上汽集团3号研发楼深基坑工程的安全管理风险浅析及管理对策_开题报告

1.1深基坑工程的发展现状

基坑工程是一个古老而具有时代特点的岩土工程课题，放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。事实上，人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展。20世纪90年代以来，在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑如雨后春笋般迅速发展，促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展[1]。基坑开挖必须保证坑壁的安全和稳定，基坑越深，坑壁的稳定性问题越突出。深基坑支护技术是近三十年来我国逐步涉及的技术问题，基坑支护设计计算理论在工程实践过程中也得到不断发展和完善。

为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求[12]。建筑高度越高，其埋置深度也就越深，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。正是由于80年代后期，尤其在90年代大量的城市高层建筑如雨后春笋，至1996年10层以上的高层建筑累计己有1亿多平方米，高度超过100m的超高层建筑已超过150幢，高度超过200m已有20多幢[12]。大量的高层建筑都有1-3层的地下室，基坑开挖深度通常为6-15m。大量的工程实践大大丰富和提高了我国在基坑工程领域内的技术水平。迄今，我国己经或正在编写基坑工程全国性的行业标准和广东省、武汉市、上海市、深圳市等若干省市地区性的基坑工程标准[13]。这些标准的出现，正是近10余年来我国在基坑工程中宝贵的设计、施工经验重要的总结。

1.2目前基坑支护实施中存在的问题[11]

尽管基坑工程实践不断增多，在技术上也有了长足的进步。但纵观基坑工程的实际情况不难发现，基坑围护设计存在着两种倾向，一方面由于设计安全度不足而造成基坑失稳事故的比例较大，另一方面由于设计过于保守而又造成很大的浪费。一项对103项基坑工程事故进行细致的调查分析，统计出事故发生的原因结果表明与设计有关的工程事故比例高达45％；而一份十几个工程的测试数据又表明，围护结构的实测应力明显小于设计值，围护结构的强度远远没有发挥出来设计明显过于保守。说明现行设计理论和方法与基坑工程的实际有较大的偏差。

1.3深基坑工程的发展趋势

1.3.1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[15]。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。

1.3.2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。

1.3.3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[1]。

1.3.4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。

1.3.5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[1]。

1.3.6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。

笔者参与过上汽集团研发楼的施工过程，就以此项目谈谈看法。上汽集团研发楼占地面积12000平方米，底下2层，地上11层。基坑挖深9米，局部挖深11米。

2工程概况

2.1工程围护设计

2.1.1最外圈三轴搅拌桩作为止水帷幕，其作用是是挡土墙后的土体固结，阻断基坑内外的水层交流。

2.1.2钻孔灌注桩作为挡土墙，以用于边坡维护抵抗土方侧压力,防止土方位移。

2.1.3四周围檩，用于联系钻孔灌注桩，使其作为一个整体，共同抵抗土方侧压力。

2.1.4围檩侧边预埋钢板，用于焊接钢支撑，基坑中间打入格构柱，用于连接支撑刚支撑，使其相互联通，抵消土体两方的侧压力

2.1.5基坑里面压密注浆，防止土体隆起。

2.1.6井点降水，提前降低基坑水位，为后续施工创造条件。

2.2工程周边环境

2.2.1基坑西边3米处就是公司内部道路，路边6米处是一栋11层高的的单体建筑。

2.2.2基坑北侧10米处是项目部现场办公场地，下面是强弱电管线。

2.2.3基坑东侧是钢筋堆放场地，离基坑15米处是一条河道，水位较高。

2.2.4基坑南边是公司停车场，停车场边上是8层高的一个建筑群。

2.2.5由于是扩建工程，四周高楼较多，场地狭小，离河道不远，给深基坑工程带来了很大的困难。

 3深基坑工程的定义及特点

3.1定义

深基坑工程的定义：建设部建质200987号文关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定：一般工程深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

3.2特点

3.2.1基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。

3.2.2基坑工程具有很强的区域性。如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。

3.2.3基坑工程具有很强的个性。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。

3.2.4基坑工程综合性强。基坑工程不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。

3.2.5基坑工程具有较强的时空效应。

3.2.6基坑工程是系统工程。基坑工程主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。

3.2.7基坑工程具有环境效应。

4深基坑的主要安全管理风险分析

4.1勘察设计的局限性

由于基坑土体的工程地质和水文地质的复杂性,造成基坑工程具有很强的区域性和个性,加上其是一个系统工程,综合性强、设计理论有待发展,导致了勘察设计往往靠经验,存在局限性。上汽集团在开挖过程中，就是挖到了一个暗塘，地质勘探报告没有提及，偏偏工程的塔吊基础就在此范围内，结果桩机也无法通行，造成了工期费用方面的极大损失。

4.2开挖过程的安全意识差

深基坑开挖支挡工程费用和工期在整个土建工程和总工期中占有较高的比例,但是由于深基坑是临时性设施,业主及承包商的重视不够或心存侥幸心理,出现不遵循客观规律,减少工程费用,压缩工期等现象,促使深基坑开挖的安全性得不到保障。我们为了抢工期，在浇筑四周一圈围檩后，仅仅过了3天，试块都还没有送检的情况下，总包下令开挖，结果发现基坑四周沉降明显，围檩开裂，钢支撑受到压力较大，有极大的安全隐患。

4.3交叉施工的特点

由于深基坑施工的专业化分工较细,在深基坑开挖过程中可能出现挡土、降水、监测等多家专业承包商在同一个空间立体施工的特点,导致现场组织无法实时控制,引起各工种间无法协调合作,不能按计划和设计要求有序进行。上汽集团以后浇带为分界线，分成5块区域施工，参与工种较多，上有基坑单位在卸钢管压力，下有钢筋绑扎，边上还有挖机在挖基坑，给现场管理带来了极大的不确定性。

4.4对环境的影响较大

深基坑开挖破坏了原有土体的静力平衡,改变了地下水的径流路径,水位。引起周边紧临建(构)造物的破坏频率高,破坏严重。

我们在开挖过程中，聘请了专业的监测公司给深基坑每日监测，结果每天都在四周可以发现有新的裂缝，四周基坑边也有沉降。

4.5开挖风险复杂

由于深基坑开挖动态发展的特点,决定了其风险源层次不清,下一阶段的风险受上一阶段风险的影响较大;由于开挖过程存在交叉作业,决定了对深基坑的风险控制很难实施,再加上业主及承包方对深基坑重视不够等等原因造成了深基坑开挖风险的复杂性。

4.6设计方案

包括采用的基坑围护、支撑设计方案、降排水方案等。由于设计时基坑的土体工程、水文地质情况并非完全明朗,所以设计一半靠理论一半靠经验。必然导致深基坑按图施工会出现与实际情况不一致的情况,如果不能及时发现就是一个事故发生点。

5深基坑的主要安全管理对策

5.1重视施工当中的组织设计 

施工的组织设计作为指导施工的纲领性文件，在工程的施工之前一定要进行技术的交底工作，依据深基坑施工的施工工艺还有作业的条件，制定出比较有针对性的、措施比较得力的还有就是全面合理的施工组织设计或者是施工的方案。深基坑工程是一个安全防护要求十分高的施工工程，安全管理还有安全的防护在深基坑施工当中是一个十分重要的组成部分。所以说，施工的组织设计需要充分的认识到深基坑的施工重点、难点还有就是施工的工艺的特点。 

5.2加强施工过程当中的技术方面的控制 

施工的过程是深基坑工程安全管理的一个重点的控制阶段，也是最容易出现安全风险的阶段。在施工的过程当中，我们要对于下面这几点进行重点的关注。 

5.2.1掌握主要的施工机械还有配套的设备的技术性能。 

5.2.2依据施工的场地特点使用比较合适的降水措施。我们最后采用了四周井点降水，中间管井降水相结合的降水方案，并且在浇筑地板后依然管井降水，给后续的几块区域施工带来了便利。

5.2.3基坑土方的开挖应该能够达到分段、分层、平衡、对称还有适时的原则。由于是大面积开挖，我们要求分层开挖，第一层土挖到支撑面，然后再开始挖第二层土，防止了土的自重挤压边坡，产生塌方。

5.2.4对于雨季施工不仅仅需要注意排除地面雨水倒流入基坑，而且还需要注意雨季水的渗入导致了土体的降低，从而造成了基坑边坡坍塌的事故发生。考虑到上海多雨季节，我们在基坑四周挖了1600米长的明坑，用于阻挡基坑四周的雨水流入基坑，效果是相当不错。 

5.3建立相应比较完善的安全检测的体系 

深基坑工程的现场检测工作主要包括了下面这几个方面的内容： 

5.3.1监测岩土所受到的施工作用。

5.3.2监测支护的结构，主要包括了：围护桩的监测，围护结构监测还有就是基坑内地下水位的监测。 

5.3.3监测深基坑开挖之后对于周围环境的影响状况。我们在开挖过程中，监测公司配合做好监测，并给我们提供数据，及后续建议，当沉降数值或者裂缝控制超过警戒线，我们就停止施工，找出问题根源，并及时改正，防止了事故灾难的发生。

5.4重视安全

5.4.1先进的施工技术是预防基坑病害的根本策略，现场人员采用创新型的施工工艺、作业模式、处理方法，有助于基坑结构性能的优化。因此，防范坍塌事故风险必须注重技术创新。我们在上汽集团深基坑开挖过程中规定，如果围护结构接缝突然冒砂涌水，应立即停止开挖，采用“支、补、堵”等有效措施。当支撑轴力超过警戒值时立即停止开挖，加密支撑，并将有关数据反馈给设计部门。5.4.2对深基坑作业人员的安全教育、宣传，深基坑坍塌应急救援演练，营造安全可靠的现场施工环境。

5.4.3深基坑工程安全管理的其它事项深基坑关系着地面建筑物的实用性、耐久性、安全性等标准，决定了建筑物多方面的价值体现。因而，除了上述深基坑风险控制的策略外，施工单位还需以深基坑施工为中心，建立综合性的安全管理及质量管理体系。 基坑工程质量的好坏关系着建筑的施工质量，无论是从经济价值、使用价值等角度考虑，简化基坑结构是尤为关键的。施工单位可详细地分析深基坑的基本构造，不同的基坑应选择有效的作业模式，针对可能发生的病害问题提前采取措施防范风险。

参考文献

[1]余志成，施文华.《深基坑支护设计与施工》[M]，中国建筑工业出版社，1999.

[2]罗伟锦,贾伟江,张立勇.基坑围护计算的m法简易计算方法[J].探矿工程,2006,2.

[3]吴菊香.深基坑事故原因分析及处理[J].矿冶工程,2006,26

[4]李智明,许淑君.建筑深基坑工程风险识别与分析[J].管理工程学报,2005,增刊.

[5]李韬,许丽萍,陈晖,顾国荣.基坑工程风险的定量分析初探[J].岩土工程学报,2006,28.

[6]陈龙,黄宏伟.岩石隧道工程风险浅析[J].岩石力学与工程学报,2005,24(1).

[7]杨子胜,杨建中,杨毅辉.基坑工程项目风险管理研究[J].科技情报开发与经济,2004,9.

[8]王岳森,李岱松.失败学原理在工程安全管理及危机预警中的应用[J].科研管理,2006,27

[9]张鹤松 .深基坑开挖安全技术措施分析[J].山东工业技术  2016-04-01

[10]龚维明等编著.《地下结构工程》[M].南京:东南大学出版社,2004.

[11]邹小明，杨仁文.深基坑工程存在的问题分析[J].山西建筑，2010年，36卷（8期）

[12]刘建航等.《基坑工程手册》[M].北京.中国建筑工业出版社,1997.

[13]候学渊，杨敏.《软土地基变形控制设计理论和工程实践》[M]，同济大学出版社，1996.

[14]徐宜和.基坑工程技术现状分析[J].四川建筑科学研究.2005年06期

[15]何一彪.解析深基坑中支护施工的问题[J].民营科技 2012年第9 期

[16]应惠清.我国基坑工程技术发展二十年[J].施工技术 第374卷 第41期

[17]薛丽影等.深基坑工程事故原因的分析与探讨[J].岩土工程学报  2013-07-15 

[18]王梦恕，我国地铁施工方法综述与展望[J]，地下空间，1998年6月

[19]王应强;;基坑工程施工安全风险评估措施研究[J];科技与企业;2015年15期

[20]朱庆科;深基坑双排桩支护结构体系若干问题分析和研究[D];华南理工大学;2013年

[21]徐兴良;广安门医院门诊楼深基坑边坡稳定性评价[D];中国地质大学（北京）;2014年

[22]CHUNGSIKY. Behaviorofbraeedandanchoredwallsinsoiloverlying rock. Jourmal of Geotechnical and  Geoenvironmental engineering.2001，127(3)：115-120.

 [23]Long M. Dete base for retaining Wall and ground movement due to deep excavation. Journal of Geotechnical and  Geoenvironmental engineering.2O01，127(3)：47-52.

[24]张毓玲.浅析建筑工程深基坑现场施工安全管理问题及对策[J]建筑工程技术与设计 2015年15期