李 博(上海百通項(xiàng)目管理咨詢有限公司, 上海 200127)
在現(xiàn)代城市中,鱗次櫛比的高樓大廈不僅是一個(gè)城市繁榮的象征,更是判斷一個(gè)國(guó)家土木行業(yè)技術(shù)是否領(lǐng)先的標(biāo)準(zhǔn),這也對(duì)土木工程設(shè)計(jì)、施工單位以及從業(yè)人員有了更高的專業(yè)要求。由于在城市內(nèi)的部分工程地底作業(yè)環(huán)境狹小復(fù)雜,在建筑工程深基坑開挖前應(yīng)全面和仔細(xì)地調(diào)查工程所在地的地質(zhì)水文、周邊市政管網(wǎng)及地鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等資料,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)附近周邊建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的情況,制定一系列建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督管理機(jī)制,決定最優(yōu)開挖方案。另外,在一些地下水位高的工程地點(diǎn),在不影響周邊建(構(gòu))筑物土層的前提下,還需要做好防水排水工作,并使用合理合規(guī)的圍護(hù)和支護(hù)系統(tǒng)等,來保證基坑周圍土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、深基坑開挖方案的合理及施工人員的安全,以此來降低或消除建筑工程深基坑開挖的不確定性因素,從而降低施工安全事故發(fā)生的概率。深基坑開挖施工的風(fēng)險(xiǎn)管理主要分為四個(gè)步驟,包括風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和尋找解決辦法。
盡管有預(yù)先地質(zhì)勘探等工作,但在深基坑開挖施工的過程中仍可能會(huì)存在一些意想不到的情況。如何全面做好與深基坑開挖施工相關(guān)的安全工作,是每一個(gè)設(shè)計(jì)人員、施工單位項(xiàng)目經(jīng)理和項(xiàng)目總監(jiān)值得思考的問題。深基坑開挖施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)具體包括但不限于:基坑圍護(hù)和支護(hù)系統(tǒng)(如擋土墻、鋼板樁等)發(fā)生位移、傾覆甚至斷裂,基坑地面開裂、坍塌或隆起,工程施工失誤(如施工過程中未按圖施工或施工工藝不合理),承壓水或流沙層突涌,地下管線受擠壓而變形過大,臨邊堆積荷載過大等。
定性分析與評(píng)估,如表1所示。
表1 安全風(fēng)險(xiǎn)定性分析與評(píng)估表
在深基坑開挖工程中,項(xiàng)目管理人員運(yùn)用定性分析,將深基坑開挖施工中潛在安全事故的嚴(yán)重程度與發(fā)生安全事故的可能性相結(jié)合,并帶入表1中;最終根據(jù)表1 得出的結(jié)果,對(duì)深基坑開挖的事故風(fēng)險(xiǎn)概率及其嚴(yán)重程度進(jìn)行宏觀上的認(rèn)識(shí)與把控,做到認(rèn)識(shí)風(fēng)險(xiǎn)和分析各類事故的嚴(yán)重程度,以此來對(duì)深基坑開挖施工方案進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。除此之外,對(duì)深基坑施工過程中發(fā)生各類安全事故的可能性(可具體到發(fā)生概率),需要項(xiàng)目管理人員依據(jù)自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、行業(yè)內(nèi)深基坑施工安全事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及項(xiàng)目實(shí)際情況來作判斷分析。面對(duì)深基坑開挖施工的重難點(diǎn)問題或重大安全隱患等問題,需要項(xiàng)目部小組及時(shí)開會(huì)討論溝通,結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定相應(yīng)的解決方案。
表2 深基坑開挖安全風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)措施
(1)由于深基坑附近土壤荷載過大而導(dǎo)致?lián)跬翂ξ灰苹騼A覆(重物與土坡的安全距離問題)。在支護(hù)系統(tǒng)的安裝方案設(shè)計(jì)中,有時(shí)候可能并未考慮到基坑周邊一定范圍內(nèi)因超重車輛、其他現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備壓過或大量材料堆放所帶來的荷載,因此會(huì)存在一定程度的風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致深基坑周邊土層結(jié)構(gòu)和荷載的變化。我們可以通過加強(qiáng)巡視,觀察錨具是否有異常。如果發(fā)現(xiàn)錨具松動(dòng)或彈出或發(fā)出異響,就意味著支護(hù)樁受到的側(cè)壓力非常之大,錨索可能會(huì)隨時(shí)被拔出,腰梁會(huì)出現(xiàn)裂縫。這時(shí),應(yīng)立即增加腰梁和加固錨索。否則隨著支護(hù)樁位移的逐漸增加,周邊土體就會(huì)下沉,從而引發(fā)支護(hù)系統(tǒng)(如擋土墻、鋼板樁等支護(hù)裝置)的位移或傾覆;更嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的形變,從而引發(fā)基坑坍塌事故。所以,臨邊堆載過大對(duì)于深基坑的危險(xiǎn)性極大,必須在深基坑周圍一定范圍內(nèi)設(shè)立安全距離圍欄和標(biāo)志。在深基坑周邊一定范圍內(nèi)的安全區(qū)域的大小,由工程所在地的土質(zhì)、圍護(hù)和支護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)抗顛覆抗位移系數(shù)來決定。
(2)由于圍護(hù)和支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致的圍護(hù)和支護(hù)系統(tǒng)(如擋土墻或鋼板樁)位移或斷裂、地面拱起等。①深基坑施工前必須進(jìn)行地質(zhì)勘探,根據(jù)土質(zhì)情況和基坑深度編制專項(xiàng)施工方案。施工方案應(yīng)與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相符,并能指導(dǎo)實(shí)際施工。其內(nèi)容包括:圍護(hù)和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械類型選擇、開挖順序和分層開挖深度、坑邊堆載、車輛進(jìn)出道路路線規(guī)劃、降水排水措施及監(jiān)測(cè)要求等。②深基坑施工應(yīng)進(jìn)行圍護(hù)和支護(hù)?;由疃瘸^5 m的,對(duì)基坑圍護(hù)和支護(hù)結(jié)構(gòu)必須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;必須有設(shè)計(jì)計(jì)算書和施工圖紙。③施工方案必須經(jīng)企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批,簽字蓋章后方可實(shí)施。目前國(guó)內(nèi)大城市深基坑工程運(yùn)用得較多的圍護(hù)或支護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻(以下簡(jiǎn)稱“地連墻”)。地連墻的一般厚度為600 mm~1000 mm,也有厚 450 mm 的,尤其是地下水位高的軟土地區(qū),當(dāng)基坑深度大且鄰近的建(構(gòu))筑物、道路和地下管線相距很近時(shí),地連墻往往是首先考慮的支護(hù)方案。但是架設(shè)成本較高是其一個(gè)明顯的缺點(diǎn)。④在部分工程中,深基坑開挖后暴露時(shí)間過長(zhǎng),降水排水工程未及時(shí)跟上,地底水壓力過大容易導(dǎo)致基坑底部隆起。因此,基坑開挖后同步實(shí)施降水排水工程并澆筑底板墊層,墊層澆筑完畢后即刻綁扎大底板鋼筋并盡快澆筑大底板。在設(shè)計(jì)階段提供的地質(zhì)勘察報(bào)告信息不準(zhǔn)確的情況下,部分基礎(chǔ)存在超深,或者后期變更(改深)底板標(biāo)高,以致支護(hù)樁埋深不足,可能會(huì)導(dǎo)致地面的拱起和支護(hù)樁根部的拔出。這對(duì)于基坑支護(hù)非常不利。設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)支護(hù)樁必須有足夠的埋深度;或者后期必須進(jìn)行詳細(xì)勘探,發(fā)現(xiàn)地質(zhì)不符,必須增加錨索固定。
(1)選用質(zhì)量合格的水泵,安全性可靠,揚(yáng)程和功率等性能滿足施工要求。
(2)當(dāng)排水時(shí)間較長(zhǎng)而土質(zhì)較差時(shí),為防止溝壁坍塌影響排水,溝壁可設(shè)置木板支撐。
(3)及時(shí)疏通管溝,保持排水通暢;降雨期間有專人負(fù)責(zé)查看排水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
(4)在施工開挖場(chǎng)內(nèi)橫過各類道路的排水系統(tǒng),全部設(shè)置為埋入地下的排水管,并且必須在排水管道的上方鋪設(shè)厚度8 cm~10 cm的混凝土,并且依據(jù)實(shí)際情況選配鋼筋增加混凝土強(qiáng)度,避免因施工場(chǎng)地內(nèi)車輛碾壓管線而造成的管線下沉變形。
(5)在施工開挖場(chǎng)外接入市政管網(wǎng)的排水管道,應(yīng)避開施工場(chǎng)地車輛經(jīng)過密集的路段和施工場(chǎng)地的主、副出入口。若排水管道的排布限制較大時(shí),應(yīng)經(jīng)過項(xiàng)目部討論設(shè)計(jì)后得出最優(yōu)、最安全可靠的方案進(jìn)行實(shí)施,并需要安排專人對(duì)排水管道的狀況開展日常監(jiān)測(cè)。
2.3.1 地下管線保護(hù)
按相關(guān)設(shè)計(jì)要求對(duì)工程深基坑范圍內(nèi)的地下管線進(jìn)行保護(hù)處理,要求各管線單位出示地下管網(wǎng)圖并進(jìn)行相關(guān)征詢與指導(dǎo)。目前廣泛應(yīng)用的兩種措施分別是拆改和懸吊。
(1)拆除改移措施。對(duì)需要拆除改移的管線,拆移工作由主管管線的相關(guān)單位或部門承擔(dān)。同時(shí)施工方也可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況,向管線主管單位或部門提出拆移意見和方案,并做好溝通的工作,確保在施工過程中管線不被破壞。
(2)懸吊措施。①管線懸吊必須事先制定出詳細(xì)的施工方案,并獲得建設(shè)方和工程監(jiān)理方的認(rèn)可;同時(shí)與管線主管單位共同商討,并針對(duì)最終處理方案達(dá)成一致意見。②開挖基坑之前,應(yīng)調(diào)查所有施工影響范圍內(nèi)的管線,查明應(yīng)懸吊管線的種類、埋深、規(guī)格、材質(zhì)、接頭型式、管線節(jié)長(zhǎng)和管線基礎(chǔ)資料等。③支托管線的支托結(jié)構(gòu)必須安裝在堅(jiān)實(shí)和穩(wěn)定可靠的支墩上。④管線應(yīng)在其下面的原狀土開挖前支吊牢固,并經(jīng)檢查合格后,采用人工開挖的方式開挖其下面的土方;避免使用大型機(jī)械開挖,減少破壞管線的幾率。⑤懸吊管線應(yīng)在周邊設(shè)立管線保護(hù)區(qū)域,禁止大型機(jī)械設(shè)備靠近以免破壞管線。
⑥在施工過程中加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè),隨時(shí)掌握管線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)狀況,并及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目經(jīng)理、項(xiàng)目總監(jiān)及管線主管單位負(fù)責(zé)人等;建立從施工開始到結(jié)束的長(zhǎng)期內(nèi)循環(huán)監(jiān)督反饋機(jī)制,以便在安全問題發(fā)生前能及時(shí)預(yù)警,并為各方爭(zhēng)取時(shí)間來調(diào)整施工工藝等。
2.3.2 地上設(shè)施、周圍建(構(gòu))筑物保護(hù)
(1)建立地面設(shè)施保護(hù)負(fù)責(zé)人機(jī)制,將具體的保護(hù)內(nèi)容落實(shí)到具體的負(fù)責(zé)人。
(2)對(duì)周邊公共設(shè)施或植被等設(shè)立圍擋并標(biāo)識(shí)牌,避免在施工過程中被破壞。夜間施工時(shí),要對(duì)其添加必要的照明裝置,避免因視線問題而引發(fā)碰撞等。
(3)在施工過程中,定期實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)附近建(構(gòu))筑物的沉降數(shù)據(jù)信息;對(duì)于潛在風(fēng)險(xiǎn)作出及時(shí)反應(yīng),調(diào)整施工工藝,減少因施工和降雨對(duì)周圍建(構(gòu))筑物的影響,控制基坑周邊土體位移。
(4)對(duì)振動(dòng)較大的機(jī)械設(shè)備要采取防振措施,避免振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲污染影響周邊建筑物內(nèi)人員的工作和生活。
(1)初步設(shè)計(jì)階段施工單位應(yīng)制定深基坑設(shè)計(jì)、施工安全性報(bào)告,安全性報(bào)告應(yīng)交專家評(píng)審,評(píng)審?fù)ㄟ^后方可實(shí)施具體施工方案。
(2)作業(yè)時(shí),施工單位需要有專人負(fù)責(zé)相關(guān)施工的安全管理工作,每日記錄各項(xiàng)安全工作相關(guān)數(shù)據(jù)并且定時(shí)上報(bào)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
(3)在基坑外邊一定范圍設(shè)置一圈防護(hù)護(hù)欄且應(yīng)牢固可靠,主要目的是為了防止施工人員墜落或滑落掉入基坑中。
(4)施工單位報(bào)送的項(xiàng)目施工進(jìn)度計(jì)劃表(圖)應(yīng)符合安全生產(chǎn)的相關(guān)條例;不應(yīng)以進(jìn)度為借口,忽視基坑施工安全性問題。
(5)做好地連墻、SMW工法、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、鋼板樁或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐等支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體加固工程施工的安全控制措施。
(6)在支護(hù)結(jié)構(gòu)的防水滲漏措施中(如基坑支護(hù)墻體),可以考慮添加防漏帷幕,以防止基坑外的水滲漏進(jìn)坑內(nèi)來,并控制因坑內(nèi)外水頭差造成的流砂及管涌現(xiàn)象。
(7)在深基坑開挖施工中,應(yīng)嚴(yán)格按照開挖順序開挖,不得超挖。因?yàn)槿绻诙謥聿患爸谱餮杭板^索等并安裝進(jìn)土體中,將會(huì)造成因支護(hù)樁中部受力過大而使頂部錨索會(huì)被拔出、支護(hù)樁產(chǎn)生位移,周邊土體就會(huì)出現(xiàn)下沉,深基坑就會(huì)面臨坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。因此,土方開挖必須與支護(hù)樁腰梁同步進(jìn)行。
以上探討的在深基坑開挖設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)等過程中的安全風(fēng)險(xiǎn),在現(xiàn)實(shí)生活中都是實(shí)際存在并且與工程項(xiàng)目息息相關(guān)的。深基坑開挖施工的安全問題,不僅涉及到工程自身的安全與質(zhì)量,同時(shí)也涉及到現(xiàn)場(chǎng)施工人員以及周邊建(構(gòu))筑物和各類管線的安全。深基坑開挖施工過程中的各種安全問題并不是不可控的,只要按照深基坑相關(guān)安全要求來設(shè)計(jì)和施工,并且做好相關(guān)的監(jiān)測(cè)工作,這些問題就能被避免。在地下管線特別復(fù)雜的工程開挖基坑前,可以請(qǐng)第三方精探專業(yè)單位做好地底各類管線的相關(guān)探測(cè)工作;在施工進(jìn)行時(shí)必須請(qǐng)第三方專業(yè)監(jiān)測(cè)單位進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè),并隨時(shí)觀察記錄基坑開挖后的一切數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)信息,以確?;訌拈_始開挖到開挖結(jié)束的安全管理的落實(shí)到位。
深基坑工程是大部分項(xiàng)目的首要工程。在深基坑開挖施工過程中對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的分析、把控及重視度,在很大程度上決定了一個(gè)工程的優(yōu)劣。在此過程中形成系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管機(jī)制,對(duì)后續(xù)工程的建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和有力的保障。