高层建筑中坑中坑的安全管理

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摘要：“坑中坑”在高层建筑基础施工中普遍存在，作者通过对两类有代表性“坑中坑”的具体分析，给出了相应的支护方案及安全管理措施。

关键词：坑中杭；砖胎模；内支撑；钢板桩

1项目及基坑概况

华强创意产业园四期（8）栋，位于深圳市光明新区东片区，总建筑面积为102270.61m2；设计有一层地下室（有人防功能），地下室建筑面积14808.56m2；地上由A、B、C三座塔楼组成，其中A座20层、B座17层（由外形对称的东、西两栋塔楼组成）、C座4层；本工程采用预制管桩基础，A、B座采用框架剪力墙结构，C座采用钢结构。我公司在桩基验收合格后进场施工，为节省投资，建设单位在桩基施工前，已参照结构施工图纸进行了基坑开挖，本工程±0.00相当于绝对标高46.60，基坑顶部绝对标高为45.50~47.00，基坑底部高程为41.30（相对标高为-5.30），基坑深度介于4.20~5.70m之间，除基坑西边因距小区道路较近，采用钢筋混凝土灌注桩支护外，其它三面均采用放坡加土钉墙的形式进行支护；在平面布局上，A座以及B座西塔靠近灌注桩支护的基坑一侧，B座东塔及C座靠近土钉墙支护的基坑一侧。A、B座三栋塔楼属于高层建筑，每栋都设有4~5台客梯及一台消防梯于核心筒内，在基坑土方开挖阶段形成了三个较大的“坑中坑”，三栋塔楼基坑宽度和深度基本相同，仅长度上略有差异，此处以B座东塔楼基坑为例进行具体的分析，本工程地下室底板底标高为-5.40，东塔核心筒基坑长×宽×深约为11600×33800×3450（坑底相对标高-8.85）。C座为四层钢结构，虽然也有电梯到地下室，但因布置分散，没有形成大的深坑，对施工安全影响较小。但C座首层布置有餐饮服务用房，在离基坑边坡约3.00m处设计了一个长×宽×深为3000×5000×3000的钢筋混凝土隔油池。因该池的平面位置留边坡较近，基坑开挖施工时如何确保大基坑边坡的稳定，是需要重点考虑的问题。

2开挖基坑的土质情况

地勘资料显示，桩基承台深度范围内的土为第四系人工填土层（Qml）褐黄、灰褐，松散-稍密状，主要由于粘性土不均匀含10%~15%的粗砂、角砾及碎石组成，回填时间3-7年不等。重度17.5kN/m3，凝聚力为10kPa，内摩擦角为10°，且有地下水作用。因地下室面积达14800多平米，地勘报告可能无法真实反映每个点的土质情况，在B座东塔核心筒开挖时，就发现土质较差，在支护结构设计时，需采取有针对性的措施。

3B座东塔核心简“坑中坑”的支护方案要点

桩基承台模板多采用砖胎模，它具有施工适应性强、方便在砖胎模内侧做防水的优点；砖胎模多采用灰砂砖砌筑，受力上与挡土墙相似，砖胎模砌筑完成后，外侧面土要分层进行回填夯实，受到主动土压力的作用，在内侧要进行粉刷，作为防的卷材铺贴的基层。考虑到施工时正逢雨季，受不利的环境因素影响时间较长，大量的工人在坑内作业，确保砖胎模墙体的稳定是施工安全的前提。参照李永鹏先生的《利用力学模型确定深大基础砖胎模参数的方法》一文中的结论：“在满足Kt>1.5（Kt为砖胎模抗倾覆安全系数）稳定性的情况下，240mm厚的砖模理论砌筑高度700mm、370mm厚的砖模理论砌筑高度1000mm、500mm厚的砖模理论砌筑高度1400mm、1000mm厚的砖模理论砌筑高度2970mm”，对于B座东塔核心筒的砖胎模设计，决定采取以下技术保证措施。（1）墙厚采用500厚灰砂砖砌体（MU10灰砂砖，水泥砂浆M10），由于坑底土质较差且有土下水的作用，砖胎模的基础不能直接放在100厚的混凝土垫层上，须在墙墙下增设300厚的C20素混凝土基础，宽度同上部墙厚。（2）在墙中合适位置增设一道500×300（宽×高）的钢筋混凝土圈梁，由土力学知，挡土墙背后的土压力呈线性分布，合力作用点在距墙下部1/3墙高处，结合对挡土墙加设内支撑的措施，在该位置加设圈梁、并将圈梁作为横向内支撑的支点是个不错的选择，实际操作时，还要考虑到型钢支撑与承台上表面钢筋的位置关系，选定以控制型钢支撑的上表面距承台顶上部钢筋下部50mm的位置较为合适。（3）加设四道25#工字钢作为内支撑，由于砖胎模长边墙体较长，为达到更好的传力效果，在型钢端部2.50m处对称加焊两道12#槽钢作为斜向支撑。具体做法是，在浇捣圈梁时，应根椐内支撑方案埋设钢板作为固定型钢端面的焊接结合面。

4C座地下室内”坑中坑“支护方案要点

C座隔油池坑中坑平面尺寸并不算大，但开挖深度达到3.75m，考虑到砖胎模的墙厚后，距大基坑边坡坡脚不到3.00m，实际上危险性更大，经分析、比较，决定采用钢板桩支护方案。（1）该基坑内砖胎模采用370厚灰砂砖砌筑（MU10灰砂砖，水泥砂浆M10）。（2）在砖胎模的外侧100mm处，采用9.00m长的U型钢板桩将隔油池基坑四面合围住，并在距钢板桩顶端1000mm处的四周加设H型围檩300×300×10×15；采用相同材料在四个角对称布置四根长2.80m角撑，并在平行基坑短边方向的中间处加设一根对撑。（3）钢板桩的施工流程为：场地平整→定位放线→钢板桩机就位→插打钢板桩→钢围檩施焊→角撑及对撑焊接→坑中土方开挖→混凝土垫层→砖胎模砌筑→内墙面粉刷→防水卷材施工及防水保护层→底板及侧壁钢筋绑扎→支侧壁内模板→浇捣混凝土至地下室底板标高→混凝土养护→拨出钢板桩。

5“坑中坑”施工过程中的其它安全管理措施

（1）基坑开挖施工前，要对作业人员进行安全培训、三级教育、安全交底，使作业人员清楚施工过程中有那些危险源及防范措施。（2）无论是对原有的大基坑还是新开挖的“坑中坑”都要由专业的测量人员定期进行的变形观测、项目施工员、安全员每天现场巡查，若发现有异常情况时，第一时间组织坑内作业人员撤离，再查明产生异常的原因，并进行加固处理。（3）土方开挖阶段排水工作既是为作业人员提供作业面，也是防止基坑土方坍塌的必要措施，一般是先将各承台的坑内水汇集到基坑边的集水井中，在集水井内设置自动泵将水抽到坡顶的截水沟内通过沉淀池外排。（4）在进行排水作业时，要求作业人员穿绝缘鞋、戴绝缘手套，开关箱内的漏电保护器动作电流不应大于15mA，额定漏电动作时间不应大于0.1s，以防止工作人员触电。（5）在进行“坑中坑”的土方开挖时，要随挖、随外运，严禁坡顶堆土。（6）在“坑中坑”形成后，坑边要设置定型围挡，夜晚要在围挡上设置红灯示警。（7）“坑中坑”内，要设置方便工人上下工作梯，并作为危险情况下的逃生通道。

6结束语

“坑中坑”的施工，在高层建筑基础施工阶段是普遍存在的，涉及的危险源主要有土方坍塌、物体打击、高处坠落、触电等；本文主要对桩承台基坑支护中的两种典型情况进行了分析、探讨，并结合工程案例给出了简单、适用支护方案，并阐明了基坑开挖过程中的常规性的安全管理措施。

参考文献

[1]汪正荣.《建筑施工计算手册》（第三版）.中国建筑工程出版社，2013.

[2]李永鹏.利用力学模型确定深大基砖胎模参数的方法.四川建筑，2012，32（2）：213-214.

[3]《建设工程安全文明施工标准》（SJG-46-2018）.深圳市住房和建设局，2018.

作者：郭斌 单位：四川摩天集团有限公司深圳分公司