劉 進(jìn) 李 飛 尹正貴

(中國(guó)核工業(yè)中原建設(shè)有限公司，北京 100037)

0 引言

近年來(lái)，隨著大中城市用地日趨緊張、經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的快速發(fā)展，為在有限的用地上實(shí)現(xiàn)更大的價(jià)值，建筑結(jié)構(gòu)不斷的向縱深方向發(fā)展，10年之間國(guó)內(nèi)大中城市的高層、超高層、摩天大樓如雨后春筍拔地而起，與此同時(shí)高層、超高層建筑物深基坑施工安全問(wèn)題愈發(fā)引起人們的關(guān)注。建設(shè)部對(duì)近年來(lái)的事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)中顯示，基坑坍塌事故已成為繼高處墜落、物體打擊、觸電和機(jī)具傷害后的第五大傷害，而且塌陷事故造成的人員傷亡排在第一位[1]。究其主要原因在于深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)不合理，施工不得當(dāng)，管理不完善等多個(gè)方面。文中參照《中國(guó)核建安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)》《危險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表》，對(duì)深基坑工程重大危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別，重點(diǎn)對(duì)深基坑工程易發(fā)且影響嚴(yán)重的坍塌事故進(jìn)行分析，在原因分析的基礎(chǔ)上，提出合理有效的措施預(yù)防事故發(fā)生。

1 深基坑工程危險(xiǎn)源識(shí)別

深基坑工程作為建筑工程危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，在危險(xiǎn)源辨識(shí)方面與普通的建筑工程及隧道工程存在一定的差別。文中通過(guò)參照《中國(guó)核建安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)》《危險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表》將深基坑工程主要危險(xiǎn)源及事故分析列舉以下幾個(gè)方面。

1.1 安全用電

未嚴(yán)格按照建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)供用電安全規(guī)范進(jìn)行實(shí)施，從而產(chǎn)生無(wú)編制臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)或未審批、不按臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)施、未逐級(jí)設(shè)置漏電保護(hù)裝置、未執(zhí)行“一機(jī)、一閘、一漏、一箱”規(guī)定、未采用三相五線制等危險(xiǎn)源。基坑支護(hù)作為現(xiàn)場(chǎng)施工最前期的工程，受限于現(xiàn)場(chǎng)用電環(huán)境，往往存在安全用電不規(guī)范的問(wèn)題，特別是當(dāng)遇冬雨季施工時(shí)，更易發(fā)生觸電、火災(zāi)等事故。

1.2 臨邊防護(hù)

隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，基坑周邊的臨邊防護(hù)未及時(shí)搭設(shè)或搭設(shè)不規(guī)范，易造成人員高處墜落及高空墜物打擊等危險(xiǎn)；基坑支護(hù)周邊擋水及排水措施未實(shí)施或?qū)嵤┎坏轿?，極易造成邊坡坍塌事故發(fā)生。

1.3 機(jī)械設(shè)備的使用

基坑支護(hù)工程常用機(jī)械設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)、混凝土噴射機(jī)、錨桿鉆機(jī)、注漿泵、旋噴樁樁機(jī)、砂漿攪拌機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、鋼筋調(diào)直機(jī)、鋼筋截?cái)鄼C(jī)、電焊機(jī)、張拉設(shè)備、降水設(shè)備等，設(shè)備使用未按照安全操作規(guī)程進(jìn)行操作、施工人員個(gè)人防護(hù)不到位等，易造成機(jī)械傷害、觸電、火災(zāi)等事故發(fā)生。

1.4 物質(zhì)材料的采保

裝卸水泥、粉煤灰、外加劑等粉狀顆粒材料易造成粉塵吸入等職業(yè)病傷害；臨近圍墻超載堆放材料易造成物體本身坍塌及圍墻坍塌事故；基坑周邊材料堆放過(guò)多超載易造成邊坡坍塌事故；臨近電箱及用電設(shè)備堆放易燃材料易造成火災(zāi)事故。

坍塌事故是深基坑支護(hù)工程高發(fā)性且一旦發(fā)生后果嚴(yán)重的事故，造成邊坡坍塌事故危險(xiǎn)源較多，對(duì)事故原因進(jìn)行分析、對(duì)事故的預(yù)防處理措施是該類(lèi)工程安全管理的重點(diǎn)工作。

2 坍塌事故危險(xiǎn)源的重點(diǎn)分析

深基坑坍塌事故的危險(xiǎn)源較多，事故發(fā)生原因既有技術(shù)方面也有管理方面、既包括前期設(shè)計(jì)也包括后期施工[2]，因此坍塌事故危險(xiǎn)源的管理較為復(fù)雜，往往一處坍塌事故的發(fā)生與多處危險(xiǎn)源相關(guān)，在此做重點(diǎn)分析。

2.1 前期勘察、設(shè)計(jì)方面

主體建筑結(jié)構(gòu)的地基勘察成果往往直接應(yīng)用基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，由于地基勘察設(shè)置勘探點(diǎn)布置密度較大，對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的合理性產(chǎn)生影響，特別是當(dāng)淺層存在不良地質(zhì)現(xiàn)象夾砂薄層或地下障礙物時(shí)，對(duì)基坑穩(wěn)定性影響較大，是潛在的危險(xiǎn)源；基坑支護(hù)設(shè)計(jì)有別于主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基坑支護(hù)作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，地下室施工完成、回填土施工完畢后，支護(hù)結(jié)構(gòu)不再發(fā)揮作用，因此從開(kāi)發(fā)商到設(shè)計(jì)、施工單位本身對(duì)其重視程度不夠，經(jīng)費(fèi)支持少、設(shè)計(jì)大膽、施工控制不嚴(yán)格，人主觀意識(shí)上的忽視是造成基坑事故發(fā)生的危險(xiǎn)源之一；同時(shí)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)本身存在計(jì)算理論上的不足，如彈性模量、壓縮模量、摩擦角、粘結(jié)力等計(jì)算參數(shù)的選擇不當(dāng)，采用靜態(tài)土壓力計(jì)算方法計(jì)算動(dòng)態(tài)土壓力結(jié)果，平面理論難以反應(yīng)基坑空間效應(yīng)的實(shí)際結(jié)果，特別是當(dāng)基坑周邊長(zhǎng)度較大時(shí)，基坑變形中間大兩端小[3](如圖1所示)的實(shí)際結(jié)果更加明顯，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果不同也是造成基坑事故的危險(xiǎn)源之一。

2.2 施工工序方面

施工前的圖紙是否經(jīng)專(zhuān)家審核，施工組織設(shè)計(jì)是否完整、是否經(jīng)審核，對(duì)危險(xiǎn)性較大的基坑支護(hù)施工組織設(shè)計(jì)是否經(jīng)專(zhuān)家審核，施工過(guò)程是否遵循“先撐后挖、分層開(kāi)挖、分段開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的工序，施工組織設(shè)計(jì)是否在施工過(guò)程得到落實(shí)，施工前是否對(duì)施工圖進(jìn)行會(huì)審，由于基坑變形不僅存在空間效應(yīng)而且存在時(shí)間效應(yīng)，基坑開(kāi)挖完成后是否能及時(shí)封閉支護(hù)，這些都是重大的危險(xiǎn)源。

2.3 降水、排水方面

水是深基坑施工又一重要危險(xiǎn)源。深基坑施工過(guò)程中，基坑開(kāi)挖會(huì)破壞原有地下水的平衡，地下水通常會(huì)向基坑內(nèi)流動(dòng)而產(chǎn)生主動(dòng)水壓力，進(jìn)而影響基坑的穩(wěn)定狀態(tài)，這里講到的水分兩種：地下水、地表水。地下水當(dāng)未降至施工面以下一定高度，不僅會(huì)影響開(kāi)挖、支護(hù)施工，而且上層覆土因開(kāi)挖卸荷，土層在承壓力浮托力的作用下易引起坑底隆起、管涌、流砂等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅基坑的安全穩(wěn)定。地表水一般分為明水和暗水，明水指施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)的地表水，如施工用水、雨水、生活用水等；暗水指基坑周邊地面以下因管網(wǎng)滲漏、水管爆裂等產(chǎn)生的地表水。這兩種情況一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)處理，否則有可能造成坑壁坍塌，特別是因地下管網(wǎng)滲漏、爆管產(chǎn)生的地表水，會(huì)迅速破壞土體平衡，且因其隱蔽性，造成的后果更為嚴(yán)重。

2.4 質(zhì)量管理方面

由于管理人員質(zhì)量意識(shí)不強(qiáng)，同時(shí)缺乏有效的質(zhì)量管理體系，從而影響開(kāi)挖、支護(hù)等工序的施工質(zhì)量，造成安全事故。如：施工中改變?cè)O(shè)計(jì)方案，不按圖、規(guī)范和設(shè)計(jì)要求施工；水泥、鋼筋等原材料使用不合格，造成錨桿抗拔力不夠、帷幕止水無(wú)效等；在錨噴支護(hù)中，隨意減短錨桿長(zhǎng)度；在注漿法施工過(guò)程中，注漿壓力未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使錨桿抗拔力折減；護(hù)坡樁樁徑不夠或嵌固深度不夠。有時(shí)施工單位片面的追求施工進(jìn)度、提高經(jīng)濟(jì)效益，改變?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)挖工況及工序，使施工質(zhì)量未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而嚴(yán)重影響基坑的穩(wěn)定性。

2.5 邊坡周邊荷載管理方面

基坑周邊荷載對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響嚴(yán)重，因此在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮基坑周邊的恒載(如：臨近的建筑物、構(gòu)筑物、圍墻、地下管道、臨建設(shè)備等)和活載(如：交通荷載等)不利因素，但往往不考慮基坑周邊的物料堆載，安全施工規(guī)范提出基坑周邊1.5 m范圍內(nèi)不允許堆放材料，而理論上基坑深2倍范圍[4]內(nèi)的坑邊荷載對(duì)基坑安全都會(huì)產(chǎn)生影響(見(jiàn)圖2)，因此基坑支護(hù)施工過(guò)程中坑邊材料堆放、土方堆放、一定范圍內(nèi)的交通荷載等，都是引起坍塌事故的重要危險(xiǎn)源。

2.6 監(jiān)測(cè)管理方面[5]

項(xiàng)目安全管理方面一直遵循“預(yù)防為主”的思想方針，基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)就是預(yù)防支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，將事故遏止在萌芽階段的重要手段。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)單位應(yīng)對(duì)基坑監(jiān)測(cè)提出明確要求，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)上部水平位移和垂直位移，基坑周邊地面及坑底隆起、基坑周邊建(構(gòu))筑物變形、基坑周邊管網(wǎng)變形等監(jiān)測(cè)點(diǎn)的項(xiàng)目、布置位置、數(shù)量給出設(shè)計(jì)說(shuō)明，監(jiān)測(cè)單位根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范編制完成監(jiān)測(cè)方案，報(bào)審報(bào)批方可后實(shí)施。監(jiān)測(cè)單位依據(jù)監(jiān)測(cè)方案中監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、方法、周期、報(bào)警值、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置等進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。近年部分項(xiàng)目基坑監(jiān)測(cè)因各方面的原因使監(jiān)測(cè)流于形式，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)造假?gòu)亩斐墒鹿实陌l(fā)生。因此，信息化監(jiān)測(cè)方案是否制定、監(jiān)測(cè)方案是否合理、監(jiān)測(cè)頻次是否符合規(guī)范及方案要求、遇突發(fā)情況監(jiān)測(cè)方案是否能及時(shí)調(diào)整、第三方對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)管是否到位，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能否及時(shí)正確分析都是影響基坑安全穩(wěn)定的因素。

3 針對(duì)危險(xiǎn)源管理的措施及辦法

通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)源的辨識(shí)，使工程管理人員認(rèn)識(shí)到深基坑支護(hù)工程危險(xiǎn)源的多樣性與復(fù)雜性。針對(duì)該類(lèi)工程安全用電、臨邊防護(hù)、機(jī)械設(shè)備使用、物質(zhì)材料的采保方面的危險(xiǎn)源的管理措施可參見(jiàn)相對(duì)成熟的安全施工規(guī)范[6]及安全操作規(guī)程；針對(duì)深基坑支護(hù)工程引起坍塌事故的危險(xiǎn)源管理主要措施列舉如下。

3.1 技術(shù)措施

施工圖紙須經(jīng)專(zhuān)家審核通過(guò)、其中危險(xiǎn)較大的基坑施工組織設(shè)計(jì)方案也須經(jīng)專(zhuān)家審核通過(guò)，施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)明顯存在設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的細(xì)節(jié)、部位及時(shí)與甲方、監(jiān)理、設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通，對(duì)施工圖的正確性做到多層控制；土方開(kāi)挖過(guò)程中，遇到土質(zhì)有明顯變化時(shí)，應(yīng)停止開(kāi)挖，對(duì)照勘察報(bào)告查找是否存在實(shí)際與報(bào)告不符合現(xiàn)像，并及時(shí)與勘察、設(shè)計(jì)單位溝通，提出合理的解決方案后再進(jìn)行施工；基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)不僅是檢驗(yàn)支護(hù)設(shè)計(jì)正確性和變形發(fā)展理論的手段，還是避免事故發(fā)生、及時(shí)指導(dǎo)正確施工的必要措施。基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)是指基坑在開(kāi)挖支護(hù)施工過(guò)程中，使用設(shè)備、監(jiān)測(cè)儀器和手段，依據(jù)基坑開(kāi)挖卸荷影響區(qū)域的分布特點(diǎn)(見(jiàn)圖3)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊建(構(gòu))筑物及地下管網(wǎng)的沉降、位移、傾斜、應(yīng)力應(yīng)變、開(kāi)裂、基底隆起、地下水位變化等進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理對(duì)比分析，評(píng)價(jià)原設(shè)計(jì)成果及施工方案的合理性，并及時(shí)糾偏。同時(shí)可通過(guò)反算分析方法計(jì)算和修正巖土力學(xué)參數(shù)，預(yù)測(cè)下一階段基坑變形走向，對(duì)施工期間進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和合理組織施工提供可靠的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)出現(xiàn)變形異常情況立即采取必要的措施，將安全問(wèn)題抑制在萌芽狀態(tài)，確保工程安全。

3.2 管理措施

項(xiàng)目施工前保證項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子組建完整、責(zé)權(quán)明確，對(duì)安全管理落實(shí)到人，做好安全教育、安全演練、危險(xiǎn)源的辨識(shí)、安全事故應(yīng)急處理制度、安全事故報(bào)告制度；施工質(zhì)量方面，建立質(zhì)量管理制度體系，嚴(yán)把材料關(guān)、驗(yàn)收關(guān)，做好過(guò)程控制，嚴(yán)禁材料以次充好、偷工減料現(xiàn)象發(fā)生；控制現(xiàn)場(chǎng)材料堆放，場(chǎng)地條件允許的情況下，2倍基坑深度范圍內(nèi)基坑周邊不堆放材料，并采取合理措施限制坑邊活荷載、車(chē)載荷載；當(dāng)深基坑臨近市區(qū)道路，對(duì)照基坑設(shè)計(jì)允許的荷載值，控制臨近道路的行車(chē)距離及車(chē)輛荷載；做好基坑周邊地表水的防水、排水措施，防止地表水對(duì)基坑邊坡的破壞。通過(guò)相關(guān)圖紙及勘測(cè)成果，熟悉地下管道的布置情況并經(jīng)常性的監(jiān)控，防止因基坑開(kāi)挖造成管道破裂而引起滲水、坍塌事故發(fā)生。當(dāng)基坑開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)地下水位較高而影響到施工時(shí)，應(yīng)先降水后開(kāi)挖，保證地下水位在施工面以下最少0.5 m的位置。

4 結(jié)語(yǔ)

深基坑的開(kāi)挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)關(guān)于線性結(jié)構(gòu)與非線性結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)構(gòu)與巖土系統(tǒng)工程，該專(zhuān)項(xiàng)工程危險(xiǎn)源從設(shè)計(jì)、勘察之初到后期交付使用監(jiān)測(cè)，涉及工程結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工工藝、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、監(jiān)測(cè)管理和施工管理等多方面。每個(gè)方面都制約著整個(gè)深基坑施工過(guò)程，某個(gè)方面出問(wèn)題就會(huì)造成嚴(yán)重后果發(fā)生群死群傷的安全生產(chǎn)事故，給人民群眾帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。參照《中國(guó)核建安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)》《危險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表》對(duì)深基坑工程危險(xiǎn)源的辨識(shí)與管理，并在此基礎(chǔ)上提出合理的預(yù)防措施，為今后的深基坑工程的設(shè)計(jì)、施工安全管理提供一定的理論基礎(chǔ)。