近年來,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,城市建設(shè)中高層建筑,超高層建筑所占比例逐年增多,高層建筑如何解決深基礎(chǔ)施工中的安全問題也越來越突出,建設(shè)部近幾年的事故統(tǒng)計中,坍塌事故成了繼"四大"傷害(高處墜落,物體打擊,觸電事故,機具傷害)之后的第五大傷害,其中在建設(shè)部公布的二零零五年度《全國建筑施工安全生產(chǎn)形勢分析報告》中的全國建筑施工三級以上事故的分析可知,由施工坍塌引起的三級以上安全事故二十一起,死亡八十六人,分別占事故總數(shù)與死亡人數(shù)的48.8%和50.6%;而由于基坑邊坡失穩(wěn),土方坍塌事故引起的三級以上事故七起,死亡二十二人,分別占坍塌事故總數(shù)和死亡人數(shù)的33.3%、25.6%,且坍塌事故在三級以上事故總數(shù)中的比例排名第一;而由于基坑邊坡失穩(wěn),土方坍塌而引起坍塌事故占坍塌事故的總數(shù)和死亡人數(shù)也是排名第一。由此可見,深基坑開挖與支護不當(dāng),極易引起群死群傷。本人認為,要預(yù)防由于深基坑開挖導(dǎo)致基坑邊坡失穩(wěn),土方坍塌,首先要在基坑開坑之前,按照施工現(xiàn)場不同土質(zhì)的情況,基坑深度及周邊環(huán)境確定支護方案,下面根據(jù)不同深度的基坑的地質(zhì)條件和作業(yè)條件以及施工機械化程度對不同的支護技術(shù)進行探討。
1基坑支護結(jié)構(gòu)選型:
1.1原狀土放坡:
一般基坑深度小于3米時,可采用一次性放坡。當(dāng)深度達到4~5米時,也可采用分級放坡?;臃牌卤仨毐WC邊坡的穩(wěn)定,根據(jù)土的類別進行穩(wěn)定計算確定安全系數(shù)。原狀土放坡適用于較淺的基坑。
1.2深層攪拌樁支護
深層攪拌樁是加固軟土地基的一種新方法,它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑通過深層攪拌機械,將軟土和固化劑(漿體和粉體)強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理--化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性,水穩(wěn)定性和一定程度的樁體。深層攪拌最宜于各種成因飽和軟粘土等,包括淤泥,淤泥質(zhì)土、粘土和粉質(zhì)粘土等?;娱_挖不宜大于6米,對于有機質(zhì)土,泥炭質(zhì)土,含有伊里石、氯化物等粘性工及酸堿度較低的粘性土,宜通過試驗確定。加固深度從數(shù)米到
50~60米,國內(nèi)最大深度可達15~18米。
1.3鋼板樁支護
鋼板樁支護是由鋼板樁、錨拉桿(或內(nèi)支撐、錨碇結(jié)構(gòu)、腰梁等)組成。由于鋼板本身剛性不足,其支撐或錨拉系統(tǒng)如果設(shè)置不當(dāng),會產(chǎn)生較大的變形。但其優(yōu)點是一種施工簡單,投資經(jīng)濟,施工機械化程度要求不高的支護方法。但基坑深度超過7米以上的軟土地層,基坑不宜采用鋼板樁支護,如要采用此種支護方法,必須設(shè)置多層支撐或錨拉桿。
1.4排樁支護:
排樁支護是指隊列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔,鉆(沖)孔灌注樁,作為主要的擋土結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)形式可分為懸臂支護或單錨桿,多錨桿結(jié)構(gòu),布樁形式可分為單排或雙排布置。樁的嵌固深度、樁徑和配筋根據(jù)坑深、支撐布置和周圍環(huán)境要求等計算確定。排樁中應(yīng)用最廣泛的是鉆孔灌注樁。一、二、三級基坑皆可應(yīng)用。一般當(dāng)基坑深h=8-14m且周圍環(huán)境要求不高時多考慮采用。懸臂式支護適用于開挖深度不超過10米,粘土層不超過8米砂性土層,以及不超過5米的淤泥質(zhì)土層。
1.5土釘支護
土釘支護是近年來發(fā)展起來的用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種技術(shù)。由于施工可靠且施工快速簡便,施工機械化程度要求不高,已在許多國家中迅速推廣和使用,所謂"土釘"就是置入于現(xiàn)場原位土體中以較密間距排列的細長金屬桿件,通常還外裹水泥砂漿或水泥凈漿體。土釘通長與周圍土體接觸,依靠接觸界面上的粘結(jié)力和磨擦力與周圍土體形成一個結(jié)合體,在土體發(fā)生變形的條件下被動受力,且主要通過受拉工作對土體進行加固。土釘支護具有如下特點;1)材料用量遠低于樁支護和連續(xù)墻支護,土釘支護的施工速度比其他支護要快得多。2)施工設(shè)備輕便,操作簡單,有較大的靈活性,對周圍的環(huán)境干擾也很少,特別適合于城市城區(qū)施工;3)對場地土層的適應(yīng)性強,特別適合有一定粘性的砂土和硬粘土,即使是軟土,在采取一定措施后可有可能采用土針支護;4)結(jié)構(gòu)輕巧,柔性大,有非常好的抗震性能和延性。5)安全可靠,土釘?shù)臄?shù)量較多并作為群體起作用,個別土釘出現(xiàn)質(zhì)量問題或失效時對整體影響不大。
1.6錨桿或噴錨支護
錨桿與土釘墻支護相似,將錨桿錨入穩(wěn)定土體中,外墻與支護結(jié)構(gòu)連結(jié)用以維護基坑穩(wěn)定的受拉桿件,并施加預(yù)應(yīng)力。錨桿可與排樁,地下連續(xù)墻,土針墻,其他支護結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用,不宜用于有機土,液限大于50%的粘土層及相對密度少于0.3%的砂土。噴錨支護是從隧道巖石錨桿引入的一種新型基坑支護技術(shù),當(dāng)深基抗鄰近有建(構(gòu))筑物,交通干線或地下管線影響,基坑不能放坡開坑時,采用噴錨支護可以支承擋土墻,維護坑壁穩(wěn)定,簡化坑內(nèi)支撐,改善施工條件。
1.7拱圈支護結(jié)構(gòu):
拱圈分閉合拱和非閉合拱,拱圈形成包括圓拱、橢圓拱和二次曲線拱。這種拱圈擋土能承受水平方向的土壓力,因拱的內(nèi)力以受壓力為主,彎距很少,能充分發(fā)揮混凝土抗壓強度高的特性。施工方便,施工機械化程度要求不高,施工速度較快。施工現(xiàn)場要適合拱圈布置,構(gòu)造應(yīng)符合圓環(huán)受力特點。要特別注意的是拱腳的穩(wěn)定性,并對其穩(wěn)定性要有可靠的保證措施。
1.8地下連續(xù)墻支護
地下連續(xù)墻是在深層地下澆注一道鋼筋混凝土墻,既可起擋土護壁,又可起隔滲作用,還可以成為工程主體結(jié)構(gòu)的一部分,也可以代替地下室墻的外模板。地下連續(xù)墻也可簡稱地連墻,地連墻施工是利用特制的成槽機械,在泥漿護壁的情況下,開挖一定深度的溝槽,然后吊放鋼筋籠,澆筑混凝土,施工時,可以分成若干單元(5-8米一段),然后將各段進行接頭連接,形成一通地下連續(xù)墻。但其缺點為要用專用設(shè)備施工,施工機械化程度要求較高,單體施工造價高;其優(yōu)點為各種地質(zhì)條件,及復(fù)雜的施工環(huán)境適應(yīng)能力較強,施工不必放坡,不用支撐。國內(nèi)地下連續(xù)墻的深度可達36米,壁厚1米。
1.9逆作法支護
逆作法的施工工藝和一般正常施工相反,一般基坑施工先挖至設(shè)計深度,然后自下向上施工到正負零標(biāo)高,然后再繼續(xù)施工上部主體。逆作法是先施工地下一層(離地面最近的一層),在澆完一層樓板時,進行養(yǎng)護,在養(yǎng)護期間可以向上部施工主體,當(dāng)?shù)谝粚訕前暹_到強度,可以繼續(xù)施工地下二層(同時向上方施工),此時的地下主體結(jié)構(gòu)梁板體系,就可作為擋土結(jié)構(gòu)的支撐體系,地下室的墻體又是基坑的護壁。這時梁板的施工只需在地面上挖出坑槽放入模板鋼筋,不設(shè)支撐,在梁的底部將伸出筋插入土中,作為柱子鋼筋,梁板施工完結(jié)再挖土方施工柱子。第一層樓板以下部分由于樓板的封閉,只能采用人工挖土,可利用電梯間作垂直運輸通道。這種支護方法使擋土結(jié)構(gòu)變形較少,節(jié)省臨時支護結(jié)構(gòu)。并且可以避免由于裝拆臨時支撐造成的土體變形。適用于較深基坑,對周邊變形有嚴(yán)格要求的基坑。要預(yù)先做好施工組織方案,及各結(jié)構(gòu)節(jié)點的處理。
以上介紹了目前我國大部分地區(qū)采用的基坑支護結(jié)構(gòu),我們要根據(jù)深基坑深度、施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件以及施工現(xiàn)場周圍的環(huán)境等選擇基坑支護施工方案。以下探討深基坑施工過程中應(yīng)注意的安全管理問題。
深基坑較為常見的基坑破壞主要有五類:1)傾覆破壞;2)整體穩(wěn)定破壞;3)剪切破壞;4)滲透破壞(流砂,流土或管涌);5)局部隆起破壞;特別是整體圓孤滑動,塌方量大,破壞力強,已引起業(yè)內(nèi)人士的高度重視,是施工安全控制群死群傷事故的重要部位;要確保深基坑的施工安全,必須制定以下幾方面安全管理措施。