基坑工程施工安全防护措施

　　1.施工方案

　　(1) 基坑开挖之前,要按照土质情况、基坑深度以及周边环境确定支护方案,其内容应包括：放坡要求、支护结构设计、机械选择、开挖时间、开挖顺序、分层开挖深度、坡道位置、车辆进出道路、降水措施及监测要求等。

　　(2) 施工方案的制定必须针对施工工艺结合作业条件,对施工过程中可能造成的坍塌因素和作业条件的安全及防止周边建筑、道路等产生不均匀沉降,设计制定具体可行措施,并在施工中付诸实施。

　　(3) 高层建筑的箱形基础,实际上形成了建筑的地下室,随上层建筑荷载的加大,常要求在地面以下设置三层或四层地下室,因而基坑的深度常超过5～6m,且面积较大,给基础工程施工带来很大困难和危险,必须认真制定安全措施防止发生事故。

　　1) 工程场地狭窄,邻近建筑物多,大面积基坑的开挖,常使这些旧建筑物发生裂缝或不均匀沉降;

　　2) 基坑的深度不同,主楼较深,裙房较浅,因而需仔细进行施工程序安排,有时先挖一部分浅坑,再加支撑或采用悬臂板桩;

　　3) 合理采用降水措施,以减少板桩上的土压力;

　　4) 当采用钢板桩时,合理解决位移和弯曲;

　　5) 除降低地下水位外,基坑内还需设置明沟和集水并排除暴雨突然而来的明水;

　　6) 大面积基坑应考虑配两路电源,当一路电源发生故障时,可以及时采取另一路电源,防止停止降水而发生事故。

　　总之,由于基坑加深,土侧压力再加上地下水的出现,所以必须做专项支护设计以确保施工安全。

　　(4) 支护设计方案的合理与否,不但直接影响施工的工期、造价。更主要还对施工过程中的安全与否有直接关系,所以必须经上级审批。

　　2.临边防护
　　(1) 当基坑施工深度达到2m时,对坑边作业已构成危险,按照高处作业和临边作业的规定,应搭设临边防护设施。
　　(2) 基坑周边搭抗的防护栏杆,从选材、搭设方式及牢固程度都应符合《建筑施工高处作业安全技术规范》的规定。
　　3.基坑支护
　　基坑支护的作用主要有以下几个方面：保护相邻已有建筑物和地下设施的安全;利用支护结构进行地下水控制,施工降水可能导致相邻建筑物产生过大的沉降而影响其正常使用功能,此时需采用局部回灌工艺;节约施工空间,在施工现场不允许放坡时,使用支护结构可将开挖空间限制在主体结构基础平面周边外不大的范围内;减小基础底部隆起,由于开挖卸荷,基坑和其周围的土体会发生回弹变形和隆起,严重时可造成基底坑隆起失效,合理地设计和施工支护结构,可使这种变形大大减小;利用永久性结构作为支护结构的一部分,如作为主体结构地下室的外墙等。
　　基坑支护结构侧壁安全等级及重要性系数可以分为：
　　(1)安全等级一级。破坏后果为支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重,此时重要性系数r0取1。1。
　　(2)安全等级二级。破坏后果为支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般, 此时重要性系数r0取1。0。
　　(3)安全等级三级。 。破坏后果为支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重,此时重要性系数r0取0。9。
　　不同深度的基坑和作业条件,所采取的支护方式也不同。
　　(1)原状土放坡。一般基坑深度小于3m时,可采用一次性放坡。当深度达到4～5m时,也可采用分级放坡。明挖放坡必须保证边坡的稳定,浅基坑的类别进行稳定计算确定安全系数。 原状土放坡适用于较浅的基坑,对于深基坑可采用打桩、土钉墙或地下连续墙方法来确保边坡的稳定。
　　(2)排桩(护坡桩)。当周边无条件放坡时,可设计成挡土墙结构。可以采用预制桩或灌注桩,预制桩有钢筋混凝土和钢桩,当采用间隔排桩时,将桩与桩之间的土体固化形成桩墙挡土结构。
　　土体的固化方法可采用高压施喷或深层搅拌法进行。固化后的土体不但具有整体性好,同时可以阻止地下水渗入基坑形成隔渗结构。桩墙结构实际上是利用桩的入土深度形成悬臂结构,当基础较深时,可采用抗外拉锚或坑内支撑来保持护桩的稳定。

　　(3)坑外拉锚与坑内支撑。
　　1)坑外拉锚。用锚具将锚杆固定在桩的悬臂部分,将锚杆的另一端伸向基坑边坡上层内锚固,以增加桩的稳定。土锚杆由锚头、自由段和锚固段三部分组成,锚杆必须有足够长度,锚固段不能设置在土层的滑动面之内。锚杆应经设计并通过现场试验确定抗拨力。锚杆可以设计成一层或多层,采用坑外拉锚较采用坑内支撑法能有较好的机械开挖环境。
　　2)坑内支撑。为提高桩的稳定性,也可采用在坑内加设支撑的方法。坑内支撑可采用单层平面或多层支撑,支撑材料可采用型钢或钢筋混凝土,设计支撑的结构形式和节点做法,必须注意支撑安装及拆除顺序。尤其对多层支撑要加强管理,混凝土支撑必须在上道支撑强度达80%时才可挖下层。对钢支撑严禁在负荷状态下焊接。
　　3)地下连续墙。地下连续墙就是在深层地下浇注一道钢筋混凝土墙。即可起挡土护壁又可以起隔渗作用，还可以成为工程主体结构的一部分，也可以代替地下室墙外模板。地下连续墙也可简称地连墙。地连墙施工是利用成槽机械，按照建筑平面挖出一条长槽，用途膨润土泥浆护壁，在槽内放入钢筋笼，然后浇注混凝土。施工时，可以分成若干单元(5～8m一段)，最后将各段进行接头连接，形成一道地下连续墙。
　　4)逆做法施工。逆做法的施工工艺和一般正常施工相反，一般基础施工先挖至设计深度，然后自下向上施工到正负零标高，然后再继续施工上部主体。逆做法是先施工地下一层(离地面最近的一层)，在打完第一层楼板时，进行养护，在养护期间可以向上部施工主体，当第一层楼板达到强度时，可继续施工地下二层(同时向上方施工)，此时的地下主体结构梁板体系就作为挡土结构的支撑体系，地下室的墙体又是基坑的护壁。这时梁板的施工只需在地面上挖出坑槽入模板钢筋，不设支撑，在梁的底部将伸出筋插入土中，作为柱子钢筋，梁板施工完毕后再挖土方施工柱子。第一层楼板以下部分由于楼板的封闭，只能采用人工挖土，可利用电梯间做垂直运输通道。逆做法不但节省工料，上下同时施工缩短工期，还因利用工程梁板结构做内支撑，可以避免由于装拆临时支撑造成的土体变形。

　　4.基坑开挖与支护监控
　　(1)监测规定。
　　1)基坑开挖前，应做出系统的开挖监控方案。内容包括：监控目的、监测项目、监控报警装置、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。系统的监控措施是安全的重要保证。
　　2)监测点的布置应满足监控的要求，从基坑边缘以外1～2倍开挖深度范围内需要保护的结构与设施均应作为监控对象。具体范围应根据土质条件、周围保护物的重要性等确定。
　　3)位移观测基准点数量不应少于两点，且应设置在影响范围以外。
　　4)检测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。
　　5)基坑监测项目的监控报警值，应根据监测对象的有关规范及支护机构设计要求确定。
　　6)各项监测的时间间隔可根据施工进程确定。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数，当有事故征兆时，应连续监测。
　　7)基坑开挖监测过程中，应根据设计要求提交、阶段性监测结果报告。工程结束时应提交完整的监测报告。
　　报告包含以下内容：工程概况;监测项目和各测点的平面和立面布置图;采用一起的种类和监测方法;监测数据处理方法和监测结果过程曲线;监测结果评价。
　　8)应该采用可靠实用的监测仪器，在监测期间内保护好测点。
　　(2)监测内容。
　　1)支护结构顶部水平位移监测。作为最关键部位的监测，一般每隔5～8m设一监测点，在重要部位加密布点。
　　2)支护结构倾斜监测。掌握支护结构在各个施工阶段的倾斜变化情况，及时提出支护结构深度、水平位移、时间的变化曲线及分析结果。
　　3)支护结构沉降观测。可按常规方法用水平仪对支护结构的关键部位进行观测。
　　4)支护结构应力监测。用钢筋应力计对桩身钢筋和桩顶圈梁钢筋中较大应力断面处的应力进行监测，以防发生结构性破坏。
　　5)支撑结构受礼监测。施工前进行锚杆抗拔实验，施工中用测力计监测锚杆的实际受力。对钢支撑可用测压应力传感器或应变仪等监测受力变化。
　　6)对邻近构筑物、道路、地下管网设施的沉降及变化的监测。

　　(3)监测结果分析。基坑支护工程监测的意义在于通过监测获得准确数据后，进行定量分析与评价，并及时进行险情预报，提出建议和措施，进一步加固处理直到问题解决。
　　1)对支护结构顶部水平位移分析，包括位移速率和累计位移计算。
　　2)对沉降和沉降速率进行计算分析，沉降要区分由支护结构水平位移引起或由于地下水位变化引起。
　　3)对各项监测结果进行综合分析并相互验证和比较，判断原有设计和施工方案的合理性。
　　4)根据监测结果，全面分析基坑开挖对周围环境影响和支护的效果。
　　5)检测原设计计算方法的适宜性，预测后续工程开挖中可能出现的新问题。
　　6)经过分析评价、险情报警后，应及时提出处理措施，调整方案，排除险情，并跟踪监测加固处理后的效果。
　　7)监测点必须牢固，标志醒目，并要求现场各施工单位给予配合，确保监测点在监测阶段不被破坏。
　　5.坑边荷载
　　(1)坑边堆置土方和材料包括沿挖土方边缘移动运输工具和机械不应离槽边过近，堆置土方距坑槽上部边缘不少于1.2m，弃土堆置高度不超过1.5m。
　　(2)大中型施工机具距坑槽边距离，应根据设备重量、基坑支护情况、土质情况经计算确定。规范规定“基坑周边严禁超堆荷载”。土方开挖如有超载和不可避免的边坡堆载，包括挖土机平台位置等，应在施工方案中进行设计计算确认。
　　(3)周边有条件时，可采用坑外降水，以减少墙体后面的水压力。

　　6.基坑降水
　　基坑施工常遇地下水，尤其深基施工处理不好不但影响基坑施工，还会给周边建筑造成沉降不均的危险。对地下水的控制方法一般有：排水、降水、隔渗。
　　(1)排水。当基坑开挖深度较小时碎石土、砂土及黏性土地基，可在基坑内或基坑外设置排水沟水井，用抽水设备将地下水排出。
　　施工方法是，当基坑开挖接近地下水位时，沿基坑底部四周挖排水沟，并设置集水井。采用基坑内明沟排水时，基坑分层开挖。当挖土面接近排水沟底附近时，加深排水沟和集水井。要求集水井井底低于排水沟底0.5m左右，排水沟底要低于挖土面0.3～0.4m。
　　排水沟和集水井应设置在基础轮廓线以外，并留有适当的距离，防止地基土的结构遭到破坏。集水井的容量应保证停止抽水10～15min后井中的水不外溢。
　　当土中水的渗出量较大、施工现场较宽时，可在距坑边3～6m外挖大型排水沟，沟底要比基坑底面低0.5～1.0m。
　　(2)井点降水。井点降水是在基坑外面或基坑里面通过井(孔)将地下水降低到所要求的水位。井点降水常用的四种方法是：电渗法、单(多)层轻型井点、喷射井点和深井井点。
　　1)电渗法。电渗法降水是将井点管本身作为阴极，将井点管沿基坑外侧布置，将金属管(直径50～75㎜)或用直径约为20㎜的钢筋作为阳极埋设在基坑内侧，与井点管并行交错排列，间距为0.8～1.0m。阳极露出地面0.2～0.4m，其入土深度大于井点管深度约0.5m。阴阳极分别用直径约10㎜的电线接成电路，然后分别与直流发电机的相应电极连接。通电后，地下水流向井点管，再从井点管抽水，地下水位下降。
　　2)轻型井点降水。井点管由滤管和井管两部分组成，可用水冲法或钻孔法埋设。若要求降水深度大于5.0m时，可采用两级或多级降水。
　　井点的平面布置由基坑的平面形状、大小和所要求的降水深度及土的性质等因素而定。井点距坑边约0.5～1.0m，当降水深度不大于5.0m且基坑宽度小于6.0m时，可采用单排井点，基坑宽度大于6.0m时，宜采用双排井点或环形布置井点。当基坑宽度大于抽水半径的二倍时，可在中间加设一排井点。井点管间距根据土质和所要求的降水深度而定，或通过现场试验确定，一般为0.8～1.6m，最大为3.0m。
　　3)喷射井点降水。喷射井点降水是在井点管内，利用高压泵或空气压缩机和排水泵等组成一个抽水系统，将地下水抽出。
　　当基坑宽度小于10m时，井点可单排布置。当基坑宽度大于10m时，井点可双排布置，当基坑面积较大时，宜环形布置。井点间距一般为2～3m，孔深比滤管底深0.5m，井点管设于地下后，灌入粗砂，在距顶面1.5m范围内用黏土封口。
　　4)深井井点降水。深井井点降水是在基坑内或外成井，每井设泵抽水，将地下水抽出。
　　井点抽水量、降深、井数、井距等最好由现场试验确定，要求计算降深应大于工程要求的降深0.5～1.0m实际井点数应为计算量的1.1倍，并应有一定数量的观测孔，必要时还应进行地面应力、地面变形及孔隙压力的观测。