建筑深基坑工程施工技术及安全管理对策

引言：深基坑施工涉及地质勘察、结构设计、机械操作等多领域，具有隐蔽性强、风险系数高、技术要求严格等特点。近年来，因施工技术不当或安全管理疏漏导致的坍塌、沉降等事故时有发生，不仅造成经济损失，更威胁施工人员生命安全，研究深基坑施工关键技术与安全管理对策，对保障工程顺利实施具有重要作用[1]。

一、深基坑施工关键技术

（一）支护结构选型与精细化施工

支护结构作为深基坑工程的“生命屏障”，其科学选型与严谨施工关乎整体工程安全。在复杂地质条件下，需综合基坑深度、周边敏感建筑物距离、地下管线分布等多重因素进行系统论证。针对承载力低、易变形的深厚软土区域，钻孔灌注桩结合多道预应力锚索是经实践验证的有效支护体系。为确保护壁效果，成孔过程采用优质膨润土泥浆护壁，灌注混凝土前实施桩端及桩侧后注浆工艺，显著提升桩身完整性及侧摩阻力。当基坑穿越富水砂层时，地下连续墙因其卓越的防渗性能与整体刚度成为首选。施工中，采用高精度测斜仪实时监控成槽垂直度，任何深度偏差严格控制在 1/300 以内，保证墙体顺利拼接与承载力。墙体接头处采用高标准的“V”型钢板或工字钢接头，并辅以高压喷射注浆（旋喷或摆喷）进行二次密封，彻底杜绝潜在的渗水通道，为基坑干作业奠定基础。在支撑系统方面，首道支撑宜采用刚度大的钢筋混凝土冠梁，下层支撑可选用钢支撑结合伺服系统，实现轴力的动态监控与调节 [2]。

（二）精细化土方开挖与边坡动态防护

土方开挖绝非简单的土体移除，而是对基坑稳定性的动态调控过程，严格遵循“分层、分段、对称、平衡、限时”原则是核心。每层开挖深度根据地质条件与支护强度精准控制在2-3 米，开挖后立即施作该层支撑或锚索，将无支撑暴露时间压缩至最短（通常要求 ⩽24 小时），这是防控围护结构过大变形的最有效措施。当机械开挖临近基底（预留 ⩾30cm 保护层）时，必须切换为人工配合小型器械精细清底，严禁扰动基底原状土，清底后及时浇筑素混凝土垫层封底。边坡防护方面，对于土钉墙或挂网喷砼区域，采用 φ6.5 钢筋网片（网格 ）结合 C20 细石混凝土，喷射厚度通过预埋厚度标尺确保 ⩾8cm ，分两层作业并掺加速凝剂（掺量 3‰ ）。泄水孔按梅花状布置，纵向与横向间距严格控制在2-3 米，采用 φ50PVC 管并内填级配碎石滤料，确保持续有效排水。临近重要建筑物或管线时，实施分段开挖（每段 ⩽10 米），完成该段支护后方可开挖邻段，最大程度减少基坑卸载对周边环境的扰动波影响，同步布设自动化监测点进行全过程跟踪[3]。

（三）地下水精准控制与风险防控

地下水是深基坑工程最大风险源，需建立“防、降、排、截”综合体系。在渗透性较好的富水砂层中，轻型井点（一级或多级）与深井管井组成联合降水系统是主流方案。井点主管环绕基坑，滤管深入含水层；管井按基坑涌水量计算布设（间距 15-25 米），将地下水位持续稳定降至作业面以下0.5-1 米。降水期间，建立密集的沉降监测网络（点位间距≤20 米），采用精密电子水准仪每日监测周边建筑物、道路沉降。一旦沉降速率连续两天超过警戒值（通常设定为 2mm/d ），必须立即暂停降水，启动回灌预案或优化降水方案。对于威胁巨大的承压含水层，通过三维渗流数值模拟精确验算底板抗突涌稳定性，计算临界降压值。当承压水头压力超过基坑底板覆土压重与抗渗强度之和时，必须科学布设减压井，井深穿透承压含水层，通过分级、限量抽水将水压降至安全阈值以下。截水方面，在关键区域或环境保护要求极高时，采用超深等厚度水泥土搅拌桩（TRD）或高压旋喷形成封闭式截水帷幕，从源头阻断地下水渗流路径，最大限度减少降水对外围环境的影响[4]。

二、深基坑工程安全管理对策

（一）风险预警机制构建与动态监控

在深基坑工程这一高风险领域，安全管理的核心已从被动应对转向前瞻性预控与精准化预警。这一理念的落地始于施工前的深度风险解析：系统整合详勘地质报告、水文资料、支护结构设计图纸及周边环境调查报告，编制具有强针对性的《深基坑工程专项风险评估报告》。该报告的核心任务在于系统性识别与量化关键风险驱动因子，主要包括：支护结构（如围护桩、地连墙）的深层水平与竖向位移、基坑开挖影响范围内邻近建筑物 / 构筑物的差异沉降及倾斜、受土体扰动影响的地下管线（燃气管、供水管、电缆）的附加应力与变形、以及承压含水层水头压力的异常波动。这些因子共同构成了深基坑稳定性的核心监测指标体系。

（1）为每类风险点科学设定具有明确行动指引的多级预警阈值，实现风险的分级管控与及时干预。1）针对支护桩 / 墙顶部的水平位移，设定一级预警值（红色警报）为 30mm ，二级预警值（黄色警报）为 28mm （即在达到最终允许值前预留缓冲空间）。2）紧邻重要建筑物的沉降速率，一级预警阈值为 2mm/ 天，二级预警阈值为 1.5mm/ 天，以捕捉可能加速变形的早期信号。3）土体内孔隙水压力，其警戒值设定为设计容许值的 80% ，一旦超过即提示地下水渗透压力可能危及土体有效应力平衡，存在渗透失稳风险。这些阈值并非固定不变，而是根据开挖阶段、支护形式、地质条件变化进行动态校核与调整，确保其科学性与适用性。

（2）风险预警的“神经中枢”是部署于现场的智能物联监测网络，在支护结构关键截面（如弯矩最大处、支撑点）、邻近建筑基础、管线附近及承压水观测井中，高精度传感器被战略性地埋设：1）固定式测斜仪实时捕捉支护结构深层水平位移曲线。2）静力水准仪阵列高敏感度监测差异沉降。3）振弦式钢筋应力计直接测量围护体内部受力状态。4）孔隙水压力传感器持续追踪承压水头变化。所有传感器通过低功耗、广覆盖的 5G 物联网节点，将海量实时监测数据秒级同步传输至云端 BIM 协同管理平台，实现监测信息的集中化、可视化、可溯化管理。

（3）当平台算法识别到任一监测值触及预设的二级（黄色）预警阈值（例如桩顶位移达到25mm），系统将自动触发多级响应：1）即时报警：平台界面弹出醒目警示，同步向项目总工、技术组负责人、安全总监等关键岗位人员的移动终端推送包含风险点位、数据趋势、超限幅值的预警工单，并触发现场声光报警装置。2）技术响应：技术组在接警后 15 分钟内启动应急分析程序：首先进行数据交叉验证，排除传感器故障或传输干扰导致的误报。随即开展多诱因深度溯源分析：综合研判当前施工工况（开挖深度、范围）、降水效果（井群运行状态）、天气影响（降雨）、监测历史曲线等，精准判定异常变形的诱因是土方开挖卸荷过快、降水系统失效、坑外渗流潜蚀，还是其他隐蔽因素。3）快速处置：在分析研判的同时或初步结论明确后，启动预设的快速处置方案：若判定为支护结构刚度不足或预应力损失，对邻近区域的锚索 / 支撑实施紧急补张拉，张拉力在原设计锁定值基础上提升 10%-15% （如原设计 1000kN 则补张至 1100-1150kN），并采用二次注浆封锚。坑底隆起或侧壁变形加速，立即组织在坑内险情对应区域快速堆填反压土，填土高度不低于 1 米，宽度覆盖变形区并向两侧延伸至少 3 米，利用土体自重提供即时反力。4）强化监控：处置实施后，将该风险点及相邻区域的监测频率加密至每小时1 次（必要时可临时增设传感器），形成高密度数据流。5）效果闭环：技术组持续跟踪加密监测数据，评估处置措施的有效性。若数据趋于稳定并回落至预警阈值以下，则解除警报；若变形未受控或继续发展至一级阈值，则立即升级响应级别，启动更高级别的应急措施（如增设内支撑、坑外注浆等）。整个流程构成了一个高度智能化的“监测→智能预警→多源分析→快速处置→效果验证→动态反馈”闭环管控链条。每一次预警处置的完整数据记录、分析报告与处置效果均被系统归档，用于优化后续预警阈值设定、完善应急预案、指导类似工程风险防控，实现深基坑安全管理能力的螺旋式提升[5]。

（二）现场安全标准化管控体系

构建科学完备的现场安全防护体系，着力打造 “人防、物防、技防”深度融合的三维立体防护架构，让各项安全措施精准落地。在实体防护设施方面，严格执行标准化要求：所有基坑临边必须设置连续、稳固的防护栏杆系统，采用 Φ48×3.5mm 国标焊接钢管制作，立杆间距严格控制在 1.8 米以内，确保整体结构刚度；设置上下两道横杆，上杆离地高度 1.2 米，下杆离地 0.6 米，形成有效的人体重心防护屏障。栏杆外侧满挂阻燃型密目安全网（网目密度 ⩾2000 目 /100cm² ），既防止小型物件坠落，又具备防风抑尘功能。所有钢管表面涂刷红白相间警示漆，条纹宽度统一为 30 厘米，形成强烈的视觉反差。针对夜间或低照度环境，在栏杆顶部间隔安装太阳能 LED 频闪警示灯，其有效工作照度不低于 50 勒克斯（lux），确保在黑暗条件下清晰可见，持续警示作业人员与周边人员。

实现作业区域有效封闭管理，杜绝无关人员随意进出带来的风险，全面推行装配式钢板围墙的应用。围墙标准模块高度不低于 2.5 米，具备安装快捷、拆卸方便、可重复利用及整体稳定性高的优点，形成坚固可靠的物理隔离屏障。在施工现场主要出入口，部署人证合一智能闸机系统。该系统集身份证读取、人脸生物特征识别与门禁控制于一体，只有通过双重身份验证（人脸信息与备案证件信息实时比对一致） 的授权人员方可进入，堵住管理漏洞，确保“非授权不入场”。对特种作业人员与设备的管理，实行严苛的 “双核查”安全准入制度。从事起重机械操作、电工、焊接与热切割等特种作业的人员，须持有国家住建主管部门核发的有效操作资格证书。在此基础上，每日上岗前，必须通过设置在作业点入口的终端设备进行在线验证，验证通过后方可启动设备作业。对于大型起重机械等关键设备，每日启用或交接班后首次操作前，严格执行 “三查三试”程序：（1）“三查”：一查各类安全保险装置（如限位器、力矩限制器、断绳保护器等）是否齐全、有效、无缺损；二查制动系统性能是否灵敏可靠，制动间隙符合要求；三查主要钢结构焊缝、连接销轴及钢丝绳有无可见裂纹、变形、磨损超标或松动现象。（2）“三试”：一进行空载运行试验，检查各机构运转是否平稳、无异响；二测试各方向行程限位装置是否在设定位置准确动作；三触发超载报警装置，验证其声光报警功能是否正常。此程序必须由设备操作人员与现场安全员共同确认签字，形成可追溯记录。

（三）应急管理体系与实战化处置

为有效应对工程建设中潜藏的重大安全风险，特别是坍塌、涌水涌砂、触电、机械伤害等七类高频且后果严重的事故类型，构建并持续优化了一套以“分级响应、专业处置、多方联动”为核心原则的立体化应急管理体系。这套体系的基石在于其高度情景化的应急预案编制。针对每一类高风险事故，深度嵌入具体施工场景，包含直观明了的响应流程图、确保信息无缝传递的关键岗位联络矩阵图，以及清晰标注应急设备、物资、队伍及外部救援力量分布的资源分布图。预案中，各级指挥与行动单元的职责边界与处置权限被严格界定：项目经理担任应急总指挥，统筹全局；由设计和勘察单位骨干组成的技术组负责提供核心决策支持与方案制定；而具备专业资质的施工队伍则构成抢险组，承担一线紧急处置任务。为确保这套体系在关键时刻能迅速激活、高效运转，实战化演练被置于至关重要的位置。坚持每季度组织无脚本、贴近真实的应急演练，其核心目标直指检验和锤炼应急处置链条中最关键的环节：信息报送的时效性、现场警戒与封锁的迅捷有效性、以及人员疏散的组织与速度。这些演练模拟各种突发状况，着重考察指挥系统的决策能力、各小组间的协调联动、以及一线人员的反应速度与执行力，通过复盘总结不断堵塞漏洞、优化流程。

以危害性极大的基坑边坡滑塌事故为例，该体系的具体运作机制体现得尤为充分：一旦发生险情，立即启动最高级别的Ⅰ级响应。首要动作是迅速切断事故区域及邻近区域的电源，并紧急关停降水设备，防止次生灾害。与此同时，高科技装备即刻投入救援：利用无人机搭载热成像设备对滑塌体进行快速扫描，精准定位可能的被困人员位置，为精准施救赢得宝贵时间。现场管控方面，要求在滑塌区边缘外扩至少 5 米范围设置双层警戒线：内层警戒线实施严格管控，禁止无关人员进入；外层警戒线则负责交通疏导和外围秩序维护，确保救援通道畅通。抢险组根据预案迅速展开行动，抢险的核心策略是快速稳定边坡：优先采用吨袋装填砂土（堆码时严格控制坡度为 1 ：1.5，确保自身稳定）对滑塌坡脚进行快速反压，增加抗滑力。同步进行的，是在滑塌体前缘密排打入 9 米长的拉森 IV 型钢板桩，利用其优异的咬合性能形成一道坚固的临时挡墙，有效阻止土体进一步滑移，为后续处置创造安全空间。技术组则在后方同步启动精密监测与加固方案制定，借助三维激光扫描仪对滑塌面及周边土体进行高频次、高精度扫描，实时捕捉和监测滑裂面的发展动态与微小变形，为判断边坡稳定状态提供科学依据。待监测数据确认变形趋于稳定后，立即实施双液注浆（水泥 - 水玻璃浆液） 对松散土体进行加固，注浆压力严格控制在 0.5-1MPa 范围，确保浆液有效渗透固结，修复方案须提交给原设计单位进行严格的结构安全验算并获得其书面签认，最终修复通常采用如微型桩结合格构梁等可靠工法进行永久性加固，彻底消除隐患，唯有经全面评估确认安全后方可批准复工。事故处置并非终点，强制要求在事故发生后 72 小时内，必须完成详尽的事故树分析（FTA）报告，深入剖析事故发生的直接原因、间接原因和根本原因，追溯管理流程、技术措施、人员行为等各个层面的潜在失效点。基于这份深度分析，系统性地对现有应急预案、管理制度和操作规程进行审视和动态升级，形成“实战 - 评估 - 改进”的闭环管理机制。

结语：

深基坑工程施工技术与安全管理要结合