建筑基坑支护工程安全技术浅析

建筑基坑支护工程安全技术浅析

摘要：为保证安全，谨防基坑出现塌方的情况，在进行工程基坑施工的时候，必须采取支护措施对已经开挖的工程基坑进行相应的保护。在进行建筑基坑的支护设计与施工时，必须全盘考虑基坑的类型和深度、建筑与水文地质的条件、给排水情况、以及基坑周围的情况对其侧壁移动的影响，建筑工程施工的季节和所采用的支护结构的使用寿命等诸多方面的因素，尽可能做到设计得当、施工小心、成本低廉、安全性高。

关键词：建筑基坑支护；塌方；给排水；水文地质

伴随着我国社会和经济的不断进步和崛起，城市建设异军突起，开始大量建设高层建筑工程，这些客观上加快了建筑深基坑支护技术的发展速度。然而，当今很多建筑的基坑边缘和原有的基坑之间只有几米或者十几米，所以基坑施工的难度非常大。同时，传统的关于深基坑支护结构方面的原理已经与实际的深基坑开挖和支护结构严重背离，一些基坑工程会出现安全事故，进而导致较大的经济损失。所以，基坑技术人员要特别注意建筑深基坑支护的安全性问题。为保证安全，谨防基坑出现塌方的情况，在进行工程基坑施工的时候，必须采取支护措施对已经开挖的工程基坑进行相应的保护。在进行建筑基坑的支护设计与施工时，必须全盘考虑基坑的类型和深度、建筑与水文地质的条件、给排水情况、以及基坑周围的情况对其侧壁移动的影响，建筑工程施工的季节和所采用的支护结构的使用寿命等诸多方面的因素，尽可能做到设计得当、施工小心、成本低廉、安全性高。

一、深基坑支护时容易出现问题的原因

（一）在设计深基坑支护结构的时候，采取土体的力学参数不恰当

基坑的支护结构的安全程度直接受到其采用的支护结构所能够承载的土体压力的影响，然而鉴于基坑所在地质的差异性，在目前的条件下要想非常准确地计算出该土体压力大小仍然是一件难以办到的事情。选择土体的物理参数实际上是一项非常复杂的工作，特别是对已经开挖的深基坑，其含水率、粘聚力和内摩擦角这几个变量都不是固定的数值，所以要精确计算、得出基坑支护工程的实际承载能力非常难。深基坑支护结构设计的结果在很大程度上是由最初设计时对其地基土体的力学参数取值能否准确来决定的。我们经过大量的土体力学的试验，得出的结论如下：一般来说，内磨擦角值如果相差5’，主动土所会产生不同的压力，而且也会影响原土体和挖掘以后土的内凝聚力。同时，物理力学参数选择的准确性也受到不同施工的工艺、不同形式支护结构的左右。

（二）基坑工程土体取样缺乏完全性

对基坑的土层情况取样并进行各种分析，这是做深基坑的支护结构的设计以前首先必要做的工作之一，旨在获取和了解其土体相对合理的物理力学指标，因

为基于勘探的工作强度以及费用的考虑，要尽量减少钻孔数。所以，只能对图样作随机性的抽取，这样计算的结果也必然具有一定的不完全性。然而，又因为地质构造具有复杂、多变的特性，所以要做到通过抽样的土样来全方位了解土层真实情况也是很难实现得。所以，设计的支护结构一般无法与实际的地质情况完全吻合。

（三）没能周全地考虑基坑开挖的空间效应

我们通过研究大量的深基坑开挖中的实测资料，结果发现:基坑周边朝其内部进行位移时，中间部分较大而两边的部分较小。也就是说，深基坑的边坡不稳定时，通常会出现在基坑长边的中间部分。这些可以充分的说明以往把设计深基坑支护看作是平面问题是违背实践的，深基坑支护实际上是空间问题。在实际操作中，平面应变假设比较适合应用于建筑基坑的形状为细长条的，而不适用于方形或者长方形的建筑深基坑，否则结果会出现非常大的差异。因而，以满足开挖的空间效应要求，必须适当地对建筑基坑的支护结构进行相应的调整后，才可以依据平面应变假设进行基坑设计。

（四）在设计支护结构的时候，其计算还是停留在极限平衡理论，和实际受力情况严重不符

鉴于实际的支护结构实际受力情况的复杂性，如果基设计坑支护结构的时候，仍然采用极限平衡理论的计算方法，其结果一定会违背实际情况。大量建筑工程的实践充分表明，根据设计和计算理论，一些支护结构依照极限平衡理论进行设计，最后计算出来的安全系数应该是非常安全的，然而在实践中破坏却发生了；相反，尽管有一些支护结构的安全系数非常低，有的都不在安全的规范之内，然而在工程实践中却却非常地安全。实际上，极限平衡理论仅仅是一种非常态的静态设计理论，这在现实中是很少存在的，而在实践中土体挖掘后呈现的是一种常态下的动态相对平衡，而且还伴有土体逐渐松弛的过程，伴随着时间的不断消耗，基坑土体的强度也会不断降低，而且会出现一定程度的变形。所以，在设计基坑支护结构的时候一定要充分考虑到这一方面的因素。

二、建筑基坑的设计原则和基坑支护的具体形式

（一）建筑基坑的设计原则

为确保建筑基坑设计方案的合理性和安全性，在设计时一定要由专业技术能力强、资质高的设计单位来进行。因为基坑支护结构和建筑工程地质、以及经验、工期、施工季节等因素有关，所以要综合考虑进行合理设计。另一方面，建筑基坑支护工程实际上是一门实践性和经验性要求很强的学科，而且支护结构又具有个别性，所以，在确保基坑设计可以达到预期效果和基坑安全的前提下，其设计的技术人员完全可以依照当地和自己的实践经验来进行设计，以此达到既安全又经济的结果。

（二）建筑基坑支护工程的具体类型

1．放坡开挖。如果建筑工程场地的土质比较好而且开阔，地下水位置比较深，放坡开挖不会影响邻近的建筑物以及地下管线，可以优先考虑采取全深度或局部的放坡开挖形式。竖直开挖基坑的深度以一般的经验值进行。

2．土钉支护。如果基坑周围缺少放坡开挖的条件，地下水位比较低或者基坑外存在降水的条件，同时周围没有重要建筑物、地下没有通行的管线，建筑基坑外地下有安置的空间的时候，就能够用土钉支护的办法来支撑坑壁的土体，保护其安全。可以依据数值计算的方法同时结合积累的可靠经验来确定土钉墙的水平位移。在实际的设计中一般可以采取下面的措施来降低或控制墙体出现变形：（1）降低分层、分段进行作业的深度、长度；（2）极可能减少开挖和支护的施工间隔；（3）增加土钉的长度与密度；（4）降低土钉的倾角；（5）如果是挖掘前沿的基坑边缘，必须使用小48mm～中150mm的钢管设立纵向的小型等等。

3．排桩支护。用冲孔或钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、沉管灌注桩等作为主要构件的支护结构称为排桩支护形式，一般可以分为悬壁式、锚拉式以及内撑式。

三、基坑支护施工工程的安全技术

为了确保建筑基坑支护结构可以进行安全的工作，一方面要有合理的基坑设计，同时也需要有施工的密切配合，技术人员必须严格按照设计的要求进行精心的施工。实际上基坑支护施工的全过程就是对基坑的支护结构施加重力，在这当中，任何的超限度挖掘均可能超过支护结构的承载能力，也定然会造成可怕的结果，所以，施工前进行严密的组织和安排，认真编制基坑支护的施工组织设计尤其的重要。

1．完成给水、排水施工同时能够正常运转，并且达到预期的要求以后，才能开始进行基坑土方的挖掘。基坑周围的地面必须要采取必要的防水、排水措施，以防止地表水渗人到基坑周围的土体或者流到坑内。在基坑内要设立排水沟，同时连接集水井，而且要及时将积水抽出到基坑外。

2．开挖基坑要连续进行施工，尽可能减少无支护的暴露时间，基坑开挖一定要遵循一下原则：从上到下，支护后再挖掘，按层挖掘，决不超限挖掘。

3．建筑基坑旁边严禁存放任何材料，如果有些土方与建筑材料确实需要堆放，距离一定要其上方的边缘大于2米，弃土的高度不得超过1.5米，而且绝不能超过设计的荷载量。如果建筑基坑边上需要有大型机械进行工作，必须配备特别的专署操作平台或者深基础。

4．在进行基坑挖土的时候，必须布置好各种机械和车辆的通道，恰当安排挖土顺序等，在挖土过程中不要碰撞周围的围护结构。而且要做好相应的支护准备，以备大型机械、设备上下坡道时使用。

5．为了确保基坑的土体结构不受到外力而改变，在运用机械挖掘基坑时，原土层应事先留出1.5米～3米，然后这一部分用人工开挖、修缮。完成基坑挖掘以后，为了避免阳光暴晒或者雨水冲刷而导致土体的原有结构的改变，要及时对基坑进行清底验槽工作，然后铺设垫层。如果基坑底部进行了超限度挖掘，必须采用素混凝土回填，也可以进行夯实回填，以保证基坑基底的土体的承载性能满足设计的规定。

6．在建筑基坑周围要设置护栏、警示标志，为了以防事故发生时人员可以有序、迅速、安全地撤离，基坑里面要设立安全出口。机械、车辆的行驶、停放都要在确保平稳、安全的状态下进行，定期要对坡道进行加固，以保证安全施工。

7．施工人员必须在机械回转半径以外配合清底、平场以及修坡等这些大型机械工作。如果确实需要在回转半径以内工作的时候，机械操作人员必须停止机械回转同时做好制动。

8．土方机械禁止在距离电缆1米以内进行作业。当机械工作时，其转动部位禁止接触或者检修。如机械的装置需要维修，在悬空的部位垫土以保证其稳定，并且把其落到最底的位置。

9．当挖掘机进行正铲工作的时候，它挖掘最大的高度和深度均不能超过它本身的技术范围。当采用反铲工作的时候，挖掘机的履带应该在距离工作面边缘大于1.5米的地方进行。

四、设计深基坑支护时的需要注意的问题

在设计深基坑支护时一定要注意的问题：（1）转变以往的极限平衡的静态基坑设计理念；（2）建立全新的建筑基坑工程设计形式；（3）加大力度进行基坑支护方面的探索；（4）积极探索、研究新型的基坑支护计算方式。