杨文龙
(清远市建设工程综合服务站 广东清远 511500)
近年来,基坑施工导致周边建筑破坏倒塌、桩机倒塌造成安全事故的情况时有发生,给人民生命财产造成了严重的损害。为进一步加强深基坑安全生产管理,国家住房和城乡建设部在2018 年出台了《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》,将开挖深度≥5.0 m 的深基坑定性为超过一定规模的危险性较大的分部分项工程,并明确了相应的安全管理措施[1]。目前深基坑安全管理水平持续提升,但调查发现,由于清远水文地质和气候的特殊性,深基坑施工产生的系列问题仍屡见不鲜。本文以某工程深基坑为例,总结了该类基坑施工存在的典型问题,研究分析了原因,并提出了参考性处理和预防措施。
清远某深基坑工程(以下称A 基坑工程)拟开挖深度约10 m,周边场地环境复杂,基坑北侧周边4~6 m为市政道路,道路外侧为江河;东侧为市政道路;距离基坑边线南侧约10 m 为6 层小区居民住房;距离基坑西侧边线约7~9 m 为已建6层小区居民住房。拟建场地地下水位较高,与相邻江水有水力联系,基坑开挖深度范围内主要为吹填砂、粗砂。根据《建筑基坑支护技术规程:JGJ 120—2012》[2]及《建筑基坑支护工程技术规程:广东省标准DBJ/T 15-20—2016》[3],基坑侧壁安全等级按一级设计,拟采用“回灌”补充地下水位,靠近既有建筑基坑支护形式采用混凝土内支撑+灌注桩(长螺旋桩施工)+止水帷幕(三轴搅拌桩)的支护形式,如图1所示。
图1 靠近既有建筑基坑支护剖面Fig.1 Section of Foundation Pit Support Near Existing Building (mm)
在本工程基坑工程专项方案中,对基坑支护结构安全进行了受力分析和计算,但对支护结构施工、工程桩施工对既有建筑的影响考虑不足。该基坑范围内分布有吹填砂、粗砂,桩机施工会导致土体强度和刚度发生变化[4-5],同时,清远全年雨量充沛、强对流天气多,土体含水量高会降低基坑及周边土体抗剪强度,这些因素提高了基坑变形甚至坍塌的可能性。在施工过程中既有小区内道路及地面出现下沉开裂现象,如图2所示。
图2 基坑周边建筑出现较大裂缝Fig.2 Large Cracks in the Surrounding Buildings of the Foundation Pit
该工程在基坑支护设计过程中,充分考虑了岩土地质条件、基坑深度以及周边建筑等影响因素,基坑设计有足够的安全可靠性,且施工过程实施分层分段开挖,开挖后支护结构整体稳定。但由于水土流动、应力重分布及时空效应的影响,周边建筑及道路沉降、周边管线沉降、基坑顶部位移和沉降等监测数据在开挖过程中仍持续变化。此外,砂土渗水能力较强,与相邻江水形成水力联系,排水较困难,基坑常出现积水问题(见图3),加大了基坑施工安全风险。
图3 基坑存在积水问题Fig.3 Water Accumulation Problem in Foundation Pit
本基坑工程支护桩采用长螺旋桩机施工成孔,该类桩机高度超过30 m。在桩机拆卸主塔架过程中,主塔离地面约4 m时,前液压腿土层突然下沉,导致桩机主架失控加速坠地,桩机塔架螺丝断裂,前液压腿损坏(见图4),产生较大震动,造成周边群众巨大恐慌,引起相关媒体关注,造成较大的社会不良影响。针对该情况,主管部门依法责令该工程停工整改,并严格采取了相关执法监督措施。
图4 长螺旋桩机倒地损坏Fig.4 The Long Screw Pile Machine Fell to the Ground and Damaged
本工程基坑施工过程中,大型机械移动、工程车辆出入、土方开挖均是容易产生施工扬尘的重点环节,目前国家高度重视大气污染防治工作,施工扬尘对周边群众的生活健康也产生较大影响。在施工过程中施工单位未能常态化落实施工扬尘防控措施,也受到了居民的投诉反映。
深基坑施工过程不可避免地会对周边产生噪声、振动、扬尘等扰民问题[6]。本基坑工程桩机施工过程产生的振动及地面下沉现象导致周边群众反映强烈,对基坑工程的安全性提出了质疑,且问题反复出现,甚至出现桩机失控倒地等突出安全问题。人民群众对施工企业安全管理能力产生了质疑,导致施工企业在后续施工中失去群众基础,有关维修赔偿引发的纠纷问题更加突出。群众甚至表示出要求工地停止施工的强烈意愿,多次出现群体信访事件,这对有序进行施工作业产生严重不利影响。
本深基坑工程安全专项方案按要求进行了审批论证,建设、设计等单位也充分考虑了场地的地质条件、周边建筑等因素,但仍然出现了上述众多问题,其原因主要有以下几个方面:
⑴专项方案对支护结构的施工过程可能造成的地质影响考虑不充分,重视程度不足,未提前采取有效预防措施。本工程支护结构采用的三轴搅拌桩、长螺旋桩施工对砂土层扰动较大,钻孔过程中形成泄水通道,造成水和砂流失引起地面下沉,导致周边建筑物出现沉降及裂缝。
⑵明挖基坑水位控制难度大。明挖基坑降水、截水或防排水不当易导致坑内外水位差大于坑底土体的浮密度,从而产生坑底管涌、突涌现象,处理不当会直接威胁到基坑安全[7-8]。该基坑工程设计采用回灌技术,在实际施工操作中存在较大的困难,水位很难控制。
⑶安全专项方案交底、技术交底未起到应有效果。基坑工程施工前施工单位技术负责人未对工程项目负责人、技术负责人进行深基坑专项交底,方案编制人、技术负责人对现场管理人员交底不到位,管理人员对现场实际操作人员,特别是桩机分包单位的具体操作人员交底不到位,施工人员存在着习惯性不安全行为[9]。
⑷对桩机振动影响分析不足。虽然本基坑工程未使用锤击振动桩机,但基坑内同时存在多台桩机作业,会出现振动迭加现象,土体中易出现塑性振动区,离基坑边越近,危害越大[10]。且三轴搅拌桩机、长螺旋桩机自重大,移动过程均会出现间歇性的振动,周边为年限较久的多层建筑,对振动反应敏感,容易出现开裂。
⑸基坑变形监测未能及时真实反映实际变形情况。建设单位委托了相关机构对基坑进行了第三方监测,从周边建筑物及道路位移-时间变化曲线(见图5)可知,周边建筑物及道路位移变形量小,未能反映出既有房屋周边开裂的实际情况。监测点位布置不当,一些变形较大的关键观测位置未设置监测点,监测数据获取依然靠全站仪等传统仪器,未能自动采集,导致监测效果较差。
图5 周边建筑物及道路位移-时间变化曲线Fig.5 Displacement-Time Curve of Surrounding Buildings and Roads
⑹ 对新形势下人民群众信访问题重视程度不足,处置缺乏经验。未能充分认识到人民群众信访问题对工程管理目标实现的影响,建设、施工单位在面对群众信访问题时往往各执己见,从各方利益出发,较难形成统一处理意见,导致矛盾激化,缺乏合理处理投诉问题的经验。
⑴当深基坑周边存在既有建筑时,要充分考虑各个施工环节基坑支护结构位移变形、机械振动的影响,专项方案要提出预防工程桩、支护桩施工导致周边开裂变形的预防和处理措施。
⑵开工前应提前委托具有资质的相关单位对周边建筑做好房屋安全鉴定,保留好影像资料并履行公证手续,为安全状态判断和后续可能出现的纠纷处理提供证明。
⑶深基坑工程要严格按照相关规定,在施工前做好方案论证交底、安全技术交底、初始监测数据测量等工作,施工过程中要做好第三方监测、检查、分段验收等工作,对基坑工程做到精细化管理。
⑷深基坑监测宜采用实时动态监测。采用能实现数据自动采集、自动预警的信息化监测平台非常有必要,能提高应急处置能力。
⑸参建单位在项目前期筹划、施工组织及专项方案设计中,要充分考虑到群众的信访问题是影响项目推进的重要方面,要进一步提高对周边群众信访问题处理的重视程度和敏感性,应提前做好预案。
⑹周边有既有建筑的基坑工程事关城市建设安全和城市安全韧性2 大课题,企业应牢固树立安全发展理念,坚持以人民为中心的思想,切实做好基坑施工全过程安全管理。