土方开挖工程安全监理实施细则
谭国荣
[摘 要]本文主要介绍了山东嘉祥船闸工程的施工过程中基坑开挖的安全管理措施。
[关键词]内河船闸 基坑开挖 安全要点
中图分类号：G618 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0331-04
1、前言
山东省洙水河航道改造工程嘉祥船闸工程建设项目位于山东省济宁市嘉祥县城南，嘉祥村西北，洙水河南岸，在嘉祥节制闸和夏桥之间。
根据建质[2004]第213号《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》文件的要求，开挖深度超过5m（含5m）的基坑、槽的土方开挖工程；或基坑虽未超过5m，但地质条件和周围环境复杂、地下水位在坑底以上等工程。需要在施工前独立编制安全专项施工方案。嘉祥船闸工程包括闸首、闸室等施工时，基坑开挖的深度在7m～11m之间，基坑的稳定是实施船闸结构施工的关键，因此基坑开挖施工的具体安全措施至关重要。
2、工程规模
2.1 船闸工程
（1）上闸首。采用钢筋混凝土坞式实体底板和箱型边墩组成的整体式结构型式，平面尺寸27.0×39.0m（长×宽），底高程24.60m，顶高程37.50m。包括：13.53×6.62×1.36m（宽×高×厚）2扇人字门；2.600×3.154×4.000m（宽×高×厚）2扇阀门；2套30吨启闭机；2套钢爬梯；18m水尺； 防撞橡胶8块；2座2层启闭机房（平面尺寸12×5.62m）。
（2）下闸首。采用钢筋混凝土坞式实体底板和箱型边墩组成的整体式结构型式，平面尺寸27.3×39.0m（长×宽），底高程25.70m，顶高程37.50m。包括：13.53×7.92×1.36m（宽×高×厚）2扇人字门；2.600×3.154×4.000m（宽×高×厚）2扇阀门；2套30吨启闭机；1座2层启闭机房（平面尺寸12×5.62m）；1座3层控制楼（平面尺寸12×5.62m）；1座钢结构人行桥；2套钢爬梯；22m水尺；防撞橡胶8块。
（3）闸室。闸室长度为230m，采用C25钢筋混凝土坞式整体式结构型式，宽为27.40m，底高程25.70～26.90，顶高程37.50m。包括：2座水位计井；16套对称布置钢爬梯；15套灯杆；60个钢护木；60个对称布置钢护木；32套对称布置10吨固定系船柱；96套对称布置10吨固定系船钩。
（4）上、下游导航墙及护坦。导航墙长25.8m（船闸中心线投影），采用1：6的斜率延伸至引航道边界后与边坡圆弧衔接，转弯半径为10m，结构设计采用C25现浇混凝土重力式结构型式。上游导航墙墙顶高程为37.5m，底高程为29.20～31.80m，墙顶宽1.5m，底宽7.0～5.50m，趾高1.1m。下导航墙墙顶高程为37.50m，底高程为27.80～30.80m，墙顶宽1.5m，底宽8.5～6m，趾高1m。下游引航道护坦为34.5m。近下闸首24.5m采用C20钢筋混凝土护坦，厚0.4m。
（5）上游靠船墩。上游停泊段为现浇混凝土重力式结构型式，长270m，底宽6m，顶高程为37.5m，底高程29.60m，趾高1.5m。
（6）上游引航道护坡。上游引航道为斜坡式護岸结构型式，护坡长度为513m，底宽30～60m，底高程为30.30～31.10m。包括：10个靠船墩（墩顶尺寸3×3m）；10套钢爬梯；10套10吨固定系船柱；20套10吨固定系船钩；1座水位计井；2套灯杆；10太阳能灯。
2.2 夏桥改造
洙水河航道为人工开挖航道，现按Ⅲ级航道改建，跨航道桥梁通航净宽36米，净高7.0米。夏桥是洙水河上的航桥梁改造工程之一，原桥梁位于嘉祥县关镇嘉祥村村北，洙水河里程桩号K32+603，为跨越洙水河河道的生产桥。原桥为3孔跨径16米、宽6米的石拱桥。改造方案为拆除旧桥，在原桥位上及嘉祥船闸上游引航道处（航道桩号K32+603.88）建设跨越船闸上游引航道及洙水河河道的新桥，桥梁全长198.44米，桥面宽度7米，双向1.5%横坡，Ⅱ级公路荷载标准（人群荷载3kPa），桥梁（连续箱梁）主跨25+39+25 m，桥面由40块预制空心板组成，桥南北侧引道与原路顺接。
夏桥改造线路全长810米，其中桥梁长198.44米，宽7米，桥头引道长611.56米，宽6米，四级公路（行车速度20km/h）。
3、施工概况
整个船闸工程划分三个施工区域：船闸及导航墙段施工区，上下游引航道施工区，夏桥改建施工区。
船闸及导航墙段施工区包括上下游闸首、闸室、上下游导航墙和护坦以及夏桥的5#和6#墩。该施工区段上、下游闸首先行施工，导航墙段结构和夏桥的5#、6#墩紧随着闸首结构的施工同时进行。在闸首边墩施工基本完成后，即进行闸室和闸首启闭机房的施工。随后进行闸首内闸门、人字门、启闭机控制系统和闸室内附属设施安装。考虑到闸首人字门安装的特殊性，在闸室施工时，留临时通道位置的墙身后浇，待完成人字门安装后再浇筑。
上下游引航道施工区包括上、下游引航道段、靠船墩、河道连接段等。先期进行上游引航道土方开挖和靠船墩基坑开挖，形成浆砌块石护坡和靠船墩施工工作面。再进行下游引航道土方开挖和浆砌块石护面。最后进行上、下游引航道连接段开挖和疏浚。
夏桥改建施工区包括主桥、引桥和引道，在上闸首和导航墙段基本完成后即可开始。夏桥改建时需要预先在现有桥梁上游搭建临时桥和临时道路，以免中断交通，临时桥和路的建设拟在施工进场后开始。
本工程工期19个月，基坑开挖工程安排工期268天，本工程土方开挖主要包括闸首、闸室的基坑开挖，上下游引航道、连接段航道等部位开挖。土方开挖以机械开挖为主，辅以适当的人工开挖。
其中，船闸及导航墙段施工区基坑开挖施工顺序：先开挖下、上闸首基坑，在闸首基坑放坡开挖过程中，辅以护坡措施和降水排水措施，以确保基坑安全稳定，并为土方作业机械创造良好的干施工条件。下、上闸首主体结构基本完成后，再开挖闸室基坑，进行闸室底板和墙身施工。
3.1 船闸基坑开挖施工顺序
清基→放线（坡顶线、坡底线）→开挖→放出基底边线，进行基坑验槽，且及时做好降排水的工作。
3.1.1 清基。场地清理包括植被清理和表土清除，清除厚度约为30～50cm，工程范围包括主体工程、临时堆土区、弃土场及临时生产、生活区。
清理包括植被清理和表土清挖。植被清理主要是开挖区域内的树根、杂草、垃圾、废渣及监理指明的其它有碍物。表土主要指含细根须、草本植物及植物的表层有机土壤。主体工程的植被清理范围延伸到施工开挖边线或填筑边线外侧20m以上，弃土运至弃土场堆放。
施工场地地表的清基，必须延伸到最大开挖边线、填筑线或建筑物基础外侧5m，树根挖除的范围延伸至最大开挖边线、填筑线或建筑物基础外侧3m。
严重影响环境的清除物质，按监理工程师指定的地区进行掩埋，掩埋后不得妨碍自然排水或污染河流。表层有机土壤，按监理工程师指示的开挖深度进行施工，且运到指定地区堆放，防止水流冲刷流失。
清理以机械为主、人工配合的施工方法。根据现场了解到的情况，清理可以采取装载机和推土机相结合的施工方法，因为装载机和推土机使用灵活，可以适应平地与斜坡施工条件，可以实现挖、运工作一次性完成，符合技术与经济效益的要求，是清基主要施工机械。
3.1.2 放线。由于是采用分两层开挖，一层是从原泥面线开挖到+31.00标高，第二次是开挖到各结构的开挖基底，所以按照图纸要放两次坡顶坡底线，且用石灰撒出标记。
3.1.3 开挖。船闸基坑土方开挖工程量较大，根据土方工程量、土方运距，土方拟采用挖掘机开挖、自卸汽车运输方式和铲运机挖运方式两种，大部分土方采用挖掘机开挖、自卸汽车运输，其余土方采用铲运机挖运。
在施工过程中，既要考虑兼顾土方的开挖与回填的衔接，又要考虑季节性施工，土方的合理调配关系着工程全面、合理、流畅的组织施工，同时也制约着工程的总工期，影响工程的成本。
土方调配的原则：合理划分施工区段，开挖与回填有机的衔接；减少调配运距，降低工程成本。
基坑挖土所产生的土方，主要弃土堆放区在业主提供的弃土区二，为了保证生产加工区的房屋安全，故弃土堆放区的布置离生产加工区20m，中间由绿化带隔离，以保证生产加工区的安全。
土方开挖过程中将开挖与回填工序尽可能结合考虑，以减少土方二次运输工程量，充分利用开挖的土方直接回填，减少土方二次运输成本。
3.1.4 放出基底边线，进行基坑验槽，做好降排水的工作。土方开挖前，按设计断面及高程进行测量放样。开挖边坡按设计控制，在基坑上部四周挖截水沟一道，使基坑以外的降水和生产弃水能集中外排，在基坑底部每边预留工作面1.0m，在基坑建基面边缘外0.5m处挖0.2m×0.2m的排水沟，并用砖砌防止堵塞或者破损，在排水沟适当位置挖集水坑，作为积水排水处，用水泵将水排向基坑外，集水坑尺寸视基坑排水量大小而定。为防止雨水冲刷坡面，在坡面及平台处设置截排水沟。
开挖过程中，开挖坡面若有不安全因素，采取相应的防护措施，如加强明沟排水、使用木桩结合挡板支护等措施。如坡面渗水量不大，则做砂石或土工布反濾把水引入排水沟，如出现裂缝、滑动迹象和流沙涌泥等无法继续施工时，立即暂停施工和采取应急措施，根据具体情况修正施工方案和采取相应措施，采用轻型井点等措施降低地下水位。
可利用土料与弃置废料分别堆放，用推土机适度平整，保持土料堆放的边坡稳定，并有良好的排水措施，为保持可利用土料的含水率，在堆土区四周设置排水沟向区外排水，土料堆面保持中部向外的泛水坡，并由内向外布置适当的排水沟。
基坑土方开挖示意图如图1所示。
另外，上下游引航道施工区基坑开挖施工顺序：修建临时围堰进行上游靠船墩结构施工，在临时围堰内侧设置3排水泥搅拌桩作为防渗帷幕，一方面增加了外侧水流的渗径，另一方面对基坑土体的稳定性也非常有利。先开挖上下游引航道土方，进行引航道砌石护坡施工。在下游引航道施工期间新建防汛大堤，新建大堤与现有大堤顺接。再开挖和疏浚上下游引航道与河道连接。
船闸工程在进行闸首和闸室施工时，基坑开挖的深度在7m～11m之间，基坑的稳定是实施船闸结构施工的关键。基坑开挖采用分层放坡的形式，基坑拟分为三个阶段开挖，第一次开挖深度至3.0m，第二次开挖深度至7.0m，第三次开挖深度至11.0m。
为确保边坡稳定，基坑开挖采用斜坡式开挖，坡比1：1.5，中部设置2m宽的戗台，在靠近围堰处随着开挖面的降低，根据土体加固的宽度形成垂直放坡。在基坑建基面边缘外1.0m处向内挖0.5m×0.5m的排水沟，在排水沟适当位置设置集水坑，用水泵将水排向基坑外。为防止雨水冲刷坡面，在坡面和平台处设置截排水沟，准备足够的土工布在雨季时覆盖在基坑边坡上，上面采用袋装土进行覆压，确保基坑边坡的稳定。
4、现场的安全布置措施
4.1 临边防护
4.1.1 挖出的土要随挖随时排走，不得在坑边存放。
4.1.2 边坡上部不准堆放弃土和材料设备等，堆放重物距土坡安全距离不得小于4m，临时材料不得小于2m。
4.1.3 距离坡上线1.5m外用红白旗做围护和警示。？在有明显高差的地方，落差超过2m的需要用钢管在临边搭设防护栏杆。
4.1.4 将坑边上散土和活动碎石要及时清理干净。
4.2 施工通道
施工道路拟按1：10坡度放坡，道路两侧放坡1：2.5。路面宽度设为8m，路面拟采用300mm厚道渣铺设。施工道路随着基坑开挖深度逐步增加而向前延伸。施工通道布置在距离基坑顶部边线3m以外，能保证以后施工中大型车辆的负载。防止重载车对边坡的破坏，基坑顶部四周做好安全维护措施。在道路入口设安全警示标牌与告知牌。在通道两侧采用警示护栏。临时堆土区域布置距离基坑一定距离，堆高拟不超过3m，有效防止堆土区域对基坑边坡土体的挤压。
4.3 边坡护坡
因边坡开挖后长期暴露，为防水土流失影响基坑安全，在边坡坡脚和放坡的马道上设排水明沟和集水池，截留流向坑底的雨水。
4.4 基坑降、排水措施
因基坑面积大，开挖深度深，为保证基坑开挖顺利进行，必须进行降水，合理的降排水设计和实施既是基坑顺利开挖的保证，也是维护基坑安全的重要保证。本基坑拟采取深井和轻型井点结合的方案进行降水。
（1）沿基坑坡顶、每级放坡马道及基坑底结构外侧，设置排水明沟和集水池，排水明沟断面尺寸0.5×0.5m；集水池寸1×1×1m；排水沟及集水池均采用砖砌墙体。排水沟和集水池需随基坑开挖及时设置并调整。保证及时用水泵将积水排走，不致浸泡边坡和影响作业。（2）备有2台水泵和配套的配电箱，开关箱，电线等，使用水泵时，水泵电线不准拖地，仔细检查电缆是否有破损等现象。（3）备有水靴，雨衣裤。（4）边坡坡面上如有大量渗水时，应设置过滤层，用草包或沙包防止边坡滑入坑内，随时清理积水坑。
4.5 夜间施工
（1）夜间施工时，应保证有足够的照明设施，能满足夜间施工需要，并准备备用电源。（2）施工现场设置明显的交通标志、安全标牌、警戒灯等标志，标志牌具备夜间荧光功能。保证施工机械和施工人员的施工安全。？（3）在人员安排上，夜间施工人员白天必须保证睡眠，不得连续作业。（4）项目经理部各部门建立夜间施工领导值班和交接班制度，加强夜间施工管理与调度。在项目经理部设置夜间值班室；在施工现场安排现场值班室。
4.6 基坑监护
虽然基坑虽然放坡较大，但仍不排除有坍塌、滑坡的危险，故设一名专职监护人员，进行全天监测，并负责基坑周围地面变化情况的巡查，如发现裂缝或塌陷，应及时加以分析和处理，如发现有松动、变形、裂缝现象，立刻撤离现场作业人员，并及时报告上级有关部门，采取防范措施，确保安全生产。
基坑施工期间应指定负责基坑周围地面变化情况的巡查，如发现裂缝或塌陷，应及时加以分析和处理。
5、基坑开挖注意事项
（1）土方开挖要探明地下管网，防止发生意外事故。（2）在距离基坑边0.6m周围用ф48钢管设置防护栏杆，立杆间距3m，高出自然地坪1.20m，埋深0.80m，在立杆的上、下端及中间位置各加一道水平杆，外面用密目网封闭。（3）基坑上口边1m范围内不允许堆土、堆料和停放机具。（4）基坑边沿5m范围内不许重车停留。各施工人员严禁翻跃防护栏杆。（5）基坑外施工人员不得向坑内乱扔杂物，向基坑下传递工具时要接稳后再松手。（6）坑下人员休息要远离基坑边及放坡处，以防不慎。（7）施工机械一切服从指挥，人员尽量远离施工机械，如有必要，先通知操作人员，待回应后方可接近。（8）基坑开挖之前，应先对各种地下管线、光缆及其他地下设施进一步查明，对管线的走向、埋深作进一步的了解，并绘制地下管线走向图，杜绝盲目施工以保证地下管线的安全。
6、深基坑施工过程中的安全管理措施
6.1 建立和健全各级安全生产责任制和完善各项安全管理制度
建立以建筑企业领导为首，企业各部门和各项目部的安全生产责任制，通过签订各级安全生产责任承诺书，明确项目部各级人员的安全责任。进一步完善落实企业的各项安全管理制度。
6.2 基坑的監测管理
基坑开挖及地下工程施工过程中，由于地下工程的不确定因素很多，对基坑地质状况、围护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观测及分析工作，并将观测结果及时反馈，以指导设计与施工。因而基坑监测是基坑工程施工的一个重要环节。通过监测手段可随时掌握基坑周边环境的变化及支护土体的稳定状态、安全程度和围护效果，为设计和施工提供信息。通过信息反馈体系，以及时调整采取措施，确保基坑工程的安全施工，预防事故发生。因此，在基坑开挖前，必须制定现场监测方案，主要内容应包括监测目的、监测内容、测点布置、观测方法、监控报警值、监测周期、监测结果处理要求和结果反馈制度等。
观测数据应及时分析整理，沉降、位移等观测项目尚应绘制随时间变化的关系曲线，对变形和内力的发展趋势作为评价。当观测数据达到报警值时，必须立即通报有关单位和人员，停止开挖施工，及时查清原因，做好围护加固调整措施，确保基坑安全。
6.3 基坑边堆放荷载的控制
在基坑开挖过程，基坑边缘堆置土方和建筑材料，或沿挖方边缘移动运输工具和机械，一般应距基坑上部边缘不少于15m，弃土堆置高度不应超过3m，并且不能超过设计荷载值，严禁超堆荷载。机械设备因施工需要设置在坑边时，由于会产生振动的原因，会使土质产生液化而降低土体的抗剪强度，应根据设备重量、基坑围护情况、土质情况等，经过设计计算确认。
6.4 基坑施工的应急预案
为确保正常施工，预防突发时间以及某些想不到的、不可抗拒的事件发生，事前要有充足的技术措施准备、抢险物资的储备，一旦发生基坑事故能及时组织有效的应急救援行动，最大程度的减少人员伤亡、国家财产和经济损失，必须进行风险分析和预防。基坑围护一旦失效，轻则围护变形，重则发生坍塌酿成事故。基坑围护结构的安全受基坑的开挖卸载、气象（台风、暴雨等）、环境等较多的可变因素影响而改变，不可仅按某些特定的参数判断基坑工程的安全度，忽视基坑工程的实际动态变化。因此，要针对基坑施工的作业特点，对开挖中可能存在隐患及施工过程易发生事故的部位制定防控措施。首先，对基坑施工中的重大危险源进行辨识，确定潜在危险因素，然后相应制定预防措施。
建立基坑事故专业应急救援预案，一旦发生基坑事故，能及时组织有效的应急救援行动，抵御事故或控制灾害蔓延，降低事故带来的后果，包括人员伤亡、财产损失和环境破坏等。预案要根据基坑事故发生的特点，针对施工过程中存在的重大危险源，建立指挥部、项目部应急救援预案。
基坑施工是船闸工程中一个重要的分项工程，它的重要性绝对不容忽视，从基础阶段就须抓好基坑工程的技术、质量和安全生产是工程成功开端的关键。基坑施工，存在诸多不确定因素，因此项目部要与建设、设计、监理、检测必须相互配合，通力合作，措施到位，管理到位，才能确保基坑工程的安全。
