杭州某深基坑工程危险源分析及应急预案管理-开题报告

㈠深基坑一半指开挖深度超过5m的基坑或深度未超过5m但地质情况和周围环境较复杂的基坑。深基坑工程包括基坑支护、基底加固、降水、土方开挖等内容。H1深基坑有以下特点：①具有很强的区域性、综合性和个性。深基坑工程涉及土力学中稳定、变形和渗流3个基本课题，土压力引起支护结构的失稳、渗流引起土体破坏、基坑周围地面变形过大可能引起事故。②具有很强的时空效应和环境效应。深基坑的空间效应表现为其深度和平面形状对深基坑的稳定性和变形有较大影响。时间效应表现为土体蠕变使土体强度降低，使土坡稳定性降低。③具有很大的不确定性、风险性。影响基坑变形的因素众多，地基土有非均质性，深基坑工程外力不确定性、变形不确定性和土性不确定性决定了基坑具有很大的风险性。④具有开挖深、工程量大、工期紧的特点。⑤深基坑事故具有突发性、危害大、损失多、影响范围广的特点。[1,4]

㈡国内外相关研究情况

由于深基坑的增多，支护技术发展很快，多采用钻孔灌注桩，地下连续墙，深层搅拌水泥土墙、加筋水泥土墙和土钉墙等，计算理论相比较于从前都有很大的改进。支撑方式有传统的钢柱（或者型钢）和混凝土支撑，亦有在坑外采用土锚拉固。内部支撑形式也有多种，有对撑，角撑，桁架式边撑等。在地下连续墙用于深基坑支护的方面，还推广了“两墙合一”和逆作法施工技术，能有效的降低支护结构的费用和缩短工期。

（一）软土基坑主要支挡方法、技术类型

基坑工程中采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。支护结构的传统方法是钢板桩加支撑系统或钢板桩锚拉系统，其优点是材料可以回收，但拔出板桩时会引起土体的变形。目前软土地区经常采用的主要基坑支挡类型有：

1） 深层搅拌水泥土挡墙（以下简称搅拌桩）：将土和水泥强制搅和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，一般用于开挖深度不超过7m的基坑，适合于软土地区，环境保要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护较宽，一般取基坑开挖深度的0.7～0.8倍。

国内外试验研究和工程实践表明，搅拌桩适宜于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、粉质粘土、粉土等软土地基。搅拌桩用于泥炭土或土中有机质含量较高，酸碱度较低（<7）及地下水有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性。当地表杂填土层为厚度大于100mm的石块时，一般不宜使用搅拌桩。

搅拌桩的平面布置可视地质条件和基坑围护要求，结合施工设备条件，分别选用桩式、块式、壁式、格栅式或拱式，它在深度方向可采取长短结合形式。

2） 钻孔灌注桩挡墙：直径φ600～φ1000mm，桩长15～30m，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈粱，用于开挖深度为6m～13m的基坑。具有噪声和振动小，刚度大，就地浇制施工，对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题，整体刚度较差，不适合兼作主体结构。桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理。

3） 地下连续墙：在地下成槽后，浇筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况。具有施工噪声低，振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好，整体刚度大，对周围环境影响小等优点。适合于软弱土层和建筑设施密集城市市区的深基坑，高质量的刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆作法施工。

地下连续墙按成桩（成槽）形式的不同，划分为桩排式连续墙和壁式连续墙两大类，前一类主要用各种类型的桩，相互连接或搭接以及交错的单桩连锁组成的直线、圆弧、圆形等形式的排桩组合，具有一定的入土深度，墙顶用压顶粱连在一起，形成地下连续墙的墙体。壁式地下连续墙具有多种功能，有着广泛的应用前景。最主要用于深基坑工程的围护，特别适合于软土地区深基坑的开挖。

4） SMW工法（劲性水泥土搅拌桩）：劲性水泥土搅拌桩以及水泥土搅拌桩法为基础，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩。特别是适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层，对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用。 

劲性桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的，常插入H型钢。劲性桩适宜的基坑深度与施工机械有关，国内目前一般以基坑开挖深度6～10m，国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进，基坑深度达到20m以上时也采用SMW工法，劲性桩法可取得较好的环境和经济效果。

5） 土锚：用拉杆锚固支护基坑的开挖或用作抗拔桩抵抗浮托力等的应用已日益普遍。拉锚最大的优点是在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，尤其是在不规则的复杂施工场所，以锚杆代替挡土横撑，便于施工。这是人们乐于大量使用的主要原因。随着对锚固法的不断改进和使用可靠性的监测手段，使拉锚支护的范围更加广泛。拉锚是将一种新型受拉杆件的一端（锚固段）固定在开挖基坑的稳定地层中，另一端与工程构筑物相联结（钢板桩、挖孔桩、灌注桩以及地下连续墙等），用以承受由于土压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或土层）的稳定。

锚杆支护体系由挡土构筑物，腰粱及托架、锚杆三个部分所组成，以保证施工期间边坡的稳定与安全。

6） 土钉墙：土钉墙支护是通过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下，通过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力，使土钉被动受拉，通过受拉工作面给土体约束加固，提高整体稳定性和承载能力，增强土体变形的延性。土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、饱和软土，应采用复合型土钉墙支护。

（二）基坑支护研究趋势

1） 基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩（中间支承柱），达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。

2） 土钉支护方案的大量实施，使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要，湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。

3） 目前，在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效，加快施工进度，减少时间效应的影响。

4） 为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固，也将成为控制变形的有效手段被推广。

5） 为减小基坑工程带来的环境效应（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。

6） 在软土地区，为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建（构）筑物下沉，可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法。

二、^范文提纲

1、 工程概况

1.1 工程基本情况

1.2  周边环境

1.3  场地条件

1.4  工程地质和水文地质条件

2、 围护设计方案

2.1  设计方案介绍

2.2  设计方案的施工要求

3、  基坑施工的重点、难点及重大危险源识别

3.1  本基坑施工的重点

3.2  本基坑施工的难点

3.3  重大危险源识别

4、  施工方法和技术措施

4.1 三轴水泥搅拌桩（SMW工法）施工及质量管理

4.2  钢立柱的施工

4.3  基坑降排水

4.4  土方开挖

4.5  水平支撑系统施工

4.6  传力带施工和支撑拆除

4.7  土方回填

5、  基坑监测

5.1  专业监测单位监测

5.2  项目部常规监测

6、  应急预案

6.1  应急领导小组

6.2  应急救援物资、机械

6.3  相关应急措施

7、  环境保护措施

8、  台风、汛期施工措施

9、  其他相关保护措施

9.1  工程桩、立柱桩和支撑的保护措施

9.2  对地下管线保护措施

三、工程实例分析

1、概况

2010年8月，广东省湛江市某深基坑发生一起管涌坍塌事故。因大量水、流沙涌入旁通道，引起周边地区地面沉降，造成三幢建筑物严重倾斜，防汛墙由裂缝、沉降演变至塌陷，由渗水、进水发展为结构损坏，附近地面也出现不用程度的裂缝、沉降，并发生防汛墙围堰管涌等险情。

2、事故原因分析

由于发生事故的联络通道所处地质条件比较复杂，处在第7层承压水地层中，开挖过程中承压水冲破土层发生流砂，流砂的产生带动土层扰动、移动，造成结构破坏，引起地面土体深陷，继而发生地面建筑物倾斜、部分倒塌，防汛墙沉陷、坍塌等险情。事故原因是施工单位在发生故障、险情征兆出现、工程已经停工的情况下，没有及时采取有效措施，排除险情，现场管理人员违章指挥施工，施工单位未按规定程序调整施工方案，且调整后的施工方案存在欠缺。总包单位现场管理失控，监理单位现场监理失职。

3、事故处置对策

⑴通过设立钢筋混凝土封堵墙、架设支撑和预埋加水管、设置混凝土塞以封闭，同时向坑内灌水，尽快形成和保持坑内外水土压力平衡。通过水压自动监测系统，实时检测水位、水压和流量。

⑵为防止海潮和地表水进入事故区段，抢筑防汛围堰、对风井实施加盖、封闭；采用旋喷桩，对渗水处紧急封堵，在主堤内侧增设钢板柱、对主堤和内侧地面进行注浆，采取吹泥管袋镇压棱体、土工布和模袋混凝土罩面，全面加固防汛主堤。

四、结论

⑴通过对基坑事故的研究，得出了基坑事故的原因，为今后基坑施工提供借鉴，减少工程风险。

⑵施工单位是事故发生的主要责任单位，约一半以上的事故都与施工单位有关，管涌破坏约占总事故的30%，与水有关的破坏约占总事故的70%。

⑶给出了基坑突发事故应急处理措施，准备必要的应急物资，制定合理的应急预案，可以最大限度地较少事故的发生。

五、参考文献

1、中国建筑科学研究院，《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），中国建筑工业出版社，2012；

2、《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1096-2014）；

3、浙江省建筑设计研究院 浙江大学，《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013），浙江工商大学出版社，2014；

4、中国建筑科学研究院，《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），中国计划出版社，2011；

5、山东省建设厅，《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）， 中国计划出版社，2009；

6、中华人民共和国建设部，《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005），中国建筑工业出版社，2005；

7、上海市基础工程公司，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）中国计划出版社，2002；

8、重庆市建设委员会，《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)，中国建筑工业出版社，2013；

9、江苏省华建建设股份有限公司，《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012），中国建筑工业出版社，2012；

10、天津市建工工程总承包有限公司，《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011），中国建筑工业出版社，2011；

11、中华人民共和国住房和城乡建设部，《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》2009-87号文，2009；