必须制定工程桩等的保护措施,确保整个基坑土方开挖对称进行,接近桩体周围土方开挖时,分层开挖,对高出设计桩顶标高的桩,采取桩侧均匀卸土,对已挖出的桩身进行及时锯桩,在距离桩30cm附近铺设路基板防止运输车辆进出扰动桩身,影响桩体偏位和断裂。
2.5土方开挖的工序衔接
在编制基坑土方开挖专项施工方案时,应体现分区、分段和分层开挖,先支后挖、边部先挖、对称开挖和严禁超挖的原则。对于土钉、锚杆等支护时,每层作业面开挖深度不得超过该层土钉、锚杆标高以下0.3m,上层土钉、锚杆注浆3天后方可进行下一层作业面开挖,土坡暴露时间不得超过24小时。对于支撑结构,在拆除支撑前必须做好底板与竖向支护体的紧密支撑或采取其他换撑措施。对于承台、地梁的土方开挖,应采取边挖、边凿、边排、边铺、边砌的“5边”作业方法。对于有相邻地下室情况,应与相邻标段做好协调,不可单方面进行开挖,以防超挖引发基坑坍塌。
2.6 电梯井(坑中坑)开挖方案
电梯井是整个基坑土方开挖最深的区域,一般也是土方开挖最困难的地方。因此,在基坑土方开挖专项施工方案中必须明确电梯井(坑中坑)的支护和开挖方法。通常情况带电梯井周边的地下地板完成大部分后开挖,以减少对整个基坑的影响。
2.7 塔吊布置与基础形式
基坑土方开挖与地下室承台、底板等采取交叉作业,已完成的土方开挖区段应及时浇筑承台、底板等,而承台、底板的钢筋需要塔机吊运,因此在土方开挖阶段必须布置好塔机。塔机基础不论布置在基坑外还是基坑内,都会受到基坑土方开挖的影响。特别是离基坑边较近的情况,土方开挖的土移将给塔机基础产生较大的水平力,因此需要在基坑土方开挖专项施工方案中明确塔机的位置和土方开挖过程应注意的事项,确保塔机的安全。
3、基坑土方开挖监管应注意的事项
3.1 是否按方案开挖
基坑土方开挖应严格按专项施工方案实施。但是,在实际施工过程,往往会出现作业班组图方便,未按方案分区、分段和分层施工,而是进行超挖,特别在深度方面超挖的情况较多,致使基坑支护的受力状况与设计不符,增加支护结构的荷载导致位移增大甚至引发基坑坍塌。因此,是否按方案开挖是基坑土方开挖监管的重点,也是监管的难点。
3.2 坑边堆载与排水
施工过程是一个动态的过程,应经常性检查基坑周边的堆载与地面、坑内排水情况。特别是基坑周边的堆载,往往会由于工程施工过程钢筋、砖等的临时堆放或是混凝土输送泵、橄榄车的停放而发生变化超载,引发基坑位移过大甚至坍塌。因此施工管理人员必须动态检查基坑坑边堆载与排水情况。
3.3 基坑渗漏水
基坑渗漏水是基坑土方开挖过程经常遇到的问题,即使设计有止水设施也会遇到基坑的渗漏水情况。基坑渗漏水通常是基坑坍塌的诱因和前兆,有些情况基坑渗漏水未能及时发现和处理将会逐渐严重和恶化,特别是在遇到暴雨时致使基坑位移急剧增大甚至引发基坑坍塌。因此,基坑土方开挖过程必须时刻关注基坑有否渗漏水现象,及时发现及时解决做到防微杜渐。
3.4基坑监测结果
基坑土方开挖必须以基坑检测结果为依据、为导向。工程技术人员必须及时分析基坑检测数据,特别是当遇到基坑检测数据预警甚至报警时,应及时停止施工、分析原因,必要时与设计、建立和建设单位一起论证采取必要的应急措施。
4、结语
基坑土方开挖涉及的影响因素多,而且有些因素事先无法掌控;又若基坑土方开挖不当不仅会引发工程质量安全事故,还会给周边造成严重的环境破坏。因此,工程技术人员必须熟悉施工图纸、施工规范、地质条件和周边环境等,掌握基坑土方开挖专项施工方案编制的要点,对土方开挖过程的关键问题及时监管,才能确保基坑土方开挖的正常进行,防范基坑坍塌事故的发生。
参考文献:
关键词:安全管理;施工方案;评审;安全责任
随着建设事业的发展,目前基坑工程越做越深,20~30m深的基坑已经屡见不鲜。由于建筑施工现场各种不安定因素随时都有可能导致事故的发生,而且深基坑工程技术含量高、风险性大,严重威胁施工人员的生命安全。为了更好的推进我国建设工程安全专项管理,必须加强深基坑工程的施工安全管理工作,建立起安全专项施工方案专家库,开展了相关专家论证工作,细化参建各方安全责任,以保证工程的顺利进行,使国家和集体财产免遭损失、职工生命安全得到保障。
1 深基坑安全专项施工方案专家论证工作制度的现状
随着建筑工程的需要和科学技术的发展,我国对地下空间的开发和利用越来越重视,基坑工程越做越深,深基坑工程是整个工程的基础,施工过程要历经开挖、支撑、降水、围护等一系列过程,安全与质量控制稍有疏忽,就有可能酿成大祸,造成重大人员和财产损失和不利的社会影响,因而作为建设工程重大危险源的深基坑工程,有关建设各方给予了充分重视,各地政府建设行政主管部门也实行了深基坑围护设计方案和施工方案的专家论证审查制度,基坑评审专家也多是施工单位、设计勘察、高校等单位的经验丰富的工程技术人员,为我国深基坑施工安全作出了有力保障,消除或减少了许多可能发生质量问题与事故的隐患。
但由于深基坑支护结构的设计与施工,涉及到几门学科的综合技术,加上基坑施工阶段土体力学性质的复杂变化,计算中采用的力学指标可能与开挖过程中的力学指标不相符合;监测手段的局限不足以充分指导基坑信息化施工;有些建设单位盲目节约成本、减少费用;施工单位水平技术力量等种种局限,所以有些基坑虽经专家多次评审研究,也有可能发生质量问题或事故。这些问题由于种种原因,相当部分没有能公开报道,即便是作为基坑评审专家可能也没能知晓或未知详情,导致虽造成惨重损失却没有能上升为经验教训。
同时由于各单位间、深基坑评审专家间的交流渠道也较少,削弱了专家自身知识与经验的获取,不利于提高其专业水平,对深基坑评审制度的深入执行也不利。
目前深基坑围护方案的专家评审和施工方案的专家论证审查制度在我国各地陆续实施,但这一制度在实践和贯彻过程中还存在着诸多的问题,制度本身也存在着很多缺限,如专家的认定、提高、激励、约束与退出机制等问题,这些问题如何能加以完善,使得这一制度在深基坑施工安全方面发挥更好的作用,是值得我们深入思考和研究的课题。本文着重从这些方面着手,加以研究,从而对深基坑工程进行有力的事前控制,进一步减少发生质量问题与事故的机会,减少或消除周围各种安全隐患,使这一制度发挥更大的功效。
2 改进安全专项施工方案专家论证工作制度的建议
深基坑围护方案的专家评审和施工方案的专家论证审查制度在实施过程中,各地都有各自成熟的经验,但在实践中还需要不断地完善和改进,下面结合本人的实践经验,从以下几个方面提出专家论证工作制度改进的建议,供大家参考。
2.1 专家库的建立
近年来,各地一般建立了专家库,住房和城乡建设部在《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中对专家库的专家应当具备的基本条件做了以下规定:诚实守信、作风正派、学术严谨;从事专业工作15年以上或具有丰富的专业经验;具有高级专业技术职称。
这里需要特别强调的是,深基坑支护结构的设计与施工,涉及到几门学科的综合技术和复杂的力学计算,需要专家具备扎实的力学功底;同时由于开挖过程的不同工况,地下水的影响,土的物理力学指标的选择有相当的难度;其次在支护结构的选型上,同样需要专家较高的力学素养。因此深基坑工程方案的确定需要专家理论与实践经验的紧密结合。
在深基坑方案专家库人选确定方面,可在勘察设计、施工图审查、建筑施工、建设、监理、高校等单位征集专家人选,重点选择经验丰富、思路敏捷、能把握安全生产要害,接触过许多实际案例的工程专家。
另外由于交通的发达,同城效应日益明显,为弥补本地人才不足,也可以遴选外地专家作为专家库成员,成为本地引进的“流动人才”,这不失为促进本地人才成长的好方法。专家库的人选可在政府部门的网上公示,并应指明其学术专长。
2.2 专家选定方法
在某一具体工程的专家选定方面,各地建筑安全管理部门一般规定专家总数为5人以上,且单数,但对其他方面规定相对较少。
对深基坑方案论证的专家论证组的成员的选择应在知识和专业结构上互补。除了施工专家外,建议不少于2名岩土注册工程师和1名注册结构师。岩土专家应精通深基坑的计算理论,从岩土设计参数和岩土计算模型等方面把关;结构专家应在结构力学方面有较深造诣,特别是基坑外形复杂,需要采用内支撑时,能对支护结构的设计和方案提出合理化建议。而对一般的专项施工方案的论证专家则不必过于强求专业结构的最少人数。
对于一级基坑,一级基坑中深度从10m变化到30m,其基坑工程的复杂性随深度迅速增加,深基坑工程设计方案和专项施工方案宜分别展开论证,专家总人数宜在5人的基础上适当增加,设计、施工方案评审专家组成员的专业结构也应该有区别。这样才能集思广益,最大限度地减少工程隐患。
2.3 专家评审方案前的工作流程
评审文件应坚持提前5-7个工作日分发给相关专家,以便专家合理安排工作时间,对方案有时间进行仔细研究,评审才能更有针对性。
另外,应组织并落实专家在论证前提前踏勘现场,这样有助于专家直观地了解现场,核实基坑现场与周围环境,发现基坑设计文件可能存在的疏漏;对于外地专家,考虑到踏勘现场的不便,但至少在论证会开始前,要由论证组织方组织专家踏勘现场。
2.4 专家评审方案的落实
一般专家在评审过后,较少有机会关注该评审工程,即便有所建议,作为参建各方以外的个体,可能也没有合适的渠道表达。
政府建设安全主管部门应该创造条件,鼓励专家继续关心所论证工程的实际进展情况,积累更多的经验。
2.5 专家的自身水平的提高
专家自身水平的提高,除专家自身学习外,政府建设主管部门可通过合适的机制,提供更多的形式、多样的进一步提高的方式,加强专家的交流渠道建设,提高专家的主观能动性。考虑到专家很多本身就是施工单位的骨干与技术负责人,这些又必将反过来促进基坑施工水平的提高和专家评审制度的进一步落实,更早地发现基坑设计中的问题,促使设计水平的进一步提高,使我国深基坑的安全施工的可靠性更强。
有关部门可以考虑拨出专款,以开展年度会议的形式或依托土木工程学会等学术组织,创造交流渠道。
2.6 建立基坑专家的绩效评估制度
目前基坑方案专家论证制度最明显的问题和缺陷表现在专家的激励、约束与退出机制还没有建立。不可否认,大多数基坑评审专家都是认真负责的,但由于对基坑评审专家没有合理的激励机制,很多地方都是给专家一定的评审费用,对专家们的工作成效没有恰当反馈。
由于专家不需承担任何风险,这无疑是正确的,但也导致少数专家没有认真研究基坑围护设计方案与基坑施工方案,也没有到现场实地踏勘,匆忙上阵,评估效果大打折扣。专家可能在论证单位提出盲目节约成本、减少费用的要求的情况下,没有提出或坚持合理的评审意见,因此没有及时消除隐患。
此外也有极少数工程图纸设计深度不够,关键节点无结构__详图等的问题也通过专家审查,如何对评审专家加以合适的约束,这也是亟需要解决的问题。
怎样合理评估专家自身的水平与敬业精神,政府建设安全主管部门怎样据此定期更新专家库名单,建立专家的退出和进入机制,还需这方面的研究。
3 建立专家论证管理规范的流程图
参考各地积累的经验,以下文的框图做出论证管理的示意图,以供参考。
4 进一步细化参建各方安全责任
深基坑工程有关参建单位众多,有建设单位、工程勘察、设计、施工、监测、检测和监理等单位,落实深基坑工程实施过程中的各方责任,科学的控制深基坑工程实施风险,理顺深基坑工程参建各方之间的关系,对确保落实深基坑安全专项施工方案管理具有突出的意义。
以建设单位为例,应当依法择优选择具有相应资质和经验的其他参建单位;不应将土方开挖、降水工程进行单独发包;争取设计施工一体化;相邻设施的现状进行及时调查,结果应保证其准确性;避免对相邻建设工程造成不良影响,做好统筹安排等。
目前基坑工程越做越深,我国20~30m深的基坑已经屡见不鲜,基坑周边环境越来越复杂,基坑边线离煤气、水电、道路等重要的市政设施、建筑与构筑物越来越近,基坑施工对环境的影响造成的纠纷也越来越多,进一步细化参建各方的安全责任,积极主动地应对各种问题,更好的落实上文的安全管理办法,有助于减少各种纠纷和矛盾的发生。
5 结束语
总之,深基坑工程施工安全管理是一门综合性的系统科学,它的对象是生产中的一切人、物、环境的状态管理与控制,因此是一种动态的管理。为了使深基坑施工的安全能得以保证,必须更好的开展和应用专家论证制度,并且在专家的选定、工作制度和评审流程等方面提出更深层次的探索,并细化参建各方安全责任,以确保基坑施工的安全性。
参考文献
【关键词】基坑 开挖工程 监测
一、基坑开挖一般要求
1.应根据设计及专项施工方案的施工顺序及工况进行土方开挖。不得超工况开挖。2.土方应分区、分块、分层均衡开挖;土方分区、分块、分层开挖后应按设计及专项施工方案的要求及时支撑、浇筑垫层。3.进场施工机械应由施工企业安全管理部门检查验收合格后方可作业,并应有验收记录。4.机械作业位置应稳定、安全,不得利用基坑支护结构体作为机械作业的支承体。5.严禁挖土机械和施工人员在同一工作面作业。6.基坑开挖过程中,应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原状土。7.应根据基坑监测数据及周围环境情况指导土方开挖施工;当基坑及周围环境监测数据超过设计报警值时,应立即停止施工,采取措施后方可继续施工。8.地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。
二、降排水
(一)应按专项施工方案要求设置采取有效的排水和降水措施。
(二)降水控制标准应符合设计要求。当基坑降水可能引起坑外水位下降时,应采取防止临近建筑物、构筑物和地下管线沉降的措施。
(三)基坑周边地面应设置排水沟,且应避免水渗漏进入坑内;放坡开挖时,应对坡顶、坡面、坡脚采取坡面保护措施。
(四)基坑内集水坑距离坑壁不宜小于3m。
三、坑边荷载
(一)基坑周边荷载不应超过设计要求;现场场布应符合专项施工方案的要求。
(二)当基坑周边荷载超过设计要求时,应采取措施,并征得基坑支护设计单位同意。
四、基坑监测
(一)下列基坑工程应实施监测:1.开挖深度大于或等于5m的基坑工程;2.开挖深度小于5m,但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程;3、其他需要监测的基坑工程。
(二)基坑工程实施前监测单位应编制监测方案。监测方案需经建设单位、基坑支护设计单位、监理单位认可,必要时还需与基坑周边环境涉及的有关管理单位协调一致后方可实施。
(三)基坑工程监测应包括施工企业现场监测和第三方专业单位监测。专业单位监测应由建设方委托具备相应资质的第三方对基坑工程实施现场监测。施工企业现场监测的监测对象和技术要求应在专项施工方案中明确。
(四)基坑监测应综合考虑基坑工程设计方案、建设场地的岩土工程条件、周边环境条件、施工方案等因素,制订合理的监测方案,精心组织和实施监测。
(五)基坑工程现场监测的对象应包括支护结构、地下水状况、基坑底部及周边土体、周边建筑、周边管线及设施、周边重要的道路及其他应监测的对象;技术要求主要包括监测项目、测点位置、监测频率和监测报警值等。
(六)监测单位应严格按监测方案实施监测。当基坑工程设计或施工有重大变更时,监测单位应与建设单位及相关单位研究并及时调整监测方案。
(七)监测单位应及时处理、分析监测数据,并将监测结果和评价及时反馈建设单位及相关单位。当监测数据达到监测报警值时必须立即通报建设单位及相关单位。
(八)基坑工程施工期间不得损坏监测设施。
(九)基坑工程施工期间施工单位应安排专人进行巡视检查。基坑工程巡视检查宜包括以下内容:
1.支护结构1)支护结构成型质量;2) 冠梁、围檩、支撑有无裂缝出现;3) 支撑、立柱有无较大变形;4) 止水帷幕有无开裂、渗漏;
5) 墙后土体有无裂缝、沉陷及滑移;6) 基坑有无涌土、流砂、管涌。
2.施工工况:1)开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异;2)基坑开挖分段长度、分层厚度及支锚设置是否与设计及专项施工方案一致,有无超长、超深开挖;3)场地地表水、地下水排放状况是否正常,基坑降水、回灌设施是否运转正常;4)基坑周边地面有无超载。
3 .基坑周边环境:1)地下管道有无破损、泄露情况;2)周边建(构)筑物有无新增裂缝出现;3)周边道路(地面)有无裂缝、沉陷;4)邻近基坑及建(构)筑物的施工变化情况。
4.监测设施:1)基准点、监测点完好状况;2)监测元件的完好及保护情况;3)有无影响观测工作的障碍物。
(十)当出现下列情况之一时,应加强监测,提高监测频率,并及时向建设单位及相关单位报告监测结果:1. 监测数据达到报警值;2 .监测数据变化较大或者速率加快;3.存在勘察未发现的不良地质;4 .超深、超长开挖或未及时加撑等违反设计工况施工;5 .基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄漏;6.基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值;7.支护结构出现开裂;8.周边地面突发较大沉降或出现严重开裂;9.邻近的建(构)筑物突发较大沉降、不均匀沉降或出现严重开裂;10.基坑底部、坡体或支护结构出现管涌、渗漏或流沙等现象;11.基坑工程发生事故后重新组织施工;12.出现其他影响基坑及周边环境安全的异常情况。
(十一)当出现下列情况之一时,必须立即报警,并实时跟踪监测,应立即停止施工,并对基坑支护结构和周边的保护对象采取应急措施。
1.监测数据达到监测报警值的累计值;
2.基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显变大或基坑出现渗漏、流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等;
3.基坑支护结构的支撑或锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象;
4.周边建(构)筑物的结构部分、周边地面出现危害结构的变形裂缝或较严重的突发裂缝;
5 .根据当地工程经验判断,出现其他必须进行危险报警的情况。
五、基坑作业环境
(一)基坑应设置上下通道供作业人员通行。
(二)上下通道应牢固可靠,数量、位置应满足施工要求,设置方法应符合有关安全防护规定。
(三)基坑周边必须进行临边防护。临边防护距基坑边的距离不应小于500mm。
(四)基坑内作业人员应有稳定、安全的立足点。
(五)垂直、交叉作业时应设置安全隔离防护措施。
基坑工程监理的前期工作,是对基坑安全监理预控工作的重要组成部分。其主要内容是:熟悉地质报告、设计图纸、了解基坑周边环境、掌握基坑周边地上和地下建(构)筑物的情况,如:基础类型、埋深、地基处理方式、基础边至基坑上口距离、基底荷载值、既有建筑物的结构类型、竣工使用年限、目前外观状况、是否存在有异常变形痕迹;收集基坑周边既有建筑的给排水管道、天然气、强弱电、检查井、高压线等的实际位置,使用情况,是否有位移等现象。还应考虑施工总包单位对地下结构施工和主体结构施工期间的现场施工总平面布置图,如临近基坑的钢筋堆载、重型施工车辆通行道路等因素。在熟悉设计图纸和充分掌握基坑周边环境后,就明确了在基坑工程施工期间的危险源和最容易发生安全事故的部位和地段。监理工程师在熟悉并掌握了基坑周边环境时,在审查施工单位的专项施工方案中,就会安全重点明确,有针对性地要求施工单位制定防止措施,避免因为情况不明而导致突然事故的发生,起到事半功倍的安全预控作用。
2.专项施工方案的审查论证程序
根据住建部建质【2009】87号文件规定:深基坑工程,开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程;深度虽未超过5m,但地质条件、周边环境和地下管线复杂,或影响毗邻建(构)筑物安全的基坑(槽)的土方、支护及降水工程施工前均须组织专家论证。专项施工方案由施工单位编写,施工单位技术负责人审批,加盖公司印章,项目总监理工程师审查签字后报当地行政主管部门申请组织专家论证。经专家论证后的专项施工方案,由项目总监负责监督施工单位按专家论证意见进行补充修改。修改后的专项施工方案经施工单位技术负责人签字,项目总监签字,建设单位负责人签字,单位盖章后组织实施。专家在施工现场察看了解基坑周边环境、审阅工程地勘报告、支护设计图纸、设计计算书的基础上审查专项施工方案的内容是否齐全、完整;安全措施是否满足现场施工安全要求,设计计算参数是否符合相关技术规范要求和现场的实际情况。同时还审查承包施工单位的施工资质范围、等级是否与基坑工程等级匹配。重点审查专项施工方案中的设计图纸、安全应急预案、周边环境等是否存在安全隐患,确保基坑和周边环境安全。专家论证审查通过后的基坑专项施工方案,如发生施工承包单位变更、基坑开挖深度、基坑支护范围、支护结构等发生改变时,专项施工方案应重新编写并重新组织专家论证。
3.基坑变形初始值
基坑工程应按《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497—2009)要求,委托有资质的第三方对基坑实施变形监测。有关基坑变形监测的方法、精度要求、监测点布置、监测项目、监测频率、信息反馈、报警等在上述规范中有详细的规定。监理实践证明变形监测初始值(现状值)的测量尤为必要。基坑变形初始值,应在基坑土方开挖之前进行测量,且不少于3次。对基坑周边既有建(构)筑物的变形初始值(现状值)测量,应邀请相关(相邻)单位的代表参加共同检查和测量。将基坑周边既有的建(构)筑物,分区编号,按楼栋部位、测量记录裂缝分布范围、裂缝长度、宽度,同时配以影像记载,在测量记录上相关各方代表签字,监理单位、建设单位、相邻单位、测量单位各存一份。将初始值作为变形计算的起点值。基坑土方开挖以后所测得的变形值(增加值或减小值),是由于基坑开挖土方所引起的变形。在我们的监理实践中,因变形初始值测量记录欠规范或因缺少初始值测量,也曾有过法律纠纷和烦恼。为避免这一烦恼,变形监测单位应在基坑土方开挖前进入现场开展监测工作。由建设单位、相邻单位、施工单位、监理单位同监测人员共同实地测量并记录既有建筑物的变形现状和初始值。当基坑土方开挖后,基坑周边既有建筑出现裂纹,原老裂纹复活扩大,建筑物产生下沉、倾斜时,初始值能科学定量的证明:基坑土方开挖引起的变形量。
4.支护施工监理
(1)护坡桩放点定位检查,确保桩锚共同工作土方开挖前,护坡桩施工放点后及钻机对位时,监理工程师应认真进行护坡桩桩位检查,确保桩孔偏差符合桩基规范要求,确保护坡桩施工完成后与桩顶冠梁在一条直线上,同时应保证由护坡桩体组成的基坑壁立面在一个平面上,它关系到锚头和腰梁的平面顺直,也关系到腰梁能否紧靠每一根护坡桩,当锚索张拉锁定时,确保每一锚索均能按设计的锚固力值锁定在腰梁上。否则,当护坡桩偏差大,基坑壁内立面凹陷不平直。当采用型钢腰梁时无法紧靠每一桩身,这时,远离腰梁的护坡桩间的锚索无法按设计锚固力值锁定,或者锁定后锚索也无法和护坡桩形成一个整体共同阻抗基坑边坡土体压力,不能共同工作,出现“偷懒桩”。桩孔放线定位检查验收、钻头与桩位中心精确对准、桩身垂直度是保证支护桩、锚索均匀受力共同工作防止“偷懒桩”的保障。为此,西北综合勘察设计研究院采用厚钢板带代替型钢腰梁,使桩锚体系有效协同工作,同时建立计算模型,在理论与实践上不断总结完善,做了大量支护设计施工实践探索与经验积累。(2)锚索施工及张拉锁定检查,防止张拉应力衰减基坑土方开挖,是在护坡桩和桩顶冠梁施工完成后开始的。基坑土方开挖必须执行分层分段开挖的原则。上层土开挖至锚索标高以下0.5m~0.6m处应停止土方开挖。锚索施工人员进场开始钻孔、安放锚索、锚索体压力注浆、制作安装腰梁、锚索张拉锁定等工序。此过程中监理需要把好锚索锚具等材料进场验收关,检查孔位和孔深,监督锚索安放、自由段长度的保证措施、注浆过程等,张拉过程需实施旁站监理。锚索张拉至设计值的1.20倍(消除钢绞线的残余变形)后,让全部钢鉸线都均匀受力,最后按设计值锁定在腰梁上。若出现护坡排桩立面高低不平,腰梁不能紧靠每个桩体,这时处于凹处的桩,对基坑边坡土体的抗力就大大降低,在阻抗基坑边坡土体下滑坍塌时,就成为“偷懒桩”,这一条块土体的下滑压力就由旁边的桩体分担,从而降低了该地段的安全系数,甚至可能发生事故。随着基坑土方开挖深度的改变,上部先完成张拉锁定的锚索工作应力也随着土方开挖深度的变化,相应改变调整,这种调整主要表现为衰减变化,其衰减变化的速率和幅度大小,受土体性质控制,土性越差,衰减率比例和幅度就越高。监理工程师应随土方开挖进度,随时检查上层已锁定锚索,当出现锚头松动、腰梁下坠现象时,表明锚索松弛应力已衰减,应立即进行二次张拉锁定,以保证锚索均匀受力工作。实践证明约有15%~35%的锚索在土体应力场的调整中出现衰减,土性越差,这种衰减比例就越高。(3)基坑的防排水检查水是导致基坑土体锚固力失效的主要原因,基坑支护施工和支护竣工后的使用期,对基坑周边的防排水检查不可放松。水和土的关系是亲密无间的,水遇见土无孔不渗,会立即扩散渗透充满土体的全部孔隙。土在水的浸泡作用下变得软弱无力,任水摆布,土颗粒随水奔走流失,由此形成管涌掘堤坝、产生滑坡坍塌、发生泥石流等地质灾害现象。可见水不单是生命之源,同时也是自然灾害的罪魁!基坑工程必须谨慎对待防排水措施的监督管理;严防各种水渗入基坑土体,软化土体,降低土的抗剪强度,导致基坑支护系统失效而坍塌。应固定专人,每天检查基坑的防排水沟,防止垃圾堵塞排水不畅。检查工地生产生活用水,不得乱排乱流,不得流入坑内和坑口地面;检查基坑周边上下水管道、检查井等是否正常,是否有渗漏或堵塞;检查坑壁是否有湿润“返潮”现象。一旦基坑壁立面上出现湿润“返潮”现象,表明该处的土体内有积水或渗漏,应立即采取堵漏、排水、疏干措施,防止事态扩大。(4)基坑降水检查深基坑的降水工作直接影响到工程的安全及工期。若降水井布置合理,井管、滤料选择正确,成井工艺适合地质条件,运行、管理措施得力,可确保工程施工安全顺利。基坑降水井的布置数量、深度、抽降流量等,在基坑降水设计图中已有规定和说明。监理工程师只需检查:水位降深是否能满足施工要求;检查降水抽水中,是否将地层中的细土颗粒抽出排走,每天检查排水的浑浊变化情况,一旦出现从降水井中抽出的水浑浊,含泥含沙,表明抽降速度过快,或是水泵流量过大,将地层中的细土颗粒抽走了。抽降水本身就是在抽地层中的孔隙水,同时又在消散土体孔隙压力,土体便产生压缩(沉降)变形,这时如果将土体中细土颗粒抽走了,土体骨架结构就受到了破坏,便加速了土体的压缩(沉降)变形。这种沉降变形,反映到坑口地面,就导致既有建筑物的不均匀沉降和倾斜变形,这种情况如果不及时制止和控制,其严重后果不堪设想。
5.基坑支护竣工验收
基坑支护施工完成后,由支护施工单位填报竣工资料一式四份,经总监审阅后,认为资料齐全,竣工资料与支护实际相符,同意竣工验收。竣工时应邀设计单位、建设单位、总包单位、支护施工单位、变形检测单位、监理单位参加,在施工现场进行交接验收。验收的内容如下:1)支护结构的施工内容、施工范围是否与设计图纸相符;2)支护施工质量、张拉锁定参数、变形监测等是否与设计和规范相符;3)各变形监测点,各种排水体系是否正常有效;4)验收在基坑周边设置的安全护栏、各种警示标志是否完整有效;5)支护设计单位施工单位向基坑使用单位提交使用注意事项;6)基坑工程竣工资料的真实性和完整性。保证基坑在使用期的正常功能和安全。当验收通过后,各方代表在竣工验收记录上签章确认,书面向总包施工单位移交现场。
6.基坑使用期间的安全管理
基坑周边严禁超载堆荷载。基坑顶四周不得堆土、设置钢筋堆场等;基坑四周道路禁止重型车辆通行;经常检查基坑周边管道是否通畅、是否存在渗漏、地面裂缝等,使支护结构变形过大,危及基坑安全。发现异常情况,及时采取应急措施。当基坑变形监测达到或超过预警值时,应立即启动应急预案,召开建设、施工、监理、设计、地勘等有关方参加的专题会议,研究采取卸荷、反压、加固等有效措施。当基坑使用期限超过设计使用期,基坑支护结构尚需继续使用时,总监应书面向建设单位报告,对基坑支护结构的安全度应组织基坑支护设计单位和专家进行评估,依据评估结果决定是否进行补强和继续使用。
7.结束语
【关键词】深基坑;排桩支护;监理工作
工程概况:舟山港航国际大厦位于舟山市临城新区,本工程由两栋高层A楼(48层)B楼(36层)及裙房(5层)组成,地下室为两层地下车库。场地南侧为定沈路,其道路边线离基坑边线约为11.7米,西侧为28.3米,东侧紧邻规划用地红线,为在建商会大厦和舟山电力大楼,电力大楼建筑基地线离基坑边线约25.1米,北侧为在建中浪国际大厦,离基坑边线约75米。本工程基坑面积1.78万平方米,地下室为地下两层,基坑开挖深度10.8米,局部加深开挖深度为16.8米和18.8米,基坑平面为不完全规则长方形,南北向边长为152.4米,东西向边长为107.6米。工程维护为整体设计,涵盖钻孔灌注支护桩、支护桩背为双轴搅拌桩止水帷幕、两层钢筋混凝土多点内支撑、三轴搅拌桩局部土体加固。
结合本项目,笔者认为在深基坑钢筋混凝土内支撑施工中监理工程师应重点做好以下工作
1 掌握工程现场和周边情况,掌握基坑支护施工的各项规范、技术要求,熟悉地质资料和设计方案,是监理工程师成功监理的基本技术保证.
1.1 深基坑施工,监理工程师一定要掌握现场和周边地形地貌.主要需要掌握的内容为:(1)基坑边与周围建筑物的距离有多大,周围建筑物的基础埋深和完工状态,分析相互间的影响风险,如本项目,东侧紧邻规划用地红线,为在建商会大厦和舟山电力大楼,电力大楼建筑基地线离基坑边线约25.1米,28层,基础埋深18米,我们认为其相互影响的可能不大,所以以监测该大楼的倾斜度为主;(2)掌握周边的市政设施.一般市政设施主要为道路、公交站台、绿化带等,其重点应为道路,尤其是主要交通路线,如果主要交通路线离基坑距离较近,车流密集,那么基坑和道路会产生相互影响.(3)掌握基坑周边城市综合管线的布置,综合管线主要有电力、自来水、电信、煤气等,基坑施工由于土体的位移可能对周边管线产生影响,而这些管线如果遭到破坏将可能产生严重后果.如本项目,在与基坑间距12米定沈路边埋设有上述城市综合管线,所以,我们将城市综合管线的变形作为我们的一个监控重点,关注报警值.(4)施工影响,施工对深基坑安全影响主要是重型汽车、施工机械,这些活荷载对基坑的影响很大。本项目有比较成功的经验,本项目设南、西两个大门,沿基坑边东侧和北侧设置施工道路连接两个大门。道路总长260米,设直径500的路基桩130根,路面采用双层双向钢筋,混凝土300厚,耗资约200万元。基坑施工中,所有的重载汽车、施工机械从这条道路进出,但对基坑的影响很小,基坑东侧、北侧深层土移不大。所以,我们认为虽然投资较大,但还是取得很好的效果。
1.2 熟悉地质资料.熟悉地质勘察报告是我们监理的基础技术工作.我们需要熟悉的内容很多,但涉及到基坑安全的内容主要有:(1)常年地下水水位和丰水期地下水最高水位,判断止水和维护体系的合理性;(2)是否存在承压水,如若有,其水位离基坑底标高的距离为多少;(3)地质分层情况,主要为淤泥等软弱土层的厚度和标高;(4)支护桩长度。
1.3 掌握基坑支护施工的各项规范、技术规程,熟悉设计方案。监理工程师应掌握基坑支护施工的各项规范。
2 监理工程师应加强专项施工方案的管理,落实专家论证审查制度。
2.1 深基坑施工为危险性较大工程,施工单位施工前必须编制安全专项施工方案,且方案必须由总监理工程师审核专家论证通过后方可组织实施.
2.2 落实专家论证审查制度。
总监理工程师批核了施工专项安全施工方案后,应积极配合施工单位组织好施工专项安全施工方案的专家论证.超过支护有效使用时限的深基坑,必须采取回填基坑等切实有效的措施,防止坍塌事故发生。基坑坍塌事故,其中很大原因在于施工与设计不符,基坑施工时间过长,基坑支护受损失效。如某工程基坑原设计深度只有-17m,后来设计深度变更为-19.6m,而实际基坑局部开挖深度为-20.3m,超深3.3m,造成原支护桩(深度-20m)变为吊脚桩;同时该基坑施工时间长达2年7个月,基坑暴露时间大大超过临时支护期限为一年的规定,致使开挖地层软化渗透水、钢构件锈蚀和锚杆(索)锚固力降低、基坑支护严重失效,构成重大事故隐患
2.3 专项施工方案是在理想状态编制的,在施工中很有可能不得不调整原施工方案。在出现事件影响方案的落实时,监理工程师需要充分掌握现场实际情况,了解事件的性质,尽可能坚持原方案的落实.当确实不可避免时,必须经设计单位认可,同意方案的调整,但当方案有重大调整时必须重新组织专家论证.
3 加强现场监测工作
现场监测是指在基坑开挖及地下工程施工过程中,对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化,进行各种观测及分析工作。
监测单位的监测报告一般应在24小时内送达监理单位项目部.监理工程师审阅监测报告的重点应为:①支护结构水平位移值和支护结构的内力值;②周围建筑物、地下管线变形;③地下水位的观测和地下土移观测;④基坑外地面沉降或隆起变形;⑤基坑底部及周边地体变形。上述五组数据的变化是有关联性,产生变化的主要原因一般为施工工况或天气变化。当观测数据达到报警值时,监理工程师应立即通报有关单位和人员,结合工况分析数据,及时查清原因,同时,应要求施工单位加大监测频率.必要时停止开挖施工,做好支护加固调整措施,确保基坑安全。
4 基坑开挖的过程中监理工程师应重点控制的内容
4.1 督促施工单位严格按照规范要求组织挡水系统的施工
当要求灌注桩围护结构起到抗水防渗作用时,必须做好桩间和桩背的深层防水搅拌桩或旋喷桩(一般的钻孔压密注浆法不易保证止水,曾引发多起重大事故)。本项目的挡水系统为支护桩背为双轴深层水泥搅拌桩止水帷幕,三轴深层水泥搅拌桩加固电梯井、主楼与车库落差处。水泥搅拌桩施工随意性较大,表现形式主要为减少水泥的用量,搅拌时间不够,不按照技术规范规程施工,施工程序混乱,桩身咬合不够或不成功而形成渗水通道,以上形式是造成挡水系统达不到预想效果的主要原因,也正是我们监理工程师需要重点监控的目标。
4.2 督促施工单位严格按照规范要求组织支护结构体系施工
支护结构体系包括挡土系统和支撑系统。支护结构是整个基坑安全措施的骨架,是地下室安全施工的基本保证.有些施工单位可能认为支护结构施工为手段,地下土方开挖为目的,认为支撑体系非永久性结构构件,施工不够严谨.如,我们项目附近的一个同类项目,支撑桩挖出来以后,发现有断桩和较多混凝土不密实桩又很多露筋的现象,这样的结构体系怎么样保证基坑施工的安全?监理工程师应该严谨地控制以下内容:
4.2.1 支护桩的质量控制。其重点控制的内容主要为长度、桩径、钢筋、混凝土质量、桩间距、和桩身的完整性。
4.2.2 压顶梁的质量控制。灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度,但各桩之间的联系必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。因此,压顶梁的质量控制重点主要是保证压顶梁连续浇筑。
4.2.3 围檩的质量控制。围檩的作用主要为连接支撑梁和支护桩,传递相互作用力。围檩的截面一般较大,以便均匀传递相互作用力,所以,围檩的自重较大。围檩同桩的连接方式一般为在桩的钢筋上焊接钢筋锚入围檩,故围檩施工中重点的质量控制点应该为钢筋锚入围檩的长度和锚固钢筋与桩的焊接质量。
4.2.4 钢立柱的质量控制。钢立柱的主要作用为承担支撑梁的自重,减少支撑梁的跨度,减少支撑梁的长细比,提高支撑梁的刚度。钢立柱的质量控制点主要应该放在钢立柱材质、焊接质量、立柱的方向、垂直度的控制上。
4.2.5 钢筋混凝土内支撑质量控制。钢筋混凝土内支撑其功能是支承挡土系统的侧力与限制挡土系统位移。正常状态下,主要支撑梁的受力状态为轴向力:拉力或压力。大家都清楚,钢筋混凝土具有优良的抗压性能,其抗压强度是抗拉强度的20倍左右。这样,监理工程师应该能够分清在某工况下,主要钢筋混凝土梁所受的是拉力还是压力。所以监理工程师应该重点关注施工缝的留置和处理质量。
4.3 监理工程师应该能够把握工况,督促施工单位严格按照施工方案组织开挖。
基坑开挖应遵循时空效应原则,根据地质条件采取相应的开挖方式,“分层开挖,先撑后挖”,撑锚与挖土配合,在支撑全部完成并达到设计强度后,才可进行下层挖土,严禁超挖,要求尽可能减少初始位移,根据时空效应的原理,应按照“分层、分区、分块,分段、抽槽开挖、留土护壁、先撑后挖,先形成中间支撑,后限时对称平衡形成端头支撑,减少无支撑暴露时间”原则。 监理工程师一定要熟悉基坑的专项施工方案,能够随时对比工况同施工方案之间的差异,一当发现差异,监理工程师应该及时要求施工单位按照原方案施工,必要时发出书面指令甚至要求施工单位停止施工。
4.4 基坑边堆放荷载的控制
坑边荷载,是形成堆坑失稳的不利荷载,加大土体内的剪应力,一旦控制不当,会诱发基坑坍塌的突发。 在基坑开挖过程中,因为施工现场是动态的,每天现场都会发生变化,所以,监理工程师应该加强巡视,及时发现问题。监理工程师巡视时应注意:基坑边缘堆置土方和建筑材料,或沿挖方边缘移动运输工具和机械,一般应距基坑上部边缘不少于2m,弃土堆置高度不应超过1.5m,并且不能超过设计荷载值,严禁超堆荷载,机械设备如混搅拌机。
4.5 督促施工单位落实排水措施
基坑开挖后,基坑滑动失稳的实质是由于边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度,而抗剪强度由土的内聚力和内摩阻力所组成。因此,凡是影响土体中剪应力、内聚力和内摩阻力的因素,都会影响土方边坡的稳定。主要因素有:因风化、雨水、等气候影响使土质变得疏松,降低了土体的抗剪强度;土层中的含水量的影响,一方面因为浸水而产生作用,降低了内摩阻力,另一方面水使土体自重增大,因渗流而产生动水压力,水浸入土体的裂缝之中产生静水压力,使土体内的剪应力增大。因此在开挖前,对基坑土体内含水量过大的工程,必须事先做好降水措施,以疏干加固坑内土体,达到增大土体的抗剪强度。开挖时,在基坑边界四周地面,设置排水沟,避免漏水、渗水进入坑内
4.6 监理工程师应该加强现场安全防护措施的检查
当基坑开挖深度超过2m,对临边作业已构成高处坠落的危险,按照高处作业和临边作业的要求,应及时设置双道防护栏杆,并挂设安全立网。人员上下基坑,应设置专用安全通道,严禁攀爬模板或支撑系统上下。要求施工单位及时清除支撑梁上没有拆除干净的模板,及时清除桩身残土和桩间松土,清除梁底和格构柱上混凝土块,这些都是坑底施工人员的安全威胁。
5 结束语
施工方案再好,防护技术再先进,如果未能得到贯彻实施,也只能是纸上谈兵,于事无补。因此,在深基坑施工中,监理工程师要督促施工单位要落实各级安全生产责任制,切实加强日常对施工现场的安全监管,将基坑各种防范措施落实到位,及时对施工现场安全隐患检查到位、整改到位。督促施工单位在施工中,切实按设计施工方案进行,做好施工人员的技术交底,严禁盲目掏挖。同时,监理单位也应认真履行建设工程安全生产职责,依照法律、法规规定实施工程监理,督促施工企业做好现场的防护,措施到位、管理到位,这样才能确保基坑工程的安全,达到经济效益与社会效益双赢的成效。