深基坑工程开挖施工安全风险控制浅析

李 博（上海百通项目管理咨询有限公司， 上海 200127）

0 引 言

在现代城市中，鳞次栉比的高楼大厦不仅是一个城市繁荣的象征，更是判断一个国家土木行业技术是否领先的标准，这也对土木工程设计、施工单位以及从业人员有了更高的专业要求。由于在城市内的部分工程地底作业环境狭小复杂，在建筑工程深基坑开挖前应全面和仔细地调查工程所在地的地质水文、周边市政管网及地铁网络系统等资料，结合现场附近周边建（构）筑物基础结构的情况，制定一系列建筑工程安全风险监督管理机制，决定最优开挖方案。另外，在一些地下水位高的工程地点，在不影响周边建（构）筑物土层的前提下，还需要做好防水排水工作，并使用合理合规的围护和支护系统等，来保证基坑周围土层结构的稳定、深基坑开挖方案的合理及施工人员的安全，以此来降低或消除建筑工程深基坑开挖的不确定性因素，从而降低施工安全事故发生的概率。深基坑开挖施工的风险管理主要分为四个步骤，包括风险识别、风险分析、风险评估和寻找解决办法。

1 安全风险管理

1.1 安全风险识别

尽管有预先地质勘探等工作，但在深基坑开挖施工的过程中仍可能会存在一些意想不到的情况。如何全面做好与深基坑开挖施工相关的安全工作，是每一个设计人员、施工单位项目经理和项目总监值得思考的问题。深基坑开挖施工过程中的风险具体包括但不限于：基坑围护和支护系统（如挡土墙、钢板桩等）发生位移、倾覆甚至断裂，基坑地面开裂、坍塌或隆起，工程施工失误（如施工过程中未按图施工或施工工艺不合理），承压水或流沙层突涌，地下管线受挤压而变形过大，临边堆积荷载过大等。

1.2 安全风险分析与评估

定性分析与评估，如表1所示。

表1 安全风险定性分析与评估表

在深基坑开挖工程中，项目管理人员运用定性分析，将深基坑开挖施工中潜在安全事故的严重程度与发生安全事故的可能性相结合，并带入表1中；最终根据表1 得出的结果，对深基坑开挖的事故风险概率及其严重程度进行宏观上的认识与把控，做到认识风险和分析各类事故的严重程度，以此来对深基坑开挖施工方案进行相应的调整。除此之外，对深基坑施工过程中发生各类安全事故的可能性（可具体到发生概率），需要项目管理人员依据自身实践经验、行业内深基坑施工安全事故调查统计数据及项目实际情况来作判断分析。面对深基坑开挖施工的重难点问题或重大安全隐患等问题，需要项目部小组及时开会讨论沟通，结合项目现场实际情况制定相应的解决方案。

1.3 应对措施（见表2）

表2 深基坑开挖安全风险的应对措施

2 具体风险控制措施

2.1 围护和支护系统问题及保护

（1）由于深基坑附近土壤荷载过大而导致挡土墙位移或倾覆（重物与土坡的安全距离问题）。在支护系统的安装方案设计中，有时候可能并未考虑到基坑周边一定范围内因超重车辆、其他现场机械设备压过或大量材料堆放所带来的荷载，因此会存在一定程度的风险，导致深基坑周边土层结构和荷载的变化。我们可以通过加强巡视，观察锚具是否有异常。如果发现锚具松动或弹出或发出异响，就意味着支护桩受到的侧压力非常之大，锚索可能会随时被拔出，腰梁会出现裂缝。这时，应立即增加腰梁和加固锚索。否则随着支护桩位移的逐渐增加，周边土体就会下沉，从而引发支护系统（如挡土墙、钢板桩等支护装置）的位移或倾覆；更严重的可能会导致支护结构的形变，从而引发基坑坍塌事故。所以，临边堆载过大对于深基坑的危险性极大，必须在深基坑周围一定范围内设立安全距离围栏和标志。在深基坑周边一定范围内的安全区域的大小，由工程所在地的土质、围护和支护系统的相关抗颠覆抗位移系数来决定。

（2）由于围护和支护系统设计不当而导致的围护和支护系统（如挡土墙或钢板桩）位移或断裂、地面拱起等。①深基坑施工前必须进行地质勘探，根据土质情况和基坑深度编制专项施工方案。施工方案应与施工现场实际相符，并能指导实际施工。其内容包括：围护和支护结构设计、机械类型选择、开挖顺序和分层开挖深度、坑边堆载、车辆进出道路路线规划、降水排水措施及监测要求等。②深基坑施工应进行围护和支护。基坑深度超过5 m的，对基坑围护和支护结构必须按有关标准进行设计计算；必须有设计计算书和施工图纸。③施工方案必须经企业技术负责人审批，签字盖章后方可实施。目前国内大城市深基坑工程运用得较多的围护或支护结构为地下连续墙（以下简称“地连墙”）。地连墙的一般厚度为600 mm～1000 mm，也有厚 450 mm 的，尤其是地下水位高的软土地区，当基坑深度大且邻近的建（构）筑物、道路和地下管线相距很近时，地连墙往往是首先考虑的支护方案。但是架设成本较高是其一个明显的缺点。④在部分工程中，深基坑开挖后暴露时间过长，降水排水工程未及时跟上，地底水压力过大容易导致基坑底部隆起。因此，基坑开挖后同步实施降水排水工程并浇筑底板垫层，垫层浇筑完毕后即刻绑扎大底板钢筋并尽快浇筑大底板。在设计阶段提供的地质勘察报告信息不准确的情况下，部分基础存在超深，或者后期变更（改深）底板标高，以致支护桩埋深不足，可能会导致地面的拱起和支护桩根部的拔出。这对于基坑支护非常不利。设计阶段设计支护桩必须有足够的埋深度；或者后期必须进行详细勘探，发现地质不符，必须增加锚索固定。

2.2 基坑降排水

（1）选用质量合格的水泵，安全性可靠，扬程和功率等性能满足施工要求。

（2）当排水时间较长而土质较差时，为防止沟壁坍塌影响排水，沟壁可设置木板支撑。

（3）及时疏通管沟，保持排水通畅；降雨期间有专人负责查看排水系统运转。

（4）在施工开挖场内横过各类道路的排水系统，全部设置为埋入地下的排水管，并且必须在排水管道的上方铺设厚度8 cm～10 cm的混凝土，并且依据实际情况选配钢筋增加混凝土强度，避免因施工场地内车辆碾压管线而造成的管线下沉变形。

（5）在施工开挖场外接入市政管网的排水管道，应避开施工场地车辆经过密集的路段和施工场地的主、副出入口。若排水管道的排布限制较大时，应经过项目部讨论设计后得出最优、最安全可靠的方案进行实施，并需要安排专人对排水管道的状况开展日常监测。

2.3 地下管线、地上设施、周围建（构）筑物保护

2.3.1 地下管线保护

按相关设计要求对工程深基坑范围内的地下管线进行保护处理，要求各管线单位出示地下管网图并进行相关征询与指导。目前广泛应用的两种措施分别是拆改和悬吊。

（1）拆除改移措施。对需要拆除改移的管线，拆移工作由主管管线的相关单位或部门承担。同时施工方也可以根据项目实际情况，向管线主管单位或部门提出拆移意见和方案，并做好沟通的工作，确保在施工过程中管线不被破坏。

（2）悬吊措施。①管线悬吊必须事先制定出详细的施工方案，并获得建设方和工程监理方的认可；同时与管线主管单位共同商讨，并针对最终处理方案达成一致意见。②开挖基坑之前，应调查所有施工影响范围内的管线，查明应悬吊管线的种类、埋深、规格、材质、接头型式、管线节长和管线基础资料等。③支托管线的支托结构必须安装在坚实和稳定可靠的支墩上。④管线应在其下面的原状土开挖前支吊牢固，并经检查合格后，采用人工开挖的方式开挖其下面的土方；避免使用大型机械开挖，减少破坏管线的几率。⑤悬吊管线应在周边设立管线保护区域，禁止大型机械设备靠近以免破坏管线。

⑥在施工过程中加强施工监测，随时掌握管线的实时数据状况，并及时上报项目经理、项目总监及管线主管单位负责人等；建立从施工开始到结束的长期内循环监督反馈机制，以便在安全问题发生前能及时预警，并为各方争取时间来调整施工工艺等。

2.3.2 地上设施、周围建（构）筑物保护

（1）建立地面设施保护负责人机制，将具体的保护内容落实到具体的负责人。

（2）对周边公共设施或植被等设立围挡并标识牌，避免在施工过程中被破坏。夜间施工时，要对其添加必要的照明装置，避免因视线问题而引发碰撞等。

（3）在施工过程中，定期实时监控量测附近建（构）筑物的沉降数据信息；对于潜在风险作出及时反应，调整施工工艺，减少因施工和降雨对周围建（构）筑物的影响，控制基坑周边土体位移。

（4）对振动较大的机械设备要采取防振措施，避免振动产生的噪声污染影响周边建筑物内人员的工作和生活。

3 深基坑开挖施工的其他注意事项

（1）初步设计阶段施工单位应制定深基坑设计、施工安全性报告，安全性报告应交专家评审，评审通过后方可实施具体施工方案。

（2）作业时，施工单位需要有专人负责相关施工的安全管理工作，每日记录各项安全工作相关数据并且定时上报项目负责人。

（3）在基坑外边一定范围设置一圈防护护栏且应牢固可靠，主要目的是为了防止施工人员坠落或滑落掉入基坑中。

（4）施工单位报送的项目施工进度计划表（图）应符合安全生产的相关条例；不应以进度为借口，忽视基坑施工安全性问题。

（5）做好地连墙、SMW工法、拉锚式支护结构、钢板桩或钢筋混凝土结构支撑等支护结构和土体加固工程施工的安全控制措施。

（6）在支护结构的防水渗漏措施中（如基坑支护墙体），可以考虑添加防漏帷幕，以防止基坑外的水渗漏进坑内来，并控制因坑内外水头差造成的流砂及管涌现象。

（7）在深基坑开挖施工中，应严格按照开挖顺序开挖，不得超挖。因为如果超挖而又来不及制作腰梁及锚索等并安装进土体中，将会造成因支护桩中部受力过大而使顶部锚索会被拔出、支护桩产生位移，周边土体就会出现下沉，深基坑就会面临坍塌的风险。因此，土方开挖必须与支护桩腰梁同步进行。

4 结 语

以上探讨的在深基坑开挖设计、施工和监测等过程中的安全风险，在现实生活中都是实际存在并且与工程项目息息相关的。深基坑开挖施工的安全问题，不仅涉及到工程自身的安全与质量，同时也涉及到现场施工人员以及周边建（构）筑物和各类管线的安全。深基坑开挖施工过程中的各种安全问题并不是不可控的，只要按照深基坑相关安全要求来设计和施工，并且做好相关的监测工作，这些问题就能被避免。在地下管线特别复杂的工程开挖基坑前，可以请第三方精探专业单位做好地底各类管线的相关探测工作；在施工进行时必须请第三方专业监测单位进行基坑监测，并随时观察记录基坑开挖后的一切数据和动态信息，以确保基坑从开始开挖到开挖结束的安全管理的落实到位。

深基坑工程是大部分项目的首要工程。在深基坑开挖施工过程中对安全风险的分析、把控及重视度，在很大程度上决定了一个工程的优劣。在此过程中形成系统的风险监管机制，对后续工程的建设提供了坚实的基础和有力的保障。