基坑工程施工安全技术.pdf

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1、宋建学郑州大学土木工程学院基坑工程施工安全技术16:282/114教师简介宋建学(1967.10-)，男，河南省洛阳市人，博士，教授住房和城乡建设部防灾中心专家委员会委员国际智能基础设施安全监测学会会员中国建筑学会基坑工程专业委员会理事河南省安全生产专家委员会专家河南省教育厅学术技术带头人河南省土木建筑学会地基处理与深基坑工程学会理事郑州市科技领军人才郑州市危大工程安全专家组专家国家注册（一级）工程安全评价师国家注册安全工程师13633843010 16:283/114提醒1 请将手机调整为静音2 请不要在教室内长时间接打电话16:284/114主要内容1 周边环境调查及风险识别2 基坑降水及

2、其环境效应控制3 支护结构施工安全4 土方开挖施工安全5 基坑安全监测6 典型事故案例分析16:285/1141 周边环境调查及风险识别16:286/114基坑工程安全包括基坑本体安全和周边岩土环境安全基坑本体安全：支护体系安全周边岩土环境安全：周边建筑、地上和地下市政管线、道路、普铁、高铁、河道临近其他工程开挖基坑，事实上就是在挖其他工程的墙脚基坑工程事小，挖断军用光缆事大！千万别闯祸！1 周边环境调查及风险识别16:287/1141 周边环境调查及风险识别基坑工程环境调查，包括1 基坑周边地形、地貌2 基坑与周边相对标高，汇水面积3 拟开挖范围内曾经的回填土分布4 相邻建筑曾经的基坑范围（

3、事关本基坑土钉、锚杆承载力，基坑渗漏水）5 周边市政管线的空间位置、质量现状6 正在施工的相邻基坑设计（支护形式、出土通道）16:288/1141 周边环境调查及风险识别20111125杭州五洲国际广场基坑塌陷20141114郑州太康路新田项目基坑坍塌16:289/114基坑相邻工程哪一个风险最大？16:2810/1141 周边环境调查及风险识别16:2811/114基坑相邻管线哪一种风险最大？16:2812/114认识超高层高层多层烟囱、水塔高柔结构建筑管线柔性管线刚性管线供水排水污水16:2813/1142 基坑降水及其环境效应控制16:2814/1142 基坑降水及其环境效应控制按照赋存

4、条件，地下水分为：上层滞水、潜水、承压水按照渗透性，岩土体可划分为透水层和不透水层一般情况下，土的渗透系数K值小于10-6cm/s就是不透水层不透水层的典型代表：微风化岩石、黏土、粉质黏土常用的降水方式：积水明排、轻型井点、管井16:2815/1142 基坑降水及其环境效应控制基坑降水的安全风险1 未能将地下水降低到开挖面以下，影响土方开挖2 坑内外水头差，基坑涌水3 地下水位降低导致周边土体压缩、地面及各类工程结构物沉降和破坏抽排地下水影响范围的确定因素：土体类型、地下水赋存条件16:2816/11416/114Zhengzhou University武汉市：抽水含砂量小于1/1000001

5、6:2817/1142 基坑降水及其环境效应控制16:2818/1142 基坑降水及其环境效应控制降水失败16:2819/1142 基坑降水及其环境效应控制16:2820/1142 基坑降水及其环境效应控制16:2821/1142 基坑降水及其环境效应控制工程录像-20110926郑州地铁2号线广播台站基坑管涌电影采集-2004 国家大剧院16:2822/11422J.X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院16:2823/11423J.X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院地下水不同的赋存条件，承压水形成原因16:2824/11424J.

6、X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院基坑降水效果差，为什么？16:2825/11425J.X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院横断面中的黑色土层为黏性土，竖向几乎不透水16:2826/11426J.X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院第1种井是正常的降水井，一井一泵，24h365d 抽水第2种井是疏干井，又叫渗井，井管中不放抽水泵，仅放透水材料（如中粗砂、碎石）。其作用是让上层水流到下层，以便放在深处的泵将水抽走。本图中有一错误16:2827/11427J.X.SONG,Construction Safe

7、ty中国国家大剧院降水漏斗区（图中浅色区域）“大剧院一带将形成一个5km范围的降水漏斗”降水漏斗范围内地下水位降低，导致周边土体压缩，从而地面及各类工程结构物沉降，甚至开裂、破坏16:2828/11428J.X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院落底式止水帷幕和基坑底面不透水层共同形成全封闭挡水体系，切断基坑内外水利联系。从理论上说，在坑内降水，不会引起周边地下水位下降，也就避免了邻近地面、建筑物沉降工程上可行吗？16:2829/11429J.X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院但基坑内外存在巨大的水头差（本例中29m），将在基坑底产生

8、强大的水压力，使基坑处于突涌破坏的重大风险中。突涌可以在几分钟内摧毁一个基坑突涌指承压水对基坑底作用的渗流破坏。当基坑开挖减小了承压水顶板不透水层厚度。当剩余厚度不足时，承压顶穿基坑底板，便发生突涌16:2830/11430J.X.SONG,Construction Safety中国国家大剧院减压井是第3种类型井。井管中放抽水泵，但平时并不启动。根据监测，当止水帷幕外侧水位升高，水头差有可能造成基坑突涌时才启动。本图中有一个错误小结：3种类型的水，3种类型的井，2种土16:2831/11416:2832/11416:2833/11416:2834/11416:2835/11416:2836/1

9、14认识就对周边影响来说：基坑开挖风险降水风险建筑工程风险管线泄漏风险（二次灾害）16:2837/1143 基坑支护结构施工安全16:2838/114根据岩土工程条件、水文地质条件、周边环境条件、基坑开挖深度等因素，基坑支护设计的目标是：安全可靠，经济合理。常用的基坑支护形式主要有1 放坡2 土钉墙和复合土钉墙3 桩锚（桩撑）4 地下连续墙3 基坑支护结构施工安全16:2839/1141 放坡3 基坑支护结构施工安全2014 省道323放坡开挖事故的主要原因（1）土质类型不适合放坡（2）坡比不满足设计要求（3）坡顶、坡面排水不畅16:2840/114基坑工程实例郑州市轨道交通1号线体育中心站基

10、坑-三级放坡基坑周边空旷北方地区扬尘防控越来越严格，每年将近4个月无法施工。放坡土方开挖、外运、回运综合造价未必比支护体系更节省16:2841/1142 土钉支护3 基坑支护结构施工安全土钉支护应用最广泛，占河南省基坑总量约80%，破坏类型多样1990年代，每次暴雨过后，土钉支护基坑坍塌数十个！事故主要原因（1）超挖：上排土钉施工完成后72h方可开挖下层土方（JGJ311-2013）（2）坡比不满足设计要求（至少1:0.2）（3）坡顶坡面排水不畅（4）坡顶超载：20kPa(JGJ120-2012)（5）砂土层中未及时喷护16:2842/114土钉墙支护原理无地下水，且开挖深度12m以内土钉与锚

11、杆对比16:2843/114土钉筋体及对中支架喷射混凝土面层16:2844/114事故案例2015 某剧院家属楼基坑2008 洛阳重工沉井基坑2011 湾基坑事故视频：施工安全技术-视频-基坑-土钉墙未及时喷护导致坍塌16:2845/114坡顶超载：塔吊、堆土、钢筋加工区土方车辆、混凝土搅拌运输车16:2846/114土钉墙支护：本图中有三处严重风险16:2847/1143-1 桩锚支护3 基坑支护结构施工安全视频（1）桩锚支护结构整体倾覆（2）20190607南宁市基坑坍塌（3）20180901济南桩锚支护坍塌16:2848/114桩锚支护原理土钉与锚杆对比16:2849/1143-1 桩锚

12、支护3 基坑支护结构施工安全事故主要原因（1）设计原因：桩的嵌固深度不足、锚杆长度不足（滑裂面以内）（2）砂土层中锚杆成孔，反复塌孔造成邻近地面下降（3）超挖16:2850/11450/114Zhengzhou University锚杆根部引发地表裂缝16:2851/114开挖深度大，锚杆可越红线时采用桩锚支护桩锚支护设有自由段的锚杆（索）16:2852/1143-1 桩锚支护3 基坑支护结构施工安全砂土层中锚杆成孔（1）套管跟进（2）旋喷锚杆视频-施工技术-岩土工程-锚杆-旋喷锚杆施工套管跟进视频-施工技术-岩土工程-锚杆-保定套管跟进作业16:2853/114开挖深度大，支护结构不许越红线

13、时-桩撑支护工程实例：2008郑州会展宾馆逆作法16:2854/1143-2 桩撑支护3 基坑支护结构施工安全事故主要原因（1）设计原因：桩的嵌固深度不足、支撑强度刚度不足（2）钢支撑预加轴力衰减、脱落（3）基坑隆起引发内支撑“平面外”破坏16:2855/11413、施工人员安全意识、安全教育学习不够施工安全技术-视频-基坑-20110412上海一二八纪念路基坑坍塌16:2856/114桩的嵌固深度不够16:2857/1143-2 桩撑支护3 基坑支护结构施工安全16:2858/114围护结构侵限及控制手段16:2859/11459/114Zhengzhou University8/27/20

14、21 4:28 PM成桩方式及适用条件泥浆护壁正循环黏性土、粉砂、细沙、中砂、粗砂、含少量砾石、卵石（含量少于 20%）的土、软岩反循环黏性土、砂类土、粗砂、含少量砾石、卵石（含量少于 20%，粒径小于钻杆内径 2/3）的土旋挖钻黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层成桩方式及适用条件16:2860/11460/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PMPHP泥浆PHP泥浆又称聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆，是通过在采用膨润土作为原料的基浆中加入 PHP 胶体制成的。该泥浆具有如下特点：1、触变性好2、比重轻，低固相3、粘度高4、成孔后泥皮薄5、失水量小6

15、、不分散7、经济16:2861/11461/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PMPHP泥浆制作材料PHP 泥浆的制作材料主要为膨润土、聚丙烯酰胺(PAM)、纯碱(NaCO3)和NaOH。膨润土：钠质膨润土泥皮薄、稳定性好、造浆率高(1t膨润土可造1216m3泥浆)。钙质膨润土较钠质膨润土性能稍差，但其价格相对低廉，选择适当的配比也能较好的满足工程需要。纯碱(NaCO3)：NaCO3 的主要作用是增大泥浆pH值，通常纯碱的添加可将泥浆pH值提高到10以上，有利于添加 PHP 时泥浆粘度的提高。聚丙烯酰胺(PAM)：PAM的突出功能是使泥浆具有触变性，保

16、持不分散、低固相、高粘度的性能。其掺用量为泥浆体积的 0.003%16:2862/114预加轴力讨论视频-工程监测技术-设备-支撑轴力计-合理预加力试验16:2863/11463/114Zhengzhou University63/30郑州大学试验研究郑州大学试验研究发现，具有与实例工程相近工程地质条件及相同支护形式的基坑工程，钢管内支撑合理预加轴力为0.20.3倍的设计轴力。结合本工程具体条件，第2道钢管内支撑的合理预加轴力为500750kN，第4道钢管内支撑的合理预加轴力为660990kN。16:2864/114内支撑安装、拆除过程中的相互影响16:2865/1144 地下连续墙3 基坑支

17、护结构施工安全所有支护形式中最安全，即可止水，又可挡墙根据2014年研究成果钻孔桩+止水帷幕+内支撑形式的综合支护单价为5277.91元/m2地下连续墙+内支撑支护形式的综合支护单价为10027.72元/m216:2866/114导墙施工地下连续墙施工地下连续墙成品地下连续墙开挖深度大，地质条件差，挡土、防水-地下连续墙16:2867/11467/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM地下连续墙16:2868/11468/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM地下连续墙16:2869/1144 土方开挖施工安全

18、16:2870/1144 土方开挖施工安全16:2871/114土方开挖将引起1 基坑底面卸载，导致基坑隆起2 基坑侧壁土压力失衡，引发外侧主动土压力，内部被动土压力，引起基坑周边地面变形土方开挖原则视频：工程监测技术-视频-lecture3-soil pressure16:2872/1144 土方开挖施工安全16:2873/114土方开挖原则是“先撑后挖”，但事实上却难以实现！可操作的原则1 预留土墩2 分部、分层、对称、限时（钢管内支撑多长时间可以架设完成？）3 出土坡道适当坡比4 基坑出土坡道“收口”部位往往是“抢工”的高风险节点土方开挖原则16:2874/114建筑深基坑工程施工安全技

19、术规程JGJ311-20138.1.6 挖土机械、运输车辆等直接进入基坑进行施工作业时，应采取保证坡道稳定的措施，坡道坡度不宜大于1：8，坡道的宽度应满足车辆行驶的安全要求。出土坡道设置及收坡16:2875/1144 土方开挖施工安全2017年11月22日，郑州新郑市物流园区在电缆沟槽施工期间发生坍塌，造成3人死亡坍塌处沟槽原开挖宽度约2.6m，开挖深度约3.4m，沟槽坍塌一侧坡顶存在0-1m不等厚度的开挖期间堆土。沟槽坍塌区段长度约9m，坍塌后最宽处达5.5m，16:2876/11416:2877/11416:2878/114认识土方开挖最大风险：1 回填土中开挖2 边坡堆土（重载车辆）3

20、超挖视频：施工安全技术-视频-1基坑-机械设备超载引起坍塌16:2879/1145 基坑安全监测16:2880/11480/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM建筑基坑工程监测技术标准建筑基坑工程监测技术标准(GB50497-2019)16:2881/11481/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM项目检测监测目的验收安全评价标准预定标准基准值方法一次性连续或周期性结论是/否概率性工程检测与工程监测16:2882/11482/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM为

21、什么要作基坑监测？凭什么？为什么要作基坑监测？凭什么？技术依据技术依据16:2883/11483/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM为什么要作基坑监测？凭什么？为什么要作基坑监测？凭什么？法律依据法律依据监测标准中的强制性条文16:2884/11484/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM3 3 标准体系标准体系UDCUDCabbr.Universal Decimal Classification abbr.Universal Decimal Classification 国际十进分类法国际十进分类法规范

22、规范codecode规程规程specificationspecification 标准标准standardstandard国家标准国家标准GB GB/TGB GB/T行业标准行业标准-团体标准团体标准JGJJGJ地方标准地方标准DBJ41DBJ41-16:2885/11485/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM监测单位与人员监测单位与人员施工安全技术施工安全技术-基坑基坑-杭州地铁事故录像杭州地铁事故录像具备相应能力的第三方具备相应资格的人员监测单位是否对基坑坍塌负有责任？16:2886/11486/114Zhengzhou University8

23、/27/2021 4:28 PM16:2887/11487/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM新老规范对照新老规范对照16:2888/11488/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:2889/11489/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM5 5 新老规范对照新老规范对照16:2890/11490/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:2891/11491/114Zhengzhou University8/2

24、7/2021 4:28 PM5 5 新老规范对照新老规范对照16:2892/11492/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:2893/11493/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM5 5 新老规范对照新老规范对照16:2894/11494/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM5 5 标准有关章节标准有关章节第第1 1、2 2、3 3、8 8、9 9章章16:2895/11495/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 P

25、M重要条文讨论重要条文讨论16:2896/11496/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:2897/11497/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:2898/11498/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:2899/11499/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28100/114100/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28101/114101

26、/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28102/114102/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28103/114103/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28104/114104/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28105/114105/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28106/114106/114Zhengzhou Univer

27、sity8/27/2021 4:28 PM16:28107/114107/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PMGB50007建筑地基基础设计规范16:28108/114108/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28109/114109/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28110/114110/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28111/114111/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28112/114112/114Zhengzhou University8/27/2021 4:28 PM16:28113/114工程实践是大树，我们和它一起成长16:28114/114谢谢！