基坑支护和模板工程基本知识.docx
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基坑支护和模板工程基本知识
基坑支护安全相关知识
一、编写依据：
1、《建设工程安全生产管理条例》
2、建筑基坑支护技术规程JGJ120-99
3、建筑施工安全检查标准JGJ59-99
3、湖北省基坑工程技术规程（DB42/159-2004）
4、武汉市建筑工程深基坑施工安全监督实施细则
坍塌：
坍塌事故是指物体在外力和重力的作用下，超过自身极限强度的破坏成因，结构稳定失衡塌落而造成物体高处坠落、物体打击、挤压伤害及窒息的事故。
这类事故因塌落物自重大，作用范围大，往往伤害人员多，后果严重，为重大或特大人身伤亡事故。
坍塌事故主要分为：
土方坍塌、模板坍塌、脚手架坍塌、拆除工程的坍塌、建筑物及构筑物的坍塌事故等五种类型。
前四种类型一般发生在施工作业中，而后一种一般发生在使用过程中。
二、概述：
随着高层建筑的大量兴建，建筑物的基础埋至深度也越来越深，在这个过程中，也发生许多基坑工程事故，其中尤以坍塌事故最为突出，据统计，基坑基槽施工、人工挖孔桩施工造成的坍塌事故在坍塌事故总数的65%，成为导致群死群伤的重大职业健康安全危害因素。
1、定义：
深基坑工程系指设有地下建（构）筑物或开挖深度超过5米（含5米）及虽未超过5米，但地质条件和周围环境复杂、地下水位在坑底以上的基坑（槽）并采用支护结构施工的工程。
深基坑工程包括：
工程勘察、支护设计、支护施工（喷锚、排桩、搅拌桩、内支撑等）、地下（表）水处理（排水、降水、止水等）、基坑监测、土方挖填等内容。
2、深基坑专项施工方案的分级管理：
施工企业组织编制的深基坑专项施工方案，应当报请具有相应级别的深基坑专家委员会按规定和程序依法进行论证、审查，并根据专家委员会出具的书面论证审查报告进行完善后，由施工企业技术负责人、项目总监理工程师签字认可。
经专家委员会认定，可不纳入深基坑工程管理的基坑工程，其专项施工方案应经过施工企业技术负责人审定、项目总监理工程师签字认可。
3、深基坑专项施工方案的内容：
1）、基坑侧壁选用的安全系数；2）、护壁、支护结构的选型；3）、地下水控制方法及验算；4）、承载能力极限状态和正常状态的设计和验算；5）、支护结构计算和验算；6）、质量检测及施工监控要求，采取的方式、方法；7）、安全防护设施的设置；8）、安全作业注意事项；9）、施工及材料费用的总体估算；10）、深基坑工程施工的其它要求（如监测、土方开挖的进度控制、应急措施等）。
4、深基坑工程的监管程序：
地质勘察基坑支护、防水设计专家评审
施工方案施工许可证
5、有关术语：
1）建筑基坑：
为进行建筑物（构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。
2）基坑周边环境：
基坑开挖影响范围内包括建（构）筑物、道路、地下设施、地下管线、土体及地下水体的统称。
3）基坑支护：
为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全、对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。
4）排桩：
以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。
5）土层锚杆：
由设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体。
6）冠梁（锁口梁）：
设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁。
7）腰梁：
设置在支护结构中部，用于传递支护结构与锚杆或内支撑支力点的钢筋混凝土或钢梁。
8）截水帷幕：
用于阻截或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采用的连续止水体。
三、基坑支护设计的选型：
基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质和水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构施工期限等各种因素，做到因地制宜、因时制宜、合理设计、精心施工、严格监控。
几种常见的坑壁支护方式及其优劣对比，注意事项
序号
支护方式
优点或适用范围
缺点
注意事项
1.
原土放坡
经济
受场地大小限制，受土质影响
坡度的控制
雨水冲刷坡面（钢丝网水泥护坡）
深度超过3~4米时，分级放坡，1.5平台
2.
排桩（水泥土搅拌桩帷幕、高压注浆帷幕）
比较经济，不受场地大小限制，适宜1层地下室
在未设支撑的情况下，排桩的水平位移比较大，对周边环境的影响较大
排桩的水平位移控制
3.
排桩加锚杆
与加内支撑相比，对开挖土方、地下室施工影响小
排桩的水平位移较大，对周边建构筑物、地下管道设施影响较大
锚杆的强度（倾角15~25度）
4.
排桩加内支撑
相对来讲，桩顶的水平位移较小，对周边环境的影响较小
开挖土方、地下室施工过程存有障碍，施工不便
混凝土支撑的强度
钢支撑的施焊
换撑
5.
地下连续墙
深基础
专用设备，施工难度大
多方面
6.
逆作法施工
经济快速，地上地下同时施工
技术要求高，施工难度大
多方面
7.
结构中心岛法（半逆作法）
在施工完围护结构后，采用盆式挖土和留置反压土，使围护墙在自立或悬臂状态下保持稳定，为中心岛部分的土方开挖和结构施工创造条件，待中心岛施工完毕后，再利用中心岛结构作为传力体，用某种形式的传力结构，将围护墙所受的侧压力传递到对边的围护墙上（或直接传递到中心岛上），然后采用正筑法或半逆作法施工完其余部分的基础结构。
四、降排水
1、地面截水，防止地面雨水和施工用水冲刷坡面，流入基坑内，简单的方法是利用挖出的土沿基坑四周或迎水面筑土堤，在城市施工要求沿基坑四周设置排水沟，利用坡度或抽水设备将汇集的水排入市政管网（沉淀池）；
2、坑内排水，将渗入坑内的地下水、雨水、施工用水排出坑外，保持不积水，便于坑底土体稳定，为施工创造便利条件。
一般采取的方法是在基坑边设置一定数量的积水井，将坑内积水引如积水井内，用抽水设备将积水排入市政管网；
3、基坑降水，降低地下水位是基坑施工中非常重要的技术措施，一方面疏干坑内土体，改善土方施工条件，更重要的是固结坑底土体（提高土体对围护结果的握持力），提高支护结构的安全度。
对于地质条件恶劣、周边环境复杂的基坑常同时采用隔水帷幕。
常用的降水方式见下表
序号
降水
方式
原理及适用范围
1.
轻型井点降水
（一级、多级）
将直径较细的井点管沉入坑底的蓄水层内，井点管上部与总管相连，通过总管利用抽水设备的工作所产生的真空作用，将地下水从井点管内不断抽出，使原有的地下水位降低到坑底以下，轻型井点降水深度一般可达7米
2.
喷射井点降水
由喷射井管、高压水泵和管线系统组成，降水深度一般为8~20米
3.
电渗井点降水
在淤泥和淤泥质粘土中，由于土的渗透性差，使用重力或真空作用的井点降水效果很差，此时利用粘土的电渗现象和电泳特性，采用电渗降水方法效果显著。
4.
管井井点降水
适用于渗透系数大，地下水丰富的土层、砂层，较轻型井点具有更大的降水效果。
（滤水井管、吸水管、水泵）
5.
深井井点降水
适用于涌水量大、较深的砂类土类（井管、潜水泵）
4、降水过程中应注意的几个问题
（1）土方开挖前，必须保证一定时间的预降水时间，一般轻型井点不少于7天，其它类型井点降水不少于2周，具体应根据降水方案确定。
（2）降水过程必须与坑外水位观测密切配合，防止由于隔水帷幕渗漏在降水时影响周围环境。
（3）为减少井点降水对周围环境的影响，必要时应在降水管与受保护的对象之间设置回灌井点，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。
（4）拔除井点管后的孔洞，应立即用适当的材料填实封堵，防止管涌或渗漏。
五、土方开挖
土方开挖是基础工程中的重要分项工程，也是基坑工程设计的主要内容之一，土方的开挖直接影响支护结构的受力状态，无论采用何种支护方式，一旦支护结构设计确定并已施工，土方开挖必须符合支护结构设计的工况要求。
具体要求：
A、除设计允许外，挖土机械和车辆不得直接在支撑上行走操作；
B、严禁挖土机械碰撞支撑、立柱、井点管和工程桩；
C、作业人员严禁进入挖掘半径，避免挖臂、配重伤人，另外防止挖斗内落物伤人。
D、应尽量缩短基坑无支撑暴露时间，尽快安装内撑或锚杆；
E、坑底应保留200~300mm厚基土，用人工挖除整平，防止机械开挖对坑底土体扰动。
基坑应尽量缩短暴露时间，开挖到标高经验收后立即浇筑垫层，进行基础施工。
六、基坑变形监测（信息化施工）
1、为什么要进行监测：
基坑变形监测是基坑工程设计的必要部分，尤其是周边环境复杂的基坑更应做好此项工作。
无数工程实践证明，基坑支护结构的设计与施工实际情况是有差异的，这是由于工程地质条件的复杂性和离散性，勘察所得数据往往难以准确代表全部土质的实际；设计人员在设计计算时选用的有关参数和假设也各有差异，施工工况与设计工况也不完全相符，因此造成设计结果与施工实际有差异，有时差异还相当大，因此基坑监测非常必要。
通过收集施工过程的信息，确保基坑工程的安全和质量，对周边环境进行有效保护。
有些建设单位和施工单位针对周边的老房已经存有裂缝，事前监测，通过对比监测数据来确定有无影响和影响程度的大小，避免无故扯皮而造成纠纷。
2、监测方案：
基坑工程监测方案所应包含的内容：
监测方法、精度要求、测点布置、观测周期、工序管理、记录制度、数据处理、信息反馈等方面
3、主要监测项目：
A、支护体系变形情况
B、支护体系受力情况
C、基坑外地面沉降或隆起变形
D、临近建筑物、管道设施的动态
七、其他需要注意的问题
1、坑边荷载：
严禁近距离大量堆放周转料具，车辆和挖土机械严禁在坑边运转。
必要时应根据设备重量、基坑支护情况、土质情况经计算复核后方可。
2、临边防护：
坑边设置牢固的防护栏杆，当基坑面积较大，应合理地选择部分内支撑作为坑内架空便道，其上两侧均应采取防护措施，除此而外其他支撑一律不得行人。
3、上下通道，供人员上下基坑行走，和出现紧急情况时采取应急措施，数量上要适当，不能太少。
4、钢筋混凝土内支撑的爆破安全措施，当采用爆破拆除时必须由取得消防主管部门批准的资质的企业承担，爆破拆除方案要报经消防主管部门审批。
采取必要的防尘、防爆、防火措施后方可施工。
5、应急预案：
当监测信息反映基坑工程即将出现坍塌和局部已出现险情时，应立即启动应急预案，疏散周边（居民）人群、断水断气，可行时组织人员回添土方，尽量减少事故损失。
八、人工挖孔桩的常见事故及其预防
序号
事故类别
原因分析
防范措施
1.
坍塌
未按设计方案及时做好护壁，护壁强度不够等
按照设计方案分段做好护壁，验收合格后方可进行下段开挖。
2.
中毒
孔内聚集硫化氢、乙氧化碳等有毒气体
通风换气，使用小动物检测。
3.
高处坠落
孔口防护不严，挖掘人员未使用专用爬梯上下
使用专用爬梯上下，作业人员离开孔口后及盖板防护。
4.
物体打击
孔口防护不严，物件滚落，盛装砂石料的容器损坏，砂石掉落
使用专用容器，不过多盛装，孔口加强防护。
5.
触电事故
未采用安全电压照明，使用潜水泵抽水时作业人员未离开孔内
采用安全电压，孔口随时监护，作业人员离开孔内后方可抽水，采用高灵敏型漏电保护器
模板支撑架施工安全的控制
一、编写依据：
1、《建设工程安全生产管理条例》
2、建筑施工安全检查标准JGJ59-99
二、概述：
近年来，建设工程大跨度、大空间结构设计普遍，随之而来的在施工过程中发生模板支撑架坍塌事故也是屡见不鲜，而此类事故一旦发生，人员伤亡和财产损失往往相当惨重，该类事故已成为建筑施工行业的重大职业健康安全危害因素，应从专项施工方案的编审、周转料具的选用、支撑架搭设的控制、支撑架搭设完毕后的验收、支撑架的拆除等几个方面加强控制，确保模板支撑架的施工安全。
三、控制措施
一）、模板支撑架专项施工方案的编审控制
《建设工程安全生产管理条例》第二十六条规定对于模板工程施工单位应当编制专项施工方案，并附具安全验算结果，经施工单位技术负责人、总监理工程师签字后实施，由专职安全生产管理人员进行现场监督。
方案的编审程序：
模板工程专项施工方案由项目技术负责人组织编写，报公司技术部门组织会审，审核合格经公司总工程师批准后方可执行；经过审批的方案从法律上讲即是作业程序的指令，必须切实得到实施，若情况有变必须按照原有的编审程序再行审批后方可实施。
编制专项施工方案应根据现有的技术标准、规范、施工图设计等文件，并结合工程特点和项目部实际技术水平编制，安全技术措施必须有针对性，禁止一般化、口号化和照抄规范等的安全措施。
对支撑架的立杆间距、步距等要进行设计计算，对扫地杆、剪刀撑等要按照规范满足构造要求，确保模板支模架的强度、刚度、稳定性。
二）、模板支撑架使用的钢管、扣件等周转料具质量的控制
市场经济，泥沙俱下，建筑材料包括周转料具的质量也是参差不齐，伪劣产品不乏其间。
当前钢管、扣件等料具有施工单位自带的，也有就近租赁的，质量低劣的原因有两个方面，一个是购买时本身就是伪劣产品，另一方面是购买时虽是合格产品，但经过若干次（年）周转使用后质量性能降低了而成为次品。
国家对钢管、扣件都制定有专用的标准、规范，有关质量要求主要内容如下：
1、钢管质量的控制
（1）、进场新钢管检查应符合下列规定：
①应有产品质量合格证；
②应有质量检验报告，质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定；
③钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道；
④钢管外径、壁厚、端面等的偏差，应分别符合规范要求；
⑤钢管必须涂有防锈漆。
（2）、进场旧钢管的检查应符合下列规定：
①表面锈蚀深度应符合规范规定。
绣蚀检查应每年一次，检查时，应在锈蚀严重的钢管中抽取三根，在每根锈蚀严重的部位横向截断取样检查，当锈蚀深度超过0.5mm时不得使用；
②钢管弯曲变形应符合规范规定。
2、扣件质量的控制：
①新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证；
②旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换；
③新、旧扣件均应进行防锈处理。
3、现场简易检测方法：
当前伪劣钢管、扣件的突出表现就是短斤少两，钢管壁厚度不够，扣件长度偏低，夹片厚度不足等，通过检测其平均重量与下表对比，即可简易检测起质量状况。
钢管、扣件理论重量
序号
物品名称
计量方式
理论重量（N）
1.
钢管（外径48mm，壁后3.5mm）
每延长米
37.6
2.
直角扣件
每个
13.2
3.
旋转扣件
每个
14.6
4.
对接扣件
每个
18.4
三）、模板支撑架搭设过程的控制
方案的交底：
对已通过审批的方案，项目技术负责人应及时将方案编制依据、主体意图、核心要点、注意事项等向施工员、质监员、安监员等相关人员进行交底；工长在完全理解方案后再向班组交底，就杆件布置、构造要求和质量、安全注意事项等作出详细说明，并填写书面交底记录签字备查，只有交底明确后方可开工。
作业人员的选用：
对于高度超过6米（通常为一根钢管长度）的模板支撑架的搭设，应由专业架子工和技术熟练的木工配合施工。
架子工必须持有建筑登高架设特种作业操作证，知晓基本的力学知识，具备搭设各种常规、异型脚手架的技能。
模板支撑架的选材及安装方法应按施工方案进行。
立杆间距按施工方案要求布置，底部应设置纵横扫地杆。
为保证立杆的整体稳定，应在安装立杆的同时，加设纵横向水平支撑和剪刀撑，立杆高度大于2m时，应设2道水平支撑。
满堂脚手架四边及中间每隔四跨设置一道纵横向剪刀撑。
立杆每增高1.5～2m时，除再增加一道纵横向水平支撑外，还应每隔2步增设一道水平剪刀撑。
模板支撑架是依靠扣件连接起来的，而扣件是依靠其夹片和钢管外壁之间传递滑动摩擦力来实现其连接功能的，因此夹片和钢管外壁之间施加的压力将直接影响其连接功效，规范规定扣件螺栓拧紧力矩为40～65N•m，正是通过控制拧紧力矩来确保两者之间的压力，确保实现其连接功效，因此必须保证各个扣件的拧紧力矩。
模板支撑架在搭设过程中，施工员、质监员、安监员要随时在现场监督、指导，督促作业班组严格按施工方案搭设，对事关质量、安全的事项如周转料具的材质、立杆间距、步距、扫地杆、纵横向剪刀撑、水平剪刀撑、扣件的拧紧力矩等不符合方案要求的坚决勒令整改，将问题消灭在萌芽状态，切实做到预控、受控。
四）、模板支撑架搭设完毕后的验收控制
模板支撑架搭设完毕后应由项目技术负责人组织，施工员、安监员、质监员、施工班组长及相关人员参加验收，验收以模板支模架专项施工方案为标准，检查现场实际搭设情况与方案的符合性，验收的主要范围：
立杆间距、步距、架体垂直度、剪刀撑、扫地杆、扣件拧紧力矩、杆件接长方式等。
填写《模板支撑架搭设检查验收单》，相关人员签字，形成模板支撑架搭设、验收记录，对于立杆间距、步距等核心内容在验收过程中要实测实量，记录要量化，只有所有内容全部验收合格后方可评定为合格。
对检查出的问题应签发整改意见，定人、定时、定措施整改，经重新验收合格后，才能进入下道工序施工。
五）、承重支模架拆除的安全控制
模板支撑架的拆除应严格有关规范控制，防止作业班组为抢进度提前拆模造成质量安全事故。
模板支撑架拆除必须由施工员先行申请，项目技术负责人根据同条件养护混凝土的强度情况决定是否容许拆模，只有当强度符合要求方可实施拆除工作。
对于特殊部位和特殊结构尤其要引起重视：
如悬臂构件、大跨度梁板（以8米为界），必须待混凝土强度达到100%后方可拆除其支撑架；如后浇带部位，因后浇带的断开使原连续梁板改变为悬挑梁板，梁板的受力状况与原设计完全相反，因此必须先撑后拆或单独支模而永久留置；对于配置有预应力钢筋的梁板，应严格按照设计文件要求先行张拉然后拆模；对于特殊桁架、多层悬挑结构等必须待相关构件施工完毕，符合设计文件要求后方可拆模。
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