高層建筑中坑中坑的安全管理
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摘要：“坑中坑”在高層建筑基礎(chǔ)施工中普遍存在，作者通過對兩類有代表性“坑中坑”的具體分析，給出了相應(yīng)的支護(hù)方案及安全管理措施。
關(guān)鍵詞：坑中杭；磚胎模；內(nèi)支撐；鋼板樁
1項(xiàng)目及基坑概況
華強(qiáng)創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園四期（8）棟，位于深圳市光明新區(qū)東片區(qū)，總建筑面積為102270.61m2；設(shè)計(jì)有一層地下室（有人防功能），地下室建筑面積14808.56m2；地上由A、B、C三座塔樓組成，其中A座20層、B座17層（由外形對稱的東、西兩棟塔樓組成）、C座4層；本工程采用預(yù)制管樁基礎(chǔ)，A、B座采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，C座采用鋼結(jié)構(gòu)。我公司在樁基驗(yàn)收合格后進(jìn)場施工，為節(jié)省投資，建設(shè)單位在樁基施工前，已參照結(jié)構(gòu)施工圖紙進(jìn)行了基坑開挖，本工程±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高46.60，基坑頂部絕對標(biāo)高為45.50~47.00，基坑底部高程為41.30（相對標(biāo)高為-5.30），基坑深度介于4.20~5.70m之間，除基坑西邊因距小區(qū)道路較近，采用鋼筋混凝土灌注樁支護(hù)外，其它三面均采用放坡加土釘墻的形式進(jìn)行支護(hù)；在平面布局上，A座以及B座西塔靠近灌注樁支護(hù)的基坑一側(cè)，B座東塔及C座靠近土釘墻支護(hù)的基坑一側(cè)。A、B座三棟塔樓屬于高層建筑，每棟都設(shè)有4~5臺客梯及一臺消防梯于核心筒內(nèi)，在基坑土方開挖階段形成了三個(gè)較大的“坑中坑”，三棟塔樓基坑寬度和深度基本相同，僅長度上略有差異，此處以B座東塔樓基坑為例進(jìn)行具體的分析，本工程地下室底板底標(biāo)高為-5.40，東塔核心筒基坑長×寬×深約為11600×33800×3450（坑底相對標(biāo)高-8.85）。C座為四層鋼結(jié)構(gòu)，雖然也有電梯到地下室，但因布置分散，沒有形成大的深坑，對施工安全影響較小。但C座首層布置有餐飲服務(wù)用房，在離基坑邊坡約3.00m處設(shè)計(jì)了一個(gè)長×寬×深為3000×5000×3000的鋼筋混凝土隔油池。因該池的平面位置留邊坡較近，基坑開挖施工時(shí)如何確保大基坑邊坡的穩(wěn)定，是需要重點(diǎn)考慮的問題。
2開挖基坑的土質(zhì)情況
地勘資料顯示，樁基承臺深度范圍內(nèi)的土為第四系人工填土層（Qml）褐黃、灰褐，松散-稍密狀，主要由于粘性土不均勻含10%~15%的粗砂、角礫及碎石組成，回填時(shí)間3-7年不等。重度17.5kN/m3，凝聚力為10kPa，內(nèi)摩擦角為10°，且有地下水作用。因地下室面積達(dá)14800多平米，地勘報(bào)告可能無法真實(shí)反映每個(gè)點(diǎn)的土質(zhì)情況，在B座東塔核心筒開挖時(shí)，就發(fā)現(xiàn)土質(zhì)較差，在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需采取有針對性的措施。
3B座東塔核心簡“坑中坑”的支護(hù)方案要點(diǎn)
樁基承臺模板多采用磚胎模，它具有施工適應(yīng)性強(qiáng)、方便在磚胎模內(nèi)側(cè)做防水的優(yōu)點(diǎn)；磚胎模多采用灰砂磚砌筑，受力上與擋土墻相似，磚胎模砌筑完成后，外側(cè)面土要分層進(jìn)行回填夯實(shí)，受到主動土壓力的作用，在內(nèi)側(cè)要進(jìn)行粉刷，作為防的卷材鋪貼的基層?？紤]到施工時(shí)正逢雨季，受不利的環(huán)境因素影響時(shí)間較長，大量的工人在坑內(nèi)作業(yè)，確保磚胎模墻體的穩(wěn)定是施工安全的前提。參照李永鵬先生的《利用力學(xué)模型確定深大基礎(chǔ)磚胎模參數(shù)的方法》一文中的結(jié)論：“在滿足Kt>1.5（Kt為磚胎?？箖A覆安全系數(shù)）穩(wěn)定性的情況下，240mm厚的磚模理論砌筑高度700mm、370mm厚的磚模理論砌筑高度1000mm、500mm厚的磚模理論砌筑高度1400mm、1000mm厚的磚模理論砌筑高度2970mm”，對于B座東塔核心筒的磚胎模設(shè)計(jì)，決定采取以下技術(shù)保證措施。（1）墻厚采用500厚灰砂磚砌體（MU10灰砂磚，水泥砂漿M10），由于坑底土質(zhì)較差且有土下水的作用，磚胎模的基礎(chǔ)不能直接放在100厚的混凝土墊層上，須在墻墻下增設(shè)300厚的C20素混凝土基礎(chǔ)，寬度同上部墻厚。（2）在墻中合適位置增設(shè)一道500×300（寬×高）的鋼筋混凝土圈梁，由土力學(xué)知，擋土墻背后的土壓力呈線性分布，合力作用點(diǎn)在距墻下部1/3墻高處，結(jié)合對擋土墻加設(shè)內(nèi)支撐的措施，在該位置加設(shè)圈梁、并將圈梁作為橫向內(nèi)支撐的支點(diǎn)是個(gè)不錯(cuò)的選擇，實(shí)際操作時(shí)，還要考慮到型鋼支撐與承臺上表面鋼筋的位置關(guān)系，選定以控制型鋼支撐的上表面距承臺頂上部鋼筋下部50mm的位置較為合適。（3）加設(shè)四道25#工字鋼作為內(nèi)支撐，由于磚胎模長邊墻體較長，為達(dá)到更好的傳力效果，在型鋼端部2.50m處對稱加焊兩道12#槽鋼作為斜向支撐。具體做法是，在澆搗圈梁時(shí)，應(yīng)根椐內(nèi)支撐方案埋設(shè)鋼板作為固定型鋼端面的焊接結(jié)合面。
4C座地下室內(nèi)”坑中坑“支護(hù)方案要點(diǎn)
C座隔油池坑中坑平面尺寸并不算大，但開挖深度達(dá)到3.75m，考慮到磚胎模的墻厚后，距大基坑邊坡坡腳不到3.00m，實(shí)際上危險(xiǎn)性更大，經(jīng)分析、比較，決定采用鋼板樁支護(hù)方案。（1）該基坑內(nèi)磚胎模采用370厚灰砂磚砌筑（MU10灰砂磚，水泥砂漿M10）。（2）在磚胎模的外側(cè)100mm處，采用9.00m長的U型鋼板樁將隔油池基坑四面合圍住，并在距鋼板樁頂端1000mm處的四周加設(shè)H型圍檁300×300×10×15；采用相同材料在四個(gè)角對稱布置四根長2.80m角撐，并在平行基坑短邊方向的中間處加設(shè)一根對撐。（3）鋼板樁的施工流程為：場地平整→定位放線→鋼板樁機(jī)就位→插打鋼板樁→鋼圍檁施焊→角撐及對撐焊接→坑中土方開挖→混凝土墊層→磚胎模砌筑→內(nèi)墻面粉刷→防水卷材施工及防水保護(hù)層→底板及側(cè)壁鋼筋綁扎→支側(cè)壁內(nèi)模板→澆搗混凝土至地下室底板標(biāo)高→混凝土養(yǎng)護(hù)→撥出鋼板樁。
5“坑中坑”施工過程中的其它安全管理措施
（1）基坑開挖施工前，要對作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)、三級教育、安全交底，使作業(yè)人員清楚施工過程中有那些危險(xiǎn)源及防范措施。（2）無論是對原有的大基坑還是新開挖的“坑中坑”都要由專業(yè)的測量人員定期進(jìn)行的變形觀測、項(xiàng)目施工員、安全員每天現(xiàn)場巡查，若發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)，第一時(shí)間組織坑內(nèi)作業(yè)人員撤離，再查明產(chǎn)生異常的原因，并進(jìn)行加固處理。（3）土方開挖階段排水工作既是為作業(yè)人員提供作業(yè)面，也是防止基坑土方坍塌的必要措施，一般是先將各承臺的坑內(nèi)水匯集到基坑邊的集水井中，在集水井內(nèi)設(shè)置自動泵將水抽到坡頂?shù)慕厮疁蟽?nèi)通過沉淀池外排。（4）在進(jìn)行排水作業(yè)時(shí)，要求作業(yè)人員穿絕緣鞋、戴絕緣手套，開關(guān)箱內(nèi)的漏電保護(hù)器動作電流不應(yīng)大于15mA，額定漏電動作時(shí)間不應(yīng)大于0.1s，以防止工作人員觸電。（5）在進(jìn)行“坑中坑”的土方開挖時(shí)，要隨挖、隨外運(yùn)，嚴(yán)禁坡頂堆土。（6）在“坑中坑”形成后，坑邊要設(shè)置定型圍擋，夜晚要在圍擋上設(shè)置紅燈示警。（7）“坑中坑”內(nèi)，要設(shè)置方便工人上下工作梯，并作為危險(xiǎn)情況下的逃生通道。
6結(jié)束語
“坑中坑”的施工，在高層建筑基礎(chǔ)施工階段是普遍存在的，涉及的危險(xiǎn)源主要有土方坍塌、物體打擊、高處墜落、觸電等；本文主要對樁承臺基坑支護(hù)中的兩種典型情況進(jìn)行了分析、探討，并結(jié)合工程案例給出了簡單、適用支護(hù)方案，并闡明了基坑開挖過程中的常規(guī)性的安全管理措施。
參考文獻(xiàn)
[1]汪正榮.《建筑施工計(jì)算手冊》（第三版）.中國建筑工程出版社，2013.
[2]李永鵬.利用力學(xué)模型確定深大基磚胎模參數(shù)的方法.四川建筑，2012，32（2）：213-214.
[3]《建設(shè)工程安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)》（SJG-46-2018）.深圳市住房和建設(shè)局，2018.
作者：郭斌 單位：四川摩天集團(tuán)有限公司深圳分公司