摘要 通过对基坑周围建筑物的沉降监测,深基坑开挖对周围建筑物的影响等在安全监督方面应该注意的一些问题。以湛江广百商业中心、湛江恒逸国际三期会议中心深基坑等工程施工情况经验总结,从安全监督角度出发,对深基坑的特点、开挖、监测和相关的安全管理应注意的一些问题,进行一些初步的探讨,以图总结一些安全管理方面的经验。
关键词:深基坑情况 深基坑安全监督 监测安全管理
随着国家城市化快速发展,为了尽可能有效地利用有限的城市土地资源,城市中高层和超高层建筑迅速发展,建筑物的基础越来越深,也出现了大量的深基坑工程。深基坑的开挖很可能引发的基坑周边地表变形,影响相邻建筑,给人民生命和国家财产造成极大危害。需要加强基坑安全监测,保障基坑顺利施工、减小对周围环境的影响。
一、市内外深基坑工程的现状相关案例
近年来,随着高层建筑的兴起与普及,我市内外深基坑工程越来越多。进入二十世纪90年代,高层建筑迅猛发展,同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场等导致多层地下室逐渐增多,基坑开挖深度超过10 m的比比皆是,甚至超过20m深;例如:湛江广百商业中心深基坑达17米采用分层加内支撑敞开式施工、湛江恒逸国际三期会议中心深基坑达14米,采用半逆作法施工等。
在实际工程中基坑支护结构除满足强度要求外,还应控制其变形,基坑的设计也应从传统的强度控制转变为变形控制,以免对周边环境造成破坏。城市的深基坑和其它的地下工程一般都处在在密集的建筑群中,施工场地十分狭窄,有些工程的基础就紧挨着相邻建筑物或者构筑物的基础,在这种环境中来进行深基坑的施工,必然引起基坑四周地面与原有建筑物的沉降变形,从而引发基坑安全问题;基坑事故一般表现为支护结构位移过大、基坑周边的道路开裂或者塌陷、基坑周围的地下管网线路因位移过大而破坏、相邻的周边建筑因不均匀沉降等原因而开裂甚至倒塌等等。例如:2005年7月21日12时左右,在海珠区江南大道南海珠城广场工地深基坑发生滑坡,导致2人失踪,4人受伤,南侧楼宇出现倾斜并部分坍塌。
二、深基坑工程的特点
要对深基坑进行安全监督,就要了解深基坑相关的地质、周边、施工工艺、安全施工组织设计等方案的特点、安全性、可操作性等:
(1)深基坑工程具有很强的区域性
岩土工程区域性强,岩土工程中的深基坑工程,区域性更强。如黄土地基、膨胀土地基、砂土地基、软粘土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中,基坑工程差异性很大。即使是同一城市不同区域也有差异。
(2)深基坑工程具有很强的个性
深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关,还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件有关。
(3)深基坑工程具有较强的时空效应
深基坑的深度和平面形状,对深基坑的稳定性和变形有较大影响。在深基坑设计中,要注意深基坑工程的空间效应。土体蠕变体,特别是软粘土,具有较强的蠕变性。
(4)深基坑工程具有较强的环境效应
深基坑工程的开挖,必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变,导致周围地基土体的变形,对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响。
(5)深基坑工程具有较大的风险性
深基坑工程是个临时工程,安全储备相对较小,因此风险性较大。
(6)深基坑工程具有较高的事故率
深基坑工程施工周期长,从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件,安全度的随机性较大,事故的发生往往具有突发性。
三、深基坑工程现场施工存在安全方面的问题
基坑支护工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑物和地下公共设施等) 的安全。因此,如何确保基坑工程的安全可靠、经济合理、实用可行是当前现代化城市建设中一个非常重要和迫切的问题。特别是在当今,随着超大基坑工程的要求越来越高,随之出现的问题也越来越多。下面就深基坑工程存在的几个安全方面问题进行讨论:
(1)安全监督存在的问题
作为存在一定规模危险性较大的分部分项工程的深基坑专项方案的论证,往往在实际工作中容易让部分地区的施工方忽视,特别是县、区、镇一级的施工项目;其次在专家论证过后对方案的修改和落实中,存在跟踪不到位现象;再次在具体的施工中,施工方不能完全按照论证通过方案组织现场施工,有很多时候现场总工容易单凭经验办事;安全监督管理机构的监督人员,对专项方案不熟悉等这些问题如果在日常的监督工作中忽视,那后果就会很严重了;例如:2010年,市内某房地产深基坑在施工中不重视地质勘探资料反映的地质情况,在基坑周边支护选型方面,不规范,未按专家论证意见进行修改和施工,日常基坑监测流于形式,安全监督不到位,施工方在开挖到副二层板位置时,在东侧旧楼处的支护桩由于刚度和稳定性不足,突然出现了较大面积的基坑坍塌,由于现场总工业务精湛,迅速采取科学有效的措施,采用实土及时返压,终于消除了险情。
(2)设计安全存在的问题
1、基坑工程结构选型不合理
分析众多深基坑支护工程事故发生的原因,其中最主要的还是基坑工程结构选型不合理,考虑的因素不够全面。基坑支护及撑锚方法较多,为达到同一目的,可以有多种方法,而每一种方法都有其独特的优点,有的速度快,有的投资少,有的噪音小等。
2、基坑工程结构设计土压力的确定
基坑支护结构设计计算包括外力(土压力及地基超载)和支护结构内力(弯矩和剪力)、支撑体系的设计计算、基坑整体稳定性和局部稳定性、地基承载力、支护结构顶部位移、结构和地面的变形以及软弱土层的局部加固、对相邻建筑的影响等诸方面的安全计算。
(3)施工阶段安全存在的问题
1、管理方面问题:深基坑工程数量、规模、分布急剧增加,导致深基坑施工技术以及在施工过程中现场监测技术等还有待尽快提高,而且施工管理不力,施工资质限制不严,所以在施工中暴露出来许多问题值得注意。
2、基坑施工中地下水的处理不当:基坑施工中,地下水的处理是一个难点,因土质与地下水位的差异,基坑开挖施工的方法也随之不同,尤其是在沿海等高水位地区或者表层滞水很丰富的地区,深基坑工程施工中地下水的处理基本是整个工程成败的关键。
三、深基坑工程要完善的工作
科学家预言,“21世纪是“地下空间”的世纪,21世纪末将有1/3的人口穴居地下”。但当前我们遇到的深基坑工程还存在许多问题,对深基坑的施工技术还不成熟,这就要求我们不断地加大对深基坑工程的研究,不断的积累对深基坑施工的经验,指导施工方安全施工。
(一)加强基坑安全的监测
深基坑开挖工程往往在建筑密集的市中心,施工场地四周有建筑物和地下管线,基坑开挖所引起的土体变形将在一定程度上改变这些建筑物和地下管线的正常状态,当土体变形过大时,会造成邻近结构和设施的失效或破坏。同时,基坑相邻的建筑物又相当于较重的集中荷载,基坑周围的管线常引起地表水的渗漏,这些因素又是导致土体变形加剧的原因。因此,在深基坑施工过程中,只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行全面、系统的安全监测,才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解,以确保工程的安全顺利进行。
(二)基坑安全日常跟踪管理
(1) 对基坑围护体系及周边环境安全进行有效监护
基坑开挖过程中进行周密的监测,可以保证在建筑物和管线变形处在正常范围内时基坑的顺利施工,在建筑物和管线的变形接近警戒值时,有利于采取对建筑物和管线本体进行保护的技术应急措施,在很大程度上避免或减轻破坏的后果。
(2)为信息化的安全施工提供参数
基坑工程安全监测不仅即时反映出开挖产生的应力和变形状况,还可以根据由局部和前一工况的开挖产生的应力和变形实测值与预估值的分析,验证原设计和施工方案正确性。
四、结束语
基坑工程的安全监督管理的发展,需要设计理论的完善和施工技术的进步作为支撑,但目前设计与施工仍存在一定程度的脱节。在今后深基坑的安全监督方面要加强现场监测、设计、施工等管理, 这样对基坑工程总体水平的提高发挥其有力的促进作用。
参考文献
1、辛士军《建筑工程地基处理》中国机械工业出版社2011年10月
2、陈观胜,严洪龙,陈昌平.深基坑开挖对周围建筑物的保护[J].城市道桥与防洪,2003,2.
3、刘招伟,赵运臣.城市地下工程施工监测与信息反馈技术.北京:科学技术出版社,2006.
4 、行业标准《建筑地基处理技术规范》2003年1月
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6、行业标准《建筑边坡工程技术规范》2002年8月