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防范基坑坍塌事故的若干问题探讨

2015-11-21蔡卫东

安阳工学院学报 2015年4期
关键词:施工单位基坑荷载

蔡卫东

(郑州市市政工程总公司,郑州450007)

0 引言

根据国家统计局统计公报,自2009年至2014年房屋施工面积及房屋新开工面积示于图1。从图1可以看出,2009年至2014年房屋施工面积呈现逐年递增情况,2010年至2014年的房屋新开工面积均在16亿平方米以上,表明我国的房屋建设规模仍然是很巨大的。在这种形势下,房屋基坑工程,以及城镇市政管线、地铁建设城市轨道交通等基坑工程,相携增长,但是,基坑工程质量安全问题伴随而生。

根据国家住房和城乡建设部近年来的房屋市政工程生产安全事故情况通报,建设工程质量安全事故屡治不止,坍塌事故发生起数、发生比例仅次于高处坠落事故。从事故类型来看,2014年前三季度发生的16起较大事故均为坍塌事故,其中基坑、沟槽坍塌事故发生比例位列第二,住房和城乡建设部认为需加大该类工程质量安全监管力度。

基坑坍塌事故,可导致人员和财产的重大损失,造成极为恶劣的社会影响。本文结合涉及基坑工程质量安全的基坑开挖支护方案编制、专家论证审查、动态施工、土方超挖、混凝土面层厚度、支撑体系、预应力施加、排水、监测、应急预案、违法违规等若干问题进行了探讨。

1 防范基坑坍塌事故的若干问题探讨

1.1 基坑开挖支护方案编制问题

住房和城乡建设部发布的《危险性较大的分部分项工程安全管理办法(建质〔2009〕87号)》规定[1],施工单位应当就开挖深度超过3m(含3m)或虽未超过3m但地质条件和周边环境复杂的基坑(槽)支护、降水工程,以及开挖深度超过3m(含3m)的基坑(槽)的土方开挖工程等,在施工前编制专项方案;就开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程,开挖深度虽未超过5m,但地质条件、周围环境和地下管线复杂,或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程等,除在施工前编制专项方案外,还应组织专家对专项方案进行论证。

基坑开挖支护设计方案应结合基坑周边环境条件、地勘报告、施工单位资质能力、现行规范及政策等,按建质〔2009〕87号规定编制,按修改意见补充完善并由相关单位审定方可组织实施。

由于基坑开挖支护方案或未编制或未补充完善或不严格遵照实施;方案编制、审定程序违反规定;方案不经施工单位技术、安全、质量等部门的专业技术人员进行审核,不经技术负责人签字;由安全意识薄弱的监理单位总监签字后等擅自实施的基坑工程,使得开挖支护事故甚至坍塌事故屡有发生。

1.2 专家论证审查问题

建质〔2009〕87号规定了深基坑开挖支护方案专家论证审查范围。专家应就专项方案内容是否完整、可行,专项方案计算书和验算依据是否符合有关标准规范,安全施工的基本条件是否满足现场实际情况等主要内容进行论证,提出论证意见。施工单位应根据论证意见修改完善深基坑开挖支护方案,并经相关建设主体单位审定方可组织实施。若论证后需做重大修改的,施工单位应当按照论证意见修改,再次组织专家进行论证。

施工单位或就专家意见不认真修改,或不严格遵照按专家意见修改完善的深基坑开挖支护方案,例如在土方开挖部位未按方案要求放坡,亦未采取其他补强措施;开挖阶段施工现场在坡顶堆有砂子、砖、搅拌机、塔吊部件等荷载;砂浆搅拌机运行和工程车辆运输带来的震动荷载影响等,由此引发深基坑坍塌事故工程案例也有报道。

基坑开挖支护方案的编制、论证、审定、实施等程序,建质〔2009〕87号已作规定。因往往无有关部门监督,提交专家论证的方案是未经施工单位技术部门组织本单位施工技术、安全、质量等部门的专业技术人员进行审核及施工单位技术负责人签字的,或流于形式;按专家意见修改完善的方案,未经建设、施工、监理等主体单位有关技术或管理负责人审定。建议就基坑开挖支护方案的编制、论证、审定、实施等程序,有关监督管理部门进行全程跟踪,使付诸实施的基坑开挖支护方案切实符合规定,并严格按方案实施施工。

1.3 动态施工问题

当开挖过程中发现地质情况与地勘报告不符时,或拟实施的方案因施工场地的拆迁问题被延误,工程水文条件发生变化等,使基坑开挖支护设计条件发生了变化,应通知地勘单位补勘,支护设计单位变更设计,施工单位再行调整施工方案后开挖支护。即应实行动态施工——因设计条件变化所致动态设计变更的设计方案或监测数据要求对基坑开挖支护某工序、环节、工艺等针对性调整等,当既定施工方案调整后再行施工,而非自作主张自行处理了事,以免基坑事故的发生。

基坑开挖支护的设计、施工和监测等工作,相互牵制与相互影响,存在约束力极强的动态调整关系,动态施工受制于动态设计、监测结论。

1.4 超挖问题

基坑开挖的土层深度,应结合支护高度等要求制定,在机械开挖距土层深度底200mm高度应预留由人工开挖;若存在较厚的砂土层,应结合现场条件尽量放缓开挖坡度,做到随挖随支,在方案中明确单次开挖深度及土墩预留位置;开挖面以上的支护措施应达到设计要求各种不遵照基坑开挖支护方案所致的超挖状况的存在,都造成基坑事故的隐患,可能使局部土方坍塌甚至周边建构筑物、地下管线等形成坍塌或严重受损。

对因超挖引起的基坑局部塌方部位,应及时采取支护加强措施,并对其他区域支护措施适当加强,严格控制坡顶荷载,以求规避导致基坑开挖支护质量安全隐患的存在。

超挖问题,反映出施工单位不按方案实施、施工工序错乱、施工工艺要求不达标以及监理不到位等系列问题,应切实按经过技术交底的基坑支护施工方案正常作业。

1.5 基坑开挖支护工序及工艺等问题

基坑开挖时支护施工工序错乱、施工工艺要求不达标,例如锚杆预应力张拉不到位、混凝土面层厚度不够、砂层开挖时支护措施滞后、开挖深度范围内存在粉砂层且其层位和厚度变化较大时未根据现场条件控制分层开挖深度并及时挂网喷射混凝土、施工工序颠倒导致的土体超挖等,改变了基坑支护设计工况,使支护结构受力状况超过设计状态,导致基坑开挖支护质量安全隐患或坍塌事故的发生。

“分层分段开挖,分层分段支护”为基坑开挖支护的基本原则,施工工艺符合技术要求,监测数据符合指标要求,基此明确、细化于基坑开挖支护方案,严格按方案实施以杜绝基坑开挖支护工序及工艺等问题。

1.6 堆载问题

基坑侧边一定范围,按设计已限定了最大荷载,但由于城市管理要求等原因,如出土车辆限行,或因施工场地狭窄,坑边堆料超限,使基坑侧边荷载超过设计荷载,还可使监测设施埋压、破损导致监测工作无法正常进行,尤其在支护结构未达到设计强度时在设计预计的滑裂面区域堆载,造成基坑质量安全隐患或坍塌事故的发生。

基坑设计荷载包括土压力、水压力及地面上的附加荷载。附加荷载包括基坑周边施工材料和机械设备、邻近既有建筑、周边道路车辆等荷载。对基坑周边土方运输车等重型车辆、土方堆置等荷载应做必要的复核或基坑周边实施严格的荷载限制;附加荷载应按实际作用取值,若小于20kPa,宜取为[2]20kPa的均布荷载。

附加荷载的实际作用取值,若存在周边道路车辆等荷载,尚应充分考虑道路车辆动荷载;基于城市管理要求等原因,应合理考虑土方堆载等。附加荷载取值偏小,可影响支护结构的内力状态,降低安全储备。客观且如实地计取地面附加荷载,益于施工现场平面布置,利于支护结构处于安全状态,利于基坑开挖支护施工的安全。

1.7 降排水问题

根据工程水文地质条件,需要采用降水措施时,必须制定与基坑开挖支护方案密切相关的降水方案。降水方案是否可行、实施妥否,严重影响基坑工程质量安全、工期安排、周边环境使用状态。因降水所致的土层、地基变形过大,可导致建(构)筑物的裂缝、倾斜、门窗启闭障碍、局部或整体坍塌,地下管线渗漏、燃气泄漏等进一步诱发的市政道路塌坑(洞)、基坑坍塌、爆炸等灾害。降水方案应与基坑开挖支护方案一并审查、修订、审定、实施。

降水方案的一个重要方面,是基坑周边的排水组织。基坑周边水源包括地表水、管道自来水、管道雨水及污水等,其中地表水、基坑降水后的排水等已经设计网络排至市政排水网络或沟渠,自来水、雨水及污水管道等因运行多年老化失护产生的渗漏,则应采取迁改、密切监测等妥善保护措施,以免造成基坑事故隐患。

基坑坍塌事故有相当比例是因污水管道破损发生的。污水管道突然爆裂致渗漏,或污水管道能力不足以承受过量雨水乃至爆管渗漏;或基坑受影响区域内污水管道长期渗漏严重,土体长期浸泡,使土体稳定性受到破坏;或基坑受影响区域内不明水管漏水现象,未做到及时发现、处理;或废弃管线没有采取封堵措施;等等。

全面、详细地调查基坑受影响区域内地下管线的位置、使用状态、渗漏情况、市政排水管线实际排水效果,以及管线土体塌空情况、土体含水量等,是进一步采取迁改、原位保护等保护措施及监测措施的根本,是基坑降水及暴雨条件下的雨水外排的保障,基坑质量安全的保证。

1.8 周边建(构)筑物保护问题

基坑周边邻近建(构)筑物,受基坑开挖支护施工的影响,会导致地基基础不均匀沉降、倾斜度变大,墙体、梁、柱等构件裂缝,散水与建筑主体裂缝变大、脱离,门窗启闭困难,结构耐久性能、抗震性能劣化,各局部建筑构造破损,建筑局部或整体坍塌等事故的发生。

基坑周边邻近建(构)筑物,是基坑开挖支护施工保护的重要内容,其荷载取值合理与否,严重影响基坑工程的经济与安全。慎重选择满足相邻建筑物质量安全要求的基坑支护参数以计算复核,或采取扩大支护保护范围,或对建筑物地基采取加固措施,以切实保证周边建(构)筑物的安全。

对基坑周边邻近建(构)筑物荷载合理取值,基坑开挖支护施工前的邻近建(构)筑物裂缝、倾斜度、地基基础等质量状况的取证、评估、监测,益于周边邻近建(构)筑物的保护和质量安全保障,利于事故发生后的相关周边邻近建(构)筑物的质量安全纠纷处理。

1.9 监测问题

为了保证基坑安全,必须制定全面、合理、可行的监测方案。基坑周边一定范围,涉及的工业与民用建(构)筑物、市政道路桥涵、市政管道、市政管线、地铁隧道、高压电线路等,应针对各周边条件风险特点及安全要求,按现行规范及设计、施工等文件制定监测方案,并同时与基坑开挖支护方案提交专家审查。

监测设施在开挖、支护、车辆运输等过程中应妥善保护,避免破损,造成监测障碍,影响监测效果,导致事故隐患的存在。在实际工程中,有因城市运输车辆限行、出土外运不畅,导致施工现场堆土成山使监测设施被占埋;因土方开挖、运输车辆碾压等使监测设施损坏的,从而导致无法按监测方案实施使监测数据不全;未按规定向建设、施工单位通报监测结论;监测方案未报建设、施工单位技术负责人审核、审批便进场监测;监测人员责任心不强,质量安全意识薄弱,监测内容与监测方案不符,监测数据不全甚至伪造数据等,造成基坑质量安全隐患,甚至坍塌事故发生。

监测方案必须符合现行规范并结合设计、施工等文件制定,并同时与基坑开挖支护方案提交专家审查;注重培养监测人员责任心、质量安全意识;严格按方案实施监测工作;及时与基坑设计、施工、监理等单位进行监测信息交流,研判基坑工程质量安全状态,提出设计、施工的动态修正建议,补充完善监测方案。

1.1 0违法违规问题

种种违法违规行为存在于当前的建设市场。建设单位未按规定办理招投标手续,未与施工、监理单位签订合同,未取得施工许可证擅自开工建设等。施工单位出借资质证书,由自然人以公司名义承揽工程;总包、分包单位现场实际负责人不具备相应资格;总包、分包、监理单位合同约定的项目负责人均未到岗履职,现场管理失控,未能及时发现并排除隐患;专业分包单位违法将工程分包给个人;违法分包,将劳务作业分包给无资质自然人承揽;劳务分包单位超越本单位资质范围违规允许个人以企业名义承揽工程;未按规定配备项目管理人员;危险源未辨识,现场管理不到位等。监理单位伪造部分监理记录,现场监理不到位等。

从住房城乡建设部通报的基坑坍塌事故发生的原因来看,基坑工程建设各主体等单位存在的种种违法违规行为,已形成了基坑工程安全的重要风险,严格履行国家和地方有关政策法规与否是当前建设市场面临的重要问题。

1.1 1应急预案问题

发现基坑开挖支护施工现场重大事故隐患后,对事故征兆意识差、采取措施不及时,未立即暂时停止施工和撤出作业人员等,导致基坑开挖支护事故甚至伴随重大人员伤亡、周边建(构)筑物坍塌、市政管线严重破损泄露等重大事故的发生。

基坑工程质量安全事故应急预案,应按照现行规范结合设计、施工、监测等文件及工程事故、影响周边环境事故类别等制定,衔接与建设单位、建设行业主管部门发布的应急预案,包括事故现场处置方案的制定;基于应急预案的演练情况,针对发现的问题补充完善应急预案,以便危险源失控时使用应急预案及时处置。

2 工程案例

青岛市某工程为框剪结构,建筑面积7万平方米,总投资额约4.5亿元人民币,在该工程正在进行地下局部负三、四层施工时发生基坑坍塌事故,工程现场南侧市政路面局部塌陷,公交车电线杆坠入基坑,事故现场图片[3]见图2。

调查认定事故的原因[4]为施工单位未严格按照基坑开挖支护设计方案实施,施工工序颠倒,土方超挖,个别锚杆预应力张拉不到位,市政管道漏水未及时发现处理。

建设单位因未定期组织监理、施工等相关单位对施工现场进行安全检查;施工单位因未根据不同施工阶段和周围环境及季节、气候的变化,在施工现场采取相应的安全施工措施,履行安全管理职责不到位,安全制度不落实,安全管理人员未认真履行职责,施工现场管理混乱;监理单位因履行监理职责不到位,对施工单位落实安全生产法律、法规及安全规范等情况督促检查力度不够,未对深基坑易发事故的危险源进行重点监督和检查;监测单位因履行监测职责不到位,未及时将监测报告通报给建设、施工单位,未有效设置监测点;造成基坑安全隐患的存在。青岛市建设行业主管部门分别给予了建设、施工、监理及检测单位行政处罚或建议处理。

3 结语

事发的基坑坍塌事故几乎均由于各主体等单位违法违规问题的存在,引发了技术走样——现行规范的违反,因此,各主体等单位首先必须严格遵守管理法规——避免违法违规问题的存在,维护建设市场的正常运行;其次,必须严格执行现行规范——避免技术走样,提高现行规范技术水平,保证基坑开挖支护工程质量安全;即符合基坑开挖支护工程的正常设计、正常施工等条件。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.危险性较大的分部分项工程安全管理办法(建质〔2009〕87号)[A].2009(05)13.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.复合土钉墙基坑支护技术规范:GB 50739-2011[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[3]李敏,张霞.青岛当代广场大面积塌方致路断开发商:周末休班[EB/OL].(2013-12-15)[2015-03-15]http://qingdao.dzwww.com/xinwen/qingdaonews/201312/t20131215_9347299.htm.

[4]青岛市城乡建设委员会建筑工程管理局.关于对当代广场改造工程基坑坍塌事故调查处理情况的通报青建管质字〔2013〕77号[A].2013(12)19.

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