深基坑工程安全管理風(fēng)險及對策

時間:2022-11-18 10:40:48

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深基坑工程安全管理風(fēng)險及對策

摘要:從深基坑工程的顯著特性分析入手,總結(jié)該類工程普遍存在的投入不足、勘察設(shè)計、施工質(zhì)量、監(jiān)測質(zhì)量和監(jiān)理失責(zé)五類安全管理風(fēng)險,從加大風(fēng)險管控措施力度、強(qiáng)化工程信息化建設(shè)兩個層面,提出風(fēng)險管控措施和應(yīng)對之策。

關(guān)鍵詞:深基坑工程;安全管理風(fēng)險;風(fēng)險控制;基坑支護(hù)體系

1引言

隨著建筑施工技術(shù)的發(fā)展,城市高層建筑的增多以及地下空間開發(fā)利用的不斷推進(jìn),城建項目中深基坑工程越來越多,并表現(xiàn)出坑深越來越深、地質(zhì)條件和鄰近地下管廊設(shè)施及管線龐雜的特點。一般來說,深基坑工程特指開挖深度超過5m或地下室超過三層,或深度雖未超5m然而周邊環(huán)境極其復(fù)雜的基坑支護(hù)體系設(shè)計、施工和土方開挖的綜合性系統(tǒng)工程。由于深基坑支護(hù)體系是地下工程施工完結(jié)后便不再需要的臨時性結(jié)構(gòu),各項安全儲備工作往往難以做到細(xì)致扎實,加之水文地質(zhì)條件不同導(dǎo)致的區(qū)域性差異較強(qiáng),個案周邊條件千差萬別導(dǎo)致難以制定實施統(tǒng)一的施工操作標(biāo)準(zhǔn),基坑空間與軟黏土蠕變性所形成的壓力隨時間變化共同作用于支護(hù)體系的時空效應(yīng),更是增加了導(dǎo)致支護(hù)體系變形的不確定性因素,而基坑開挖所引發(fā)的地下水位及地質(zhì)應(yīng)力場的變化,也都會導(dǎo)致周邊地基土體變形從而對相鄰建筑物、地下設(shè)施及管線產(chǎn)生較大影響,由此積淀形成的工程安全管理高風(fēng)險性必然造成深基坑工程安全事故多發(fā)。因此,為防范安全事故的發(fā)生,在分析深基坑工程安全管理風(fēng)險的基礎(chǔ)上,針對性地提出管控措施和應(yīng)對之策很有必要,為今后類似工程項目的風(fēng)險控制和安全施工提供借鑒。

2深基坑工程的顯著特性

2.1與周邊環(huán)境關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。位于城市繁華區(qū)域的基坑項目往往鄰近地下軌道交通、管廊管線、民宅、歷史古跡和其它大型建筑物等。深基坑的開挖會對周邊的地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生影響,如設(shè)計施工不符合規(guī)范,容易引發(fā)周邊地面下沉等安全事故。2.2基坑開挖深度越來越大。城市商業(yè)服務(wù)用地寸土寸金,在既定規(guī)劃面積和高度的前提下,開發(fā)商為追求利潤最大化只能在地下空間拓展利用方面多做文章,相應(yīng)基坑的開挖深度也越來越大,超過20m的基坑并不鮮見,很多摩天大樓(如上海中心)和大型商住一體建筑(如無錫恒隆廣場)的基坑都深達(dá)30m,已經(jīng)觸及軟土區(qū)甚至承壓水層,設(shè)計和施工難度之大可想而知。2.3單體規(guī)模過大導(dǎo)致施工難度大。工程項目的規(guī)模巨大導(dǎo)致基坑尺寸面積越來越大,比如地下軌道交通的基坑面積能達(dá)到10m×100m以上,圍護(hù)墻固定和坑底隆起防控的要求很高,蘊含著極高的安全管理風(fēng)險;由于商住建設(shè)用地稀缺、地價高企,大型建筑項目總會盡量做足用地邊界線,致使深基坑施工騰挪空間逼仄造成難度和風(fēng)險驟增。

3深基坑工程的安全管理風(fēng)險

3.1投入不足風(fēng)險。建設(shè)開發(fā)單位作為項目法人對工程安全負(fù)有首要責(zé)任,理當(dāng)把深基坑工程安全管理控制擺在首位。然而實際運作中,部分建設(shè)開發(fā)單位受利益驅(qū)使往往更偏重工程進(jìn)度和成本控制而忽視安全管理,對于深基坑這類臨時性分項工程的安全性更是缺乏足夠的重視,不愿按設(shè)計規(guī)范投入過多資金,刻意壓低深基坑工程造價,人為壓減管理費用,巖土工程師聘用配備不到位,導(dǎo)致深基坑現(xiàn)場管理指揮人員專業(yè)能力不足,遇有事故苗頭不能及時識別、妥善處置,為支護(hù)系統(tǒng)失穩(wěn)、塌方、管涌和坑底隆起等深基坑事故的發(fā)生埋下安全隱患。3.2勘察設(shè)計風(fēng)險?,F(xiàn)階段巖土工程的設(shè)計計算多以強(qiáng)度和穩(wěn)定性為主要考量因素,很少從周邊環(huán)境實際出發(fā)重視變形控制,設(shè)計結(jié)果難免與深基坑實際工程狀態(tài)產(chǎn)生一定偏差;深基坑的設(shè)計有時過分依賴過往經(jīng)驗和專家意見,對項目實際所處環(huán)境中的安全風(fēng)險因素考慮不細(xì)、估計不足。然而已建工程的成功經(jīng)驗和專家觀點也并非金科玉律,照搬照抄、生搬硬套往往導(dǎo)致隨意性過大,而勘察設(shè)計對于深基坑工程的安全管理尤為關(guān)鍵,一旦勘察不細(xì)、設(shè)計失當(dāng)都可能給后續(xù)巖土工程帶來事故風(fēng)險。3.3施工質(zhì)量風(fēng)險。深基坑現(xiàn)場施工作業(yè)過程中涉及的管理主體和參與方較多,彼此之間的信息阻塞和現(xiàn)場作業(yè)協(xié)調(diào)不當(dāng)都可能給施工安全管理帶來負(fù)面影響。比如,深基坑工序之間的分工不明確、銜接不緊密的問題,通常深基坑的開挖和支護(hù)安裝分別由不同的施工單位來實施作業(yè),如此一來開挖與支護(hù)的分工協(xié)調(diào)以及作業(yè)銜接問題就亟待解決,而不同管理主體下,少數(shù)施工單位并不具備深基坑施工專業(yè)技術(shù)條件,片面追求經(jīng)濟(jì)收益或一味遷就業(yè)主意圖,難免出現(xiàn)施工現(xiàn)場協(xié)調(diào)混亂、工序銜接滯后等作業(yè)問題,極大地降低了深基坑的安全系數(shù)。此外,各責(zé)任主體之間缺乏有效溝通,邊坡堆載缺少統(tǒng)一規(guī)范,各施工單位出于自身作業(yè)方便,隨意在深基坑上口線附近搭建臨時工棚、大量堆放建材、停放大型機(jī)械設(shè)備,常常導(dǎo)致邊坡承壓過重而發(fā)生意外坍塌等安全事故。3.4監(jiān)測質(zhì)量風(fēng)險。技術(shù)手段落后、監(jiān)測能力不足,常常導(dǎo)致監(jiān)測不力和險情預(yù)警不及時,也是未能有效預(yù)防遏制深基坑事故多發(fā)的一個重要原因。深基坑監(jiān)測本應(yīng)是一個基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析評估與決策的過程,然而受制于監(jiān)測人員專業(yè)知識的匱乏,只是承擔(dān)起測量員的職能,簡單報告相關(guān)測量結(jié)果了事,并不能在分析監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上科學(xué)評估事故風(fēng)險,更提不出有建設(shè)性和前瞻性的預(yù)防處理措施;少數(shù)監(jiān)測人員責(zé)任心不強(qiáng),長時間從事簡單機(jī)械的監(jiān)測工作,往往采取敷衍應(yīng)付的態(tài)度,致使深基坑安全風(fēng)險預(yù)警未能做到實時動態(tài),加之信息化程度較低,相關(guān)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)也無法在各安全管理主體之間實現(xiàn)共享。3.5監(jiān)理失察風(fēng)險。作為獨立第三方的監(jiān)理單位,在施工安全監(jiān)督方面擔(dān)負(fù)著不可替代的督促把關(guān)重責(zé),然而現(xiàn)實中監(jiān)理單位為多延攬項目份額往往主動討好迎合建設(shè)和施工方,在深基坑工程日常巡檢中存在“走過場、應(yīng)付事”的問題,未能及早識別事故苗頭;現(xiàn)場監(jiān)理人員有的并不具備巖土工程專業(yè)知識,無法識別確認(rèn)深基坑潛在風(fēng)險問題,提不出有價值的風(fēng)險防范和控制意見;監(jiān)理單位及其人員怕?lián)?zé)、怕?lián)p失,缺乏“守土有責(zé)”的責(zé)任擔(dān)當(dāng),遇到問題只會推諉扯皮;監(jiān)理職責(zé)和安全意識淡薄,對深基坑相關(guān)關(guān)鍵工序未能施行旁站監(jiān)理和跟蹤督導(dǎo)制度,對施工單位的不當(dāng)操作未能及時加以制止糾正,致使施工質(zhì)量無法得到根本保障。

4深基坑工程安全管理風(fēng)險的應(yīng)對

4.1加大各項風(fēng)險管控措施力度。4.1.1確保深基坑工程投入。要在合理預(yù)算和抓好成本控制的前提下,足額確保深基坑工程材料、人工和機(jī)械設(shè)備使用等各項費用支出項目的資金投入到位。特別是要配齊配強(qiáng)巖土工程師等專業(yè)技術(shù)人員,保持強(qiáng)有力的施工現(xiàn)場指揮管理能力;采購部門要擇優(yōu)選購質(zhì)量上乘的工程材料,并在進(jìn)場之前向監(jiān)理部門提交樣品和質(zhì)量證明材料,經(jīng)監(jiān)理方審核同意后方可進(jìn)場,要嚴(yán)把發(fā)貨、入庫和使用前三道工程材料查驗關(guān)口,杜絕深基坑項目建設(shè)中單純?yōu)楣?jié)省資金而產(chǎn)生的以次充好、偷工減料現(xiàn)象。4.1.2在細(xì)致勘察的基礎(chǔ)上優(yōu)選支護(hù)設(shè)計方案。要在對深基坑地基土的力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件和周邊環(huán)境進(jìn)行全面細(xì)致勘察的基礎(chǔ)上,經(jīng)過反復(fù)技術(shù)論證和精密驗算后,制定優(yōu)選最適合工程項目實際的深基坑支護(hù)設(shè)計方案;深基坑支護(hù)設(shè)計必須嚴(yán)格以勘察報告核實提供的土質(zhì)參數(shù)為依據(jù),協(xié)調(diào)平衡好地連墻單元計算與內(nèi)支撐平面整體計算的位移數(shù)值比例關(guān)系,遇有嚴(yán)重不匹配情況應(yīng)通過調(diào)整支撐剛度系數(shù)、支撐截面尺寸和混凝土強(qiáng)度等級等有效手段加以優(yōu)化;設(shè)計方案要將支撐桿件的軸壓比控制在0.7以內(nèi),還要防止角撐體系中聯(lián)系桿件軸壓比過大,以免干擾主撐力的傳遞。要對深基坑各種變形進(jìn)行精密計算,確保不超出本工程設(shè)定的變形控制目標(biāo)值。4.1.3強(qiáng)化施工現(xiàn)場協(xié)調(diào)調(diào)度。建設(shè)開發(fā)單位要提早成立深基坑施工作業(yè)現(xiàn)場協(xié)調(diào)指揮部,負(fù)責(zé)開挖和支護(hù)安裝不同作業(yè)部分以及上下工序之間的組織銜接,借助BIM安全管理信息集成平臺及時全面掌控施工現(xiàn)場安全管理實況,動態(tài)調(diào)度施工進(jìn)度,下達(dá)安全施工作業(yè)指令,對于違規(guī)操作第一時間予以叫停并責(zé)令整改;制定安全施工制度規(guī)范,嚴(yán)禁施工單位邊坡隨意堆載,立足防范及早清除控制深基坑安全事故風(fēng)險隱患。4.1.4實施動態(tài)跟蹤監(jiān)測監(jiān)理。要進(jìn)一步落實作為第三方獨立機(jī)構(gòu)的監(jiān)測和監(jiān)理單位的安全責(zé)任,抓好深基坑監(jiān)測、監(jiān)理專業(yè)技術(shù)人才隊伍建設(shè),教育引導(dǎo)監(jiān)測和監(jiān)理人員強(qiáng)化安全責(zé)任意識。監(jiān)測和監(jiān)理單位要提高從業(yè)人員入職門檻,不能滿足停留于充當(dāng)測量員和監(jiān)督員的初始水平,而應(yīng)成為通曉本專業(yè)和鄰近專業(yè)且實踐經(jīng)驗豐富的巖土工程全才。要善于引進(jìn)依托BIM技術(shù)和利用其它信息化手段,對深基坑工程施工作業(yè)以及各項潛在安全風(fēng)險實施全程動態(tài)跟蹤監(jiān)測和監(jiān)理,確保監(jiān)測預(yù)警及時到位、監(jiān)理責(zé)任落實到位,實現(xiàn)深基坑工程施工作業(yè)安全監(jiān)測和監(jiān)理全方位、無死角的覆蓋。4.1.5政府牽頭構(gòu)建多元共管的風(fēng)險防控機(jī)制。作為涵蓋支護(hù)體系設(shè)計、施工和土方開挖的綜合性系統(tǒng)工程,深基坑工程施工工序龐雜繁復(fù),參與管理主體眾多,安全管理不確定影響因素復(fù)雜,責(zé)任界限不夠清晰,必須構(gòu)建落實政府牽頭、建設(shè)開發(fā)單位負(fù)總責(zé)、監(jiān)理等各方主體分工協(xié)作、相互制約的安全管理風(fēng)險防控機(jī)制。一方面,政府有關(guān)部門應(yīng)創(chuàng)新監(jiān)管機(jī)制,盯緊建設(shè)開發(fā)單位安全管理責(zé)任根源,重點圍繞工程造價、合同履行、施工管理等環(huán)節(jié)開展深基坑工程全程動態(tài)跟蹤監(jiān)管;另一方面,需要由政府主管部門牽頭,各責(zé)任主體單位通力協(xié)作、齊抓共管,方能有效管控深基坑復(fù)雜支護(hù)系統(tǒng)的安全風(fēng)險。政府牽頭的多元共管機(jī)制下,建設(shè)開發(fā)、監(jiān)理、勘察設(shè)計、施工和監(jiān)測單位之間互為協(xié)作依托又相互獨立制衡,不存在一方凌駕于另一方之上的領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系,各方都嚴(yán)格依照合同約定履行好自身擔(dān)負(fù)的安全、質(zhì)量管理責(zé)任,立足防范共同做好深基坑工程安全風(fēng)險的識別、確認(rèn)和管控,而深基坑安全管理效果的優(yōu)劣則由政府主管部門和專業(yè)第三方機(jī)構(gòu)來負(fù)責(zé)評判。4.2強(qiáng)化基于BIM技術(shù)的深基坑工程信息化建設(shè)充分利用。BIM可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性和優(yōu)化性等技術(shù)特性,發(fā)揮其在人員、材料、機(jī)械、施工作業(yè)方法和環(huán)境模擬等方面的優(yōu)勢,對深基坑工程及其周邊環(huán)境實施三維+安全管控的4D模擬,以直觀形象的安全動漫視頻形式在施工前對全員進(jìn)行安全教育。依托BIM技術(shù)將深基坑安全要點制成二維碼置放于施工現(xiàn)場,便于施工人員隨時掃碼獲取,不間斷完成安全技術(shù)交底。監(jiān)測人員將深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)實時導(dǎo)入BIM模型中,通過可視化轉(zhuǎn)換便于各責(zé)任主體和有關(guān)部門動態(tài)掌握各監(jiān)測點實況,提早有針對性地制定突發(fā)安全事件應(yīng)急響應(yīng)方案措施。日常巡檢中發(fā)現(xiàn)的安全隱患要隨時標(biāo)注在BIM模型的相應(yīng)位置,提醒督促相關(guān)責(zé)任主體和責(zé)任人限時整改解決。各級政府要加大深基坑科技創(chuàng)新扶持力度,給予必要的財政及優(yōu)惠政策扶持,并適時牽頭構(gòu)建多方互聯(lián)互通的深基坑安全管理云平臺,真正實現(xiàn)深基坑工程的遠(yuǎn)程安全監(jiān)控、預(yù)測預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)?;贐IM技術(shù)的深基坑安全管理信息集成平臺如圖1所示:從圖1可以看出,基于BIM技術(shù)的深基坑安全管理信息集成大致分三個層面:一是深基坑工程項目信息采集系統(tǒng)。依托BIM將深基坑勘測、設(shè)計、材料采購、開挖施工、監(jiān)理和監(jiān)測的相關(guān)信息進(jìn)行實時采集并上傳安全管理信息集成平臺。二是深基坑工程質(zhì)量管理職能信息集成。深基坑工程安全管理可大致細(xì)分為巖土勘測、整體設(shè)計、材料管理、材料進(jìn)場后質(zhì)量控制、材料設(shè)備交貨驗收、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算、內(nèi)支撐豎向配置、三軸攪拌樁關(guān)鍵點控制、地下連續(xù)墻關(guān)鍵點控制和周邊環(huán)境安全監(jiān)控十項重點,與之相對應(yīng)的便是不同環(huán)節(jié)階段的工程安全管理職能劃分。各項安全管理職能及其安全質(zhì)量責(zé)任目標(biāo)數(shù)據(jù)上傳安全管理信息化集成平臺后,在集成平臺的BIM模型內(nèi)形成各職能單元安全控制職責(zé)和計劃,隨著后續(xù)導(dǎo)入信息數(shù)據(jù)的漸次增多,經(jīng)過大數(shù)據(jù)篩選挖掘后生成深基坑工程安全控制各職能分布式數(shù)據(jù)庫,為勘測、設(shè)計、施工、監(jiān)理、監(jiān)測全過程安全管控職能落實提供實時數(shù)據(jù)參考和信息支撐。三是安全管理主體信息集成。信息中梗阻、信息不對稱或出現(xiàn)信息孤島現(xiàn)象,是以往深基坑工程項目勘測設(shè)計、施工和監(jiān)理監(jiān)測中的常見問題。構(gòu)建涵蓋各安全管理主體的信息集成平臺后,可以疏淤導(dǎo)阻有效化解各參與方、各部門因信息不對稱、中梗阻而產(chǎn)生的工程安全信息交互障礙。安全管理主體集成系統(tǒng)由交互層、區(qū)塊鏈層、感知層和實體層構(gòu)成,其中的實體層涵蓋深基坑工程所有安全管理主體的相關(guān)信息,是物流、資金流和信息流三流合一的源頭和依托。感知層嵌入了物聯(lián)網(wǎng)、二維碼掃描、RFID和GPS/GIS等技術(shù),可以全程獲取工程材料等產(chǎn)品的實物及空間位移等方面信息,并及時向上一層區(qū)塊鏈層導(dǎo)入。區(qū)塊鏈層由分布式弱中心化的無數(shù)交易區(qū)塊構(gòu)成,加蓋時間戳的每個交易區(qū)塊都是相對獨立的、經(jīng)過加密驗證可以充當(dāng)數(shù)據(jù)庫有效信息記錄的數(shù)據(jù)單元,確保包括安全質(zhì)量信息在內(nèi)的所有項目信息公開真實。交互層主要為政府監(jiān)管部門、質(zhì)量管理信息化集成平臺運行維護(hù)者以及深基坑工程各參與主體提供信息輸入輸出和共享服務(wù)。

5結(jié)語

通過深基坑工程顯著特性分析,總結(jié)梳理其安全管理風(fēng)險問題并逐一提出應(yīng)對策略。我們發(fā)現(xiàn)該類工程安全組織管理責(zé)任落實機(jī)制的構(gòu)建至關(guān)重要,政府主管部門應(yīng)在加大監(jiān)管力度的同時,牽頭組織構(gòu)建起建設(shè)開發(fā)、監(jiān)理、勘察設(shè)計、施工和監(jiān)測單位之間互為協(xié)作依托又相互獨立制衡的安全管理運作模式。此外,優(yōu)化深基坑工程專業(yè)技術(shù)管理也迫在眉睫,在做好專業(yè)技術(shù)人才隊伍建設(shè)的同時,尤其要引進(jìn)依托BIM技術(shù)推動深化深基坑工程項目的信息化水平,為工程項目安全和質(zhì)量保駕護(hù)航。

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作者:張立天 單位:甘肅第七建設(shè)集團(tuán)股份有限公司