深基坑施工安全管理及控制研究

绪论1.1研究背景及研究意义1.1.1研究背景在社会大发展、城市化的发展逐渐加快的时代背景下，我国建筑行业的发展突飞猛进。随之而来的是高层建筑建设过程中基坑的快速发展，特别是深基坑工程的发展，地下空间已达几十万平方米。由于目前为止，深基坑施工中的安全技术措施业界还没有统一的认识，每一个国家以及地区对于深基坑安全的管理发展也参差不齐，主要的原因导致深基坑施工过程中的安全管理力度不够，安全技术措施发展也不成熟。进而引发的是更加严重的深基坑安全事故，由于深基坑施工引发的事故相对其他施工工程较严重，所以每年都会给社会造成巨大损失。2009年8月20日下午，珠海市一广场深基坑施工过程中因喷锚支护发生位移量过大导致基坑坍塌事故[1]。此次重大事故造成多人受伤，当场就有6人被土掩埋，后经消防员全力抢救3人被救出，其他的三个人遇难；地铁因受事故影响而不得不停运，造成了交通拥堵，周围多家超市被遭遇火灾，一栋居民楼受损，造成巨大经济损失。2013年年4月20日，中国某市市场的某广场施工现场发生边坡坍塌事故，工人居住的简易板房就位于边坡上方，导致部分板房一起坍塌，造成多人人死亡，社会影响恶劣。深基坑施工工程属于重大危险源，高事故发生率的施工工程会带来巨大的社会影响以及经济损失、人员伤亡。所以要对深基坑施工中的危险源进行辨识和评价，在此基础上建立安全管理体系，以减少事故发生的概率和事故的经济损失就显得很重要。1.1.2研究意义造成深基坑施工事故的原因非常复杂，想要对其进行具体分析，就要采用系统的安全工程理论方法，深入分析施工中可能出现的各种危险源，对可能出现的问题及时采取有效安全技术措施进行预防，并结合目前深基坑工程施工的研究成果以及结论，分析出深基坑施工过程中的危险元素，然后在此基础上对存在的不确定性因素或危险因素进行评价分析。在以上研究都结束后，才能在实际施工环境的基础上，提出相应的事故预防办法，健全事故管理体系，尽量减少事故的发生频率。由于目前深基坑的快速发展，基坑开挖深度的要求与目前的施工技术不相符是形成事故的主要原因。施工中的技术措施会随着时代的发展由国内外的学者继续研究，但是目前能最有效率的预防事故的方法就是在施工中有良好的安全管理工作，有效的安全管理工作能弥补技术上的缺陷，减少事故的发生。其中，深基坑施工中有效的安全管理工作的具体意义有：（1）能尽可能的有效避免施工过程中出现意外情况。深基坑工程施工过程繁琐，要经过的施工阶段较多，且很容易受到施工现场周围环境的影响，受周边地下的电线及河流等的影响，所以深基坑工程极易发生安全施工事故。建设方在施工前建立完备的安全技术措施及安全管理措施，有助于有效避免事故发生或者事故发生后使经济损失降到最低限度以降低事故发生率。完整地安全管理工作还可以减少对施工现场周围环境的破坏以及周围地下的线路、水路管道、周边河流的影响。（2）在深基坑施工前的施工方案设计以及施工过程中的保护给与前提条件。完备的安全管理工作有助于在基坑施工中的施工方案设计，施工工艺设计以及环境保护等都有重大意义；还可以保证正确的施工顺序，保证安全有效的施工。（3）在深基坑施工过程中有利于负责人对过程中出现的问题进行决策。有很好的安全管理工作会使在深基坑施工过程中，会让管理层在决策中更有信心，实时的掌握整个施工过程，在施工前安全技术源，施工中的安全事故预防都有章可循，对于施工中的危险事故进行规避都有重大意义。（4）在对深基坑施工采取保险措施时提供重要依旧。在深基坑施工阶段中，要进行深基坑施工阶段的安全事故危险性分析及安全性影响分析，以便于在采取保险措施时有参考依据。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状从20世纪出开始，世界各地已经有大量的研究人员发现了基坑施工中的危险性，还有基坑事故带来的巨大经济损失都促使大量的研究人员进行基坑施工安全方面的研究。由于不断有学者投入到施工安全方面的研究，所以已经有了非常巨大的研究成果，预防事故方面已经去得了巨大的效果。从20世纪70年代开始，国外的许多国家就已经开始了基坑工程施工的法律法规。国外学者Hinze经过大量的工程施工的研究之后得出初步的结论：施工过程中的主观能动性是非常重要的，只有施工人员有对危险的认识，并能主动为避免危险而进行安全施工，就会有效的避免事故的发生；另外，管理层对施工人员的安全管理的作用也绝不能小视。Jannadi在对建筑工程学方面做了大量研究后，高度总结了影响施工工程中发生事故的主要因素有：施工工人以及管理人员的安全教学，施工现场的四周环境条件使其中一个重要的影响因素，还用考虑到环境应让人不容易产生疲劳，整个施工项目的人员应该各司其职，不应越级指挥，各个部门都应该调动起了、共同努力保证安全[2]。著名学者EdwinSawacha经过大量的施工实践后得出的主要结论有：在施工中，虽然发生事故的原因多样，不好控制，但是归纳后有其主要的原因，比如安全教育进行的差，忽视施工环境，安全设施不全面，不完整等。国外著名工程师Faber在施工实践中，再运用比较系统的工程施工安全危险评价方法后，提出了许多可以实施2到工程施工中的额危险处理办法。但是，此人的研究有一定的局限性，只是在理论层面，适用性不强。在2004年，在基坑的施工中对安全管理的研究又取得了进一步的研究成果，主要理论是：在施工中药时刻注意预防事故，及早察觉，并要及时的进行预防。国外著名学者Staveren和Martin等人在进行了土木工程的相关研究后，发现基坑施工过程中，在挖土阶段地下土的情况会对施工产生不可预料的影响，并在此基础上开展了相关课程，让更多的人投入到这方面的研究。2008年，对基坑施工进行细致的研究后提出了相关理论：施工中的安全预防重在实践，不能只存在于理论研究，并提出了有效的危险预防措施，并运用到了实践中。2008年，ChoiHyun主要是研究施工中的安全管理办法工作，他经过长时间的研究后得出，施工前制定正确的施工管理办法和危险确认方法是保证施工安全的有效措施[3]。1.2.2国内研究现状中国对基坑施工中安全事故的研究要比国外晚一些。国内的学者孙更生与郑大童等人在国内的研究居于领先地位，在进行了大量的研究后出版了对基坑施工中事故预防的相关书籍；1999年，陈忠汉和程丽萍在我国基础工程研究经验的基础上编写了《基础工程学》和《深基坑工程》[4]。2004年，国内著名学者杨子生先在前人研究成果的基础上，总结了基坑工程施工过程中出现过的问题，再针对出现过的问题提出了许多有针对性的管控措施。2005年，黄虹伟在深基坑施工工程实践中，以实际出现的情况为主，根据现存的施工中的安全管理流程，提出了施工中可能出现的危险因素以及比较有效、简单、有效的处理方法。2006年，林娴在前人研究的基础上分析了基坑工程中的出现的危险的特征，并把熵理论实施到了施工的具体过程中，为施工人员提供了详细的危险避免方法，得到了很好的效果。2006年，著名教授黄宏伟对隧道的地下工程进行研究后，得出了隧道施工的主要特征，对于国家中风险的定义起到了奠基作用[5]。2006年，何锡兴对深基坑工程的研究取得了重大进步，他主要的研究方法有WBS法、事故树法以及数学模型法，他的研究成果对施工后期的危险控制效果巨大。2007年，马新弟从施工实践开始，结合前人的研究理论，从理论联系到实际，并结合施工中的实例进行研究，找出了许多施工中事故的原因，给施工人员提供了安全保障，并且对于伤害的研究给施工人员敲了警钟。2007年，国内著名教授曹卫民提出了应该在施工过程中对危险源加以控制，可以有效地降低事故的发生概率，过程中控制的研究理论使得深基坑的施工安全性提高很大。2008年，国内著名学者刘翔的主要研究内容是：在基坑工程施工实践中研究了深基坑中影响施工安全的主要危险源和影响原因，并相应的提出了管控措施，主要研究方法是定性分析和定量计算相结合的方法[6]。2011年，谢秀栋为了找出深基坑施工中的不确定危险因素，运用了对种研究方法，主要有：定性分析与定量分析结合分析的方法，并在此基础上建构数学模型。他的研究成果使得施工人员更好的看到过程中的不确定因素，并能更好的预防。2012年，张俊的主要研究内容是：通过研究施工过程中的风险来验证对危险源对施工的影响，并具体提出了相关的管理方案，在施工中得到了验证[7]。2012年，梁发云的主要研究内容是工程施工方案的选择，在对超深基坑施工进行研究后，他得出选择适合的施工方案才是有效避免事故的措施，他的理论在后来的施工实践中也得到了验证[8]。2015年，胡吉群经过研究得出：要根据施工条件的不同相应的判断出施工工程危险性的不同，辨别和方法也要适当的进行改变以更好的控制事故。2015年，杨瑞江的主要研究方法是专家调查法和层次分析法，在此基础上他提出的事故解决方案是符合我国施工工程的实际情况的，对我国施工工程的发展起了推进作用[9]。2015年，张艳艳全面的对我国近些年研究结果进行总结，分析其中存在的不足之处，针对这些结果和不足之处，进行了更加完善的研究和更成熟的研究措施，她的研究成果加快了我国对于基坑研究的进程。2016年，著名学者唐李政的研究方法是：总结基坑工程中最常见和最容易发生的事故，然后总结出问题的关键在于基坑工程中支护的设计以及施工，只有支护体系能有效的发挥作用，才能更有效地避免事故[10]。2016年，赵海敏在总结了国内外研究的基础上，把研究重点放在深基坑施工工程中支护体系的研究上，她认为，施工工程中的支护体系功能目前还存在局限性，技术也不够成熟，需要对现行的支护体系加以改进，以便适合现代的先进施工技术。2016年，潘洁的研究主要是管理层面的研究，她认为事故预防固然重要，但是必须进行评价，以用最有效、经济的手段达到最好的效果，进行施工资金的合理分配；施工中的人员、设备、环境要各尽其用，各取所需，达到最合理的分配。1.2.3国内外研究现状分析结论通过上述对大量资料的研究，世界各地的研究重点主要是在对基坑施工过程中的事故发生的缘由进行分析，在此基础上已经具有了完整地安全事故管理系统。由于我国对深基坑施工的研究起步较晚，虽然现在已经在各方面取得了不足的研究成果，但是还没有形成较完备的安全事故管理措施。从研究角度来看，国内的研究缺少对深基坑施工安全管理合理的分析，主要是施工方法的研究，这是国内研究落后于国外，没有形成完整地安全管理体系的原因。从研究方法来看，国内主要是进行理论研究和简单的评价，没有在实践中分析问题，这是其中的局限性，也存在着研究方法的不合理性。总的来看，虽然国内外研究的方法、进度、程度都存在差异，但是取得了非常巨大的进步，对于减少深基坑施工的安全事故做出了巨大贡献。但是深基坑施工属于巨大危险源，事故还时有发生，这就对国内外学者提出了更大的要求。1.3研究内容在分析了国外以及国内的研究理论及方法的基础上发现，深基坑工程属于危险性较大的危险源，但因其施工过程复杂，施工阶段多，其中包含的危险源较多，这就需要进行深基坑的危险源辨识。在辨识出危险源后，为了能系统的完善安全管理措施，还应做危险源安全评价；进而完善安全管理工作。具体内容如下：（1）主要是研究背景及意义、国内外的研究现状，并一步对研究内容和方法加以说明。（2）介绍深基坑施工工程，主要内容包括深基坑工程的定义、深基坑工程的基本要求。（3）深基坑工程事故的原因分析，主要阐述了基坑工程施工的6个阶段中可能引起支护体系和周边环境的变形原因、危害及控制措施。（4）深基坑施工危险源辨识与评价，开始先做了危险源的定义、分类及深基坑施工中几个重大危险源的说明，然后用故障树分析法对桩锚支护体系做了危险源辨识和评价。（5）建立深基坑施工安全管理体系，基础是找出施工中的不确定因素，从安全技术和安全管理角度两方面全面的阐明了深基坑施工中防止事故发生应遵循的措施并建立了深基坑施工安全管理体系。（6）结论与展望，本文做的研究主要是深基坑事故原因分析和危险源辨识，对研究结果做一个整体的概述和对本人的不足的地方做出期望。1.4研究方法采用的主要研究方法有：（1）文献研究法：研究大量的国内外文献以便更好的加深对目前研究地了解国内外深基坑施工实施阶段的安全管理相关理论和发展现状，获得更加完善的资料信息。对国内外深基坑工程施工实施阶段安全管理发展进程有了一个基本的认识，对国内外现有的有关文献进行收集、分类、整理、分析，构建深基坑施工安全管理指标体系。（2）事故树分析法：对深基坑桩锚支护体系破坏做事故树分析，由于事故树分析是一种有向的逻辑推理的方法，事故树图可以较完整的反应整个事故的发生过程。因为系统中的各个基本事件都存在一定的联系，找出这种关系，会更容易找出相互联系中的最容易发生事故的基本事件所以事故树分析更能直观的找出支护体系的危险源，便于研究并进一步制定事故防治措施。2深基坑施工工程概述2.1深基坑施工工程的概念深基坑施工工程的研究离不开基本的定义，所以首先要明确深基坑工程的定义。关于深基坑的定义，国家已经在相关规定中给出了详细的定义，现概括如下：深基坑的地下挖土深度为五米或者超过五米的工程；深基坑的地下挖土深度虽然没有超过五米，但是在施工现场周围环境复杂，地质条件、水文条件等难以勘测或者深基坑开挖对周围建筑物有很大影响的基坑工程。2.2深基坑工程等级划分要研究深基坑施工中的安全事故，首先要了解深基坑工程的安全等级，安全等级有三部分内容，有基坑支护结构安全等级、基坑工程安全等级和基坑环境安全等级。2.2.1支护结构安全等级深基坑支护安全等级是在工程发展中逐渐确定的，分为三个等级，等级的划分是依据支护结构被破坏后对施工造成的影响的严重后果确定的，详细内容如下：一级：深基坑工程中的支护设施不起作用、主要阶段建设或者地面状态改变对整体施工安全的影响很严重。二等级：深基坑工程中的支护设施不起作用、主要阶段建设或者地面状态改变对整体施工安全的影响严重。三等级：深基坑工程中的支护设施不起作用、主要阶段建设或者地面状态改变对整体施工安全的影响不严重。在进行深基坑施工时，支护安全等级的确定是非常重要的，确定了正确的安全等级，就会为接下来的施工提供正确的安全目标。在选择支护安全等级时，应按照相关规定的一定的原则进行，原则是：一般大多数的深基坑工程，支护安全等级可以定位二级；其他特殊情况的：工程周边环境复杂，有大量道路、建筑物或地下管线的，或一旦发生事故给经济和环境造成的损失巨大的支护安全等级应定为一级。当基坑工程一旦发生事故比如边坡坍塌事故不会危及人的性命、经济损失不严重的支护安全等级应定为三级。2.2.2基坑工程的安全等级建筑深基坑施工安全等级的确定也是由国家制定的，在《建筑深基坑工程施工安全技术规范》中做了详细的规定。因为深基坑工施工复杂，涉及到的技术和管理方面的措施众多，比如基坑变形的控制要求等。所以在确定施工安全等级时，要根据基坑安全、地基安全、环境安全等因素确定。详细等级的确定如下：第一级：基坑工程施工要求的条件复杂、基坑要求的运用年限多、施工对周边环境造成影响大、施工区域降水量大的以及基坑挖土深度大的工程。第二级：不包括一级的工程就是二级。我国的国土面积大，跨越地区广阔，而每一个地区有着不同的地域特色，因而造成各个地区的地质条件和水文条件等的巨大差别。所以在施工时的安全防治、环境保护等也会有很大差异。这就需要根据施工安全等级、支护安全等级、环境保护等级制定具体的施工方法、安全技术措施和环境保护措施来满足不同地区的施工条件，对于基坑施工的事故发生率各个地区不应有很大差异，防止给国家和社会带来严重的经济损失。2.2.3基坑工程环境保护等级环境保护等级是为了施工现场周围环境的保护而确定的环境保护重要程度，一共有三个等级。一级是指工程附近有历史保护建筑、复杂的地下管线、地铁、隧道、超高层建筑、；老式民宅等的工程；三级是指基坑施工场地四周宽阔，没有高楼等其他建筑物或地下没有管道电线线路的工程；没有以上两种特点的工程环境保护的等级为二级。为了确定环境保护等级，在施工之前应进行环境调查工作，环境调查的范围是：一般情况下，大多数的调查范围是深基坑挖土深度的两倍，除此之外，还应根据施工的实际情况确定。对于一级、二级的基坑施工工程，由于等级较高，所以应该制定相应的调查报告，为以后的环境影响分析和评价做好基础。2.3深基坑工程的主要特点（1）安全的基础性小，容易发生事故建筑深基坑工程中，支护结构作为临时为了保证安全的结构会在施工到了一定阶段进行拆除，有些建筑方为了减少工程造价而偷工减料或者不重视支护的安全技术措施而发生许多重大事故。一些工程中建筑方对深基坑工程认识不全，偷工减料为降低造价，再加上管理上存在缺陷，实际的安全性能会更小。所以深基坑施工工程的危险性会很大，很容易产地事故，这就是必须要有系统的管理体系的原因。（2）制约因素较多基坑工程与自然条件和周边环境有很大关系。不同地区有很大不同深基坑施工工程对施工现场的地理结构以及河流等情况要求较高。中国各个地区的条件差异很大，地下水中的承压水的差异对深基坑施工有巨大影响，这些都造成了深基坑施工的区域性差别②周边环境复杂有时深基坑支护体系的破坏受施工现场环境的影响，施工环境有时会成为深基坑工程顺利进行的关键所在。所以，周边环境复杂的工程需要在环境保护的前提下合理的安排施工方法及安全技术措施。（3）设计计算理论不完善基坑工程实际上是地下工程，深基坑施工受地质的影响较大，还有很多因素影响到施工，目前施工方对岩土力学的学习不全面，所以在施工中对一些技术的计算确定不够准确，会发生难以预防的事故。（4）基坑工程系统性较强基坑工程是一个系统工程，其施工内容较其他施工工程多，所包含的技术难度也较大。而作为施工难度较大的深基坑工程，施工时对施工人员的致使和工作经验要求很高，要求他们具备岩土方面的知识，还要有结构工程的知识储备。所以作为系统工程的基坑工程应更加重视其安全事故问题。2.4深基坑支护结构功能与类别2.4.1基坑支护结构体系功能（1）基坑支护结构体系的功能在深基坑工程的逐渐发展渐渐形成了一些规范规定了基坑施工中的支护结构的作用，具体是：①基坑支护结构应该要保证基坑施工对周围环境包括高层建筑、地下的管路和电路的正常使用不受影响。②保证主体地下结构的施工空间。按照强制性条文，建筑深基坑施工工程中的支护体系应该具有两种功能。深基坑支护工程是深基坑施工开挖地下部分为预防边坡坍塌而采取的临时性设施，深基坑开挖阶段涉及到的技术条件、环境要求广泛，为确保施工安全，这就要求支护工程也应具有开挖阶段的基本要求，而施工阶段最重要的是基坑施工周围环境的保护。支护工程应具有的两种功能是：第一，支护体系的功能是预防事故的发生，是为了基坑开挖更安全的进行，所以支护工程不能妨碍基坑开挖施工的正常进行；另外，支护工程除保证边坡安全外，还应该保证在基坑施工现场有足够的空间用来安置设备、机械、施工物料等物品。第二，最重要的一个功能就是深基坑的施工不能对周边建筑物、环境及地线管线等设施产生破坏，而实现这一目标支护工程就显得尤为重要。如果一旦基坑周边环境遭到破坏，就会影响到该工程的安全，影响施工进度，所以这是最重要的一个功能。（2）基坑支护结构体系的作用①能够保证在基坑施工阶段中的开挖阶段和地下的主要结构的和施工给与足够的工作范围。②施工现场的四周环境对基坑的施工会产生影响，反过来深基坑的施工又会对施工现场周围的环境造成破坏，而支护结构不尽可以避免事故的发生，还可以让施工条件适应周围环境，也可以尽可能的保护周围的环境。2.4.2深基坑支护结构类别深基坑的支护结构在整个施工过程中起着不可取代的作用，能够保证在基坑施工阶段中的开挖阶段和地下的主要结构的和施工给与足够的工作范围。施工现场的四周环境对基坑的施工会产生影响，反过来深基坑的施工又会对施工现周围的环境造成破坏，而支护结构不尽可以避免事故的发生，还可以让施工条件适应周围环境，也可以尽可能的保护周围的环境。而支护结构不仅可以避免事故的发生，还可以让施工条件适应周围环境，也可以尽可能的保护周围的环境。要使支护结构在深基坑施工中充分发挥其应有的功能，就必须先了解深基坑支护结构的分类，以便于在施工中根据现场的施工条件以及现场状态选择最合适的深基坑支护结构。基坑工程按支护形式或开挖形式分为两大类。（1）无支护的基坑工程①大型的挖土施工：是用全面放开边坡的挖土方式，在建筑工程场地处于广阔状态、四周没有房屋和埋在地下的管路和电线线路条件下的普遍常用的挖土办法。②挖土开放边坡支护面，用全面开放边坡的挖土为主要方式，在边坡表面用钢筋网混凝土护坡加以支持。③简单的支护形式，这种简单的支护形式的特点主要是：主要的施工是以放坡开挖土为主，用短的木桩、隔离板作为辅助施工。（2）有支护的基坑工程①加固边坡形成的支护这种形式的支护结构的主要功能是：可以对基坑施工中边坡的土实施压实处理，能有效改善土的质量，以便能形成自立式支护结构。主要的类型有：复合土钉墙支护结构、水泥土重力支护机构等。②有支护的基坑工程设有只支护的基坑施工工程形式有三种，主要是加固边坡形成的支护形式、挡墙式支护结构以及其他形式的支护结构。在三种支护结构中，又分别有不同的支护形式。比如加固边坡而设置的支护结构，定义是对基坑施工中边坡的土的质量做优化处理或加强强度处理。主要的形式有：复合土钉墙支护结构、水泥土重力坝支护结构以及冻结方法的支护结构等。挡墙式支护结构的主要内容有：排桩墙中在基坑施工工程中常用的方式有：预制桩、支护结构、沉管灌注桩等。除上述介绍的几种支护结构外，还有利用大直径薄壁筒桩、钻孔灌注桩支护结构进行施工的。3深基坑施工危险源分析3.1深基坑施工危险源定义及分类3.1.1危险源定义危险源的定义是：危险源是可能导致人身伤害和健康损害的根源、状态或行为，或其组合[11]。深基坑施工工程属于大型的施工工程，施工过程非常复杂，而且受施工现场周围环境条件的影响较大，本身就属于一个重大危险源，一旦发生事故，给个人和社会都会造成不可估量的巨大损失。所以，在这种情况下，对深基坑施工过程中的危险源进行辨识就显得非常重要，是保证施工顺利进行和完成的前提条件。而深基坑施工过程复杂，对水文条件、地质条件要求比较高；另外，支护结构的设计，地下水的防控、地表水的控制这些过程中都会产生比较多的危险源。所以深基坑工程危险源的辨识具有一定的难度和技巧。要对深基坑施工过程中的危险源进行辨识，首先要做的就是认识什么是危险源及危险源是怎么分类的、具体分类是什么。危险源的分类有一般危险源和重大危险源，对于一般危险源要加以控制，避免一般危险源发展成为重大危险源；对于重大危险源，此类危险源发生事故的几率极大且事故损失严重，所以一定要有全面的专项方案来应对重大危险源以消除事故隐患。3.1.2危险源分类（1）重大危险源根据一些参考文献和国家规定，符合下列特征之一的必须列为重大危险源：①土方开挖施工对临近建筑物必定造成安全影响。②在到了设计的使用期限还希望能继续进行工程施工使用的。③为了适应基坑施工的新条件或者新工艺而改变原有的设计和使用方法的或利用与更多场合的。④临近的工程建设影响基坑支护安全。⑤邻水的基坑。（2）一般危险源根据一些参考文献和国家规定，符合下列情况为一般危险源：①能破坏基坑的安全状态，设施设备具有安全缺陷或其他物的不安全状态。②在基坑施工中因使用大型机械而使工地产生震动、剪切，在这种情况下会使土体刚度下降、水土流失。③截水帷幕可能产生严重渗漏。④因为土钉墙施工而使锚杆没有作用或者作用减小的工程。⑤基坑的坑壁的土质质量低或者杂质较多。⑥基坑的施工过程特别是挖土阶段容易产生较大凸起。⑦基坑侧壁在施工过程中可能因施工而产生震动。⑧支护结构因施工而产生破坏。⑨土钉、锚杆蠕变产生过大变形及地面裂缝等。上述的一般危险源，如果不加控制也会造成事故，但只要加强管理与控制，就不会是大问题。有一个质量验收关、质量控制问题，只要把好质量验收关，就不会有材料低劣、质量缺陷、构件损伤了，所以这一条就是一般危险源。因此，对一般危险源也要引起足够的重视，加强质量管理、安全管理和技术管理，严格控制各种质量与安全隐患，把隐患控制、消灭在萌芽状态。3.2深基坑工程安全事故规律深基坑工程安全事故的原因是很难通过简单的方法确定的，但总的来说是由于人的不安全行为、物的不安全状态以及环境三者共同作用的结果，为了便于深基坑工程事故原因的分析，将事故原因进行总结。3.2.1人的不安全行为深基坑工程安全事故中人的不安全行为主要是：在进行施工工作时，为了保证施工人员安全，会配备一些专门的防护措施，比如安全帽、防护服、安全鞋、口罩、安全手套、安全绳等。其中没有按照规定穿戴这些防护装备的属于人员的不安全的行为；没有按照规定完成分配给自己的工作或者工作中出现失误、做了本应该是自己做的工作造成的失误也是不安全的行动；诸如其他违禁进入明显的危险场所、在危险场所长时间逗留、因个人生活原因而影响到施工工作、没有按照规定使用施工设备的都是人的不安全行为。这其中，没有按照规定穿戴防护装备的属于最危险的行为。3.2.2工作环境的不安全状态深基坑工程发生安全事故时作业环境的不安全状态主要是：作业环境恶劣或者不适宜，比如：施工现场有些场所狭小没有足够的活动空间，使得施工人员得不到短暂的休息、环境温度湿度等气候不适宜、夜间作业照明工作做得不好、长时间得不到通风空气混浊、交通条件等。3.2.3物的不安全状态深基坑工程安全事故中的物的不安全状态主要是：（1）施工中的为了保障人员安全而设置的设施存在缺陷。（2）施工中设置的设施、用具不合格，或在生产中就存在缺陷或验收不合格；工具使用存在错误或设备损坏后没有及时报修。（3）缺少个人防护用具或有缺陷。3.3深基坑工程安全事故原因造成深基坑工程安全事故的原因是多方面的，在深基坑开挖施工过程中，支护体系变形、坑内外土体变形都是引发事故的原因。另外，在施工全过程中，还有其它变形可引发事故。其实，深基坑施工是分阶段完成的，分别是：基坑支护结构施工、基坑降排水、基坑土方开挖、基坑使用、支撑拆除、地下水恢复阶段共六个阶段。每个阶段产生变形的引发的事故、危害及防治措施又不尽相同，下面对其中比较重要的四个阶段分别展开论述。3.3.1支护结构施工可产生变形在多年的基坑施工发展历程中，施工经验可以得出基坑支护结构在施工中的重要影响，支护结构的施工的缺陷会直接影响到基坑施工的进度甚至是安全，所以对基坑工程中的支护结构施工加以研究就显得突出总要。基坑工程支护施工的工作相对容易发生变形，变现的施工阶段有：锚杆阶段施工、地下的坑壁墙施工、水泥搅拌桩截水帷幕施工等。产生的起因有：在施工中由于对周边的影响产生水土流失、施工阶段槽坍塌、施工导致土的质量下降强度变低。支护结构变形主要的影响有：施工工地附近的环境遭到严重影响，特别是附近的房屋、地下的管道和电线线路等；还会使地面下降，造成地面裂缝，影响附近道路安全；地下水位的变化对周边城市的供水产地影响。主要的管控方法有：施工工地与周边环境，比如房屋、河流等设置隔离带；采用新技术、新措施加强支护结构的施工；适当减慢施工的进度，达到施工质量要求；运用其他安全性或者变形量小的支护形式。3.3.2基坑开挖阶段可引起的变形（1）基坑开挖引起的变形在基坑工程施工过程中，挖土阶段会使基坑中的土变得松动，一旦有降水就会在水流的带动下流进基坑底部。大量水泥土进入基坑底部会使周围地面沉降，建筑物坍塌，破坏性大。（2）应采取以下防治办法：①变形的主要原因是施工现场的地质条件不符合施工条件，所以施工前应该进行地质勘测工作，用获得的数据分析地质条件。②挡土墙宜穿透基坑底部粉细砂层。③通过精确计算进行基坑深度施工的确定，还应保证基坑中的围护桩深度满足规，还要把施工场地中的土浸水的密度稍微升高一点。④基坑施工过程中采取深井对基坑实施降水措施。3.3.3基坑拆除支撑阶段可引起的变形（1）拆除支撑引起的变形当基坑工程开挖到底部时，接下来的施工使基础底板的施工，为顺利进行后续的施工工作，可以随着基坑底板施工的进度逐一拆除水平支撑。研究大量的基坑施工安全事故表明，在没有达到支撑可以拆除的施工进度时拆除支撑或拆除支撑时没有按照规定的施工安全技术、规定，都有可能引发重大安全事故。（2）防治措施拆除支撑换支撑时要按照规定要求进行。为防止拆除支撑时变形量过大，填坑的土必须按照要求进行压实处理。3.3.4地下水位恢复阶段可引起的变形（1）停止降水可能引起的变形及防治①隔水层应按照规定设置在基坑底部，应该给与隔水层下的承压含水层实施排水，再往下是承压含水层，减少承压水用来满足坑底稳定安全状态②在基坑工程施工阶段到达基础以及地下的空间施工时，要想停止抽水，必须在达到停止条件后再停止，否则会使基础底板变得上浮。③在施工过程中，总体来说会有两种可能会使支护中的围护桩支护产生水平的位移和地面发生下降，分别是：在土方回填土时，会用到围护桩支护和地下结构的地下室中间的土，然而这个区域的土质量很低；第二种情况是因为有时地下水上升，回填土长时间与地下水近距离接触，会使回填土变湿，进而失去强度。在这两种情况下，应该采取的措施是在围护桩和地下结构中间放置传力带传送土。（2）施工全过程控制变形深基坑施工工程虽然分为六个阶段，每个阶段的施工技术、条件、可能发生的危险都不一样，但总得来说基坑施工是一个整体的系统，基坑施工的六个阶段都是基坑工程系统的子系统。所以，施工的六个阶段是相互联系的。想在施工的各个阶段都控制好安全事故大发生，不能把各个阶段单独控制，应该把每个阶段联系起来，从全局观出发，把握整个基坑工程系统中的可引起的变形量，预防事故的发生。3.4深基坑施工危险源辨识危险源辨识是一种基于主动干预意识，对施工项目中存在的危险源以及工程安全事故进行分类总结的过程。上节已经对深基坑施工程中比较重要的四个阶段的施工中导致支护体系变形的原因进行了分析，下面在上一节分析的基础上，按照危险源的分类，再结合其他原因，将深基坑施工中的主要危险源列出，详细内容见表3.4。表3.4深基坑施工危险源辨识内容施工阶段危险源级别深基坑施工支护结构施工支护设计未经过审批、基坑支护强度不够重大危险源注水注浆使土体失去强度重大危险源施工中出现水土流失、塌孔及塌槽重大危险源基坑开挖施工土方开挖方案不合理；基坑未按规定挖土或超挖重大危险源支撑安装不及时重大危险源支护结构变形未采取措施重大危险源挖土出现较大的流沙一般危险源未对邻近建筑物、重要管线和道路沉降监测重大危险源支撑使用拆除施工坑外水土流失一般危险源土体蠕变、应力松弛；土体压力减小、土体固结一般危险源堆土、堆料产生附加土压力；墙体土压力变大重大危险源上下通道设置不合理一般危险源地下水恢复施工地下水渗入、降水排水不利一般危险源未采取有效降排水措施；未进行抽排承压水、提前停止抽降承压水重大危险源施工结构重量小于地下水浮力一般危险源土方回填质量不高一般危险源其他因素引起的变形坑边附加荷载过大一般危险源支撑锚头连接不牢；支撑桩间距过大、支撑桩入土深度不够重大危险源施工材料不合格、施工质量低劣一般危险源基边隆起一般危险源支撑抗弯刚度不足一般危险源4深基坑施工危险源评价——基于FTA分析法为对施工项目危险源的评价过程有清晰的了解，本文应用事故树分析方法对深基坑桩锚支护体系危险源进行评价。4.1FTA分析法FTA分析法，即事故树分析法，是一种日常生活和施工工程中常用的系统安全分析方法，是从事故发生开始，到基本事件，编制出事故树图，寻找事故发生的基本事件的有向逻辑树，对这种树进行演绎分析，找出防止结果发生的安全技术措施。事故树分析方法是一种定量的分析方法，但是它还可以进行定性安全分析。而且，事故树分析还可用于危险源辨识和评价，是目前最常用的系统分析方法。这种方法简单明白、具体形象，因为是逻辑树，所以分析思路清晰，逻辑性强。4.1.1FTA分析法的符号意义与步骤详细符号意义及步骤分别见图1和图2。图1FTA分析部分符号意义熟悉系统熟悉系统确定顶上事件确定顶上事件事故资料制作事故树事故资料制作事故树简化事故树简化事故树定性分析定量分析定性分析定量分析安全评价安全评价图2事故树分析法的步骤4.1.2事故树化简运算法则事故树的运算法则是用来对事故树的结构式进行化简的，因为有时系统非常庞大，而编制的事故树一般较复杂，最后列出的事故树结构式复杂，不利于接下来事故树的定性定量分析，所以要用到运算法则对事故树进行化简。（1）交换律:A+B=B+A,AB=BA（2）结合律：A+(B+C)=(A+B)+C,A(BC)=(AB)C（3）分配率：A+BC=(A+B)(A+C),A(B+C)=AB+AC（4）等幂律：A+A=A,AA=A（5）吸收率：A+AB=A,A(A+B)=A4.2深基坑施工支护体系事故树分析深基坑支护体系有多种方法，而桩锚支护体系稳定性高、安全系数大、安全储备多，是目前深基坑施工工程中最常用的支护形式。所以，本文对深基坑桩锚支护体系进行研究，试图找出其中的危险源并进行评价。4.2.1编制深基坑桩锚支护体系事故树由深基坑施工过程中各个阶段中存在的危险源，再结合其他具体的施工过程中支护体系破坏的原因，得到深基坑支护体系破坏事故的事故树图，见图3。图3深基坑桩锚支护体系事故树图4.2.2事故树定性分析（1）事故树的结构函数：T=M1+M2=X1+X2+X3+X4+M3+M4+M2=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8X9+M5+M6=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8X9+X7+X14+X8X9+X5+X15+X16+X8+X10+X11+X12+X13（2）利用布尔代数化简可得事故树的结构式为：T=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16（3）由此知，该事故树有15个最小割集，分别是：{X1}，{X2}，{X3}，{X5}，{X6}，{X4}，{X7}，{X8，X9}，{X10}，{X11}，{X12}，{X14}，{X13}，{X16}，{X15}（4）结构重要度顺序为：Iφ（1）=Iφ（2）=Iφ（3）=Iφ（4）=Iφ（5）=Iφ（6）=Iφ（7）=Iφ（10）=Iφ（11）=Iφ（12）=Iφ（13）=Iφ（14）=Iφ（15）=Iφ（16）＞Iφ（8）=Iφ（9）由结构重要度的顺序可以看出，基本事件X8和基本事件X9是对支护体系破坏影响最小的事件。而其他基本事件结构重要度相同，可以看出深基坑工程中发生事故的原因多样，难以控制好每一个可能出现的危险性。所以深基坑事故发生率较高，必须引起足够的重视加以控制。4.3深基坑施工支护体系危险源评价4.3.1深基坑施工危险源事故分析由列出的桩锚支护体系的最小割集并对结构重要度进行分析，并参考其它深基坑作业危险源，深基坑安全事故的发生主要有以下几个原因：（1）地质勘查偏差。地质勘测是深基坑施工的前提条件，因为地质勘测总是有不能避免的数据误差，所以勘测获得的数据偏差会影响到接下来的施工，进而会使支护结构的安全储备变小，给基坑施工带来不可预见的安全事故。（2）设计强度不足因为地质勘测获得的数据存在偏差，使得后续根据勘测数据而设计的施工支护等也存在偏差，进而使设备安全储备变小，容易导致支护结构破坏，引发边坡坍塌事故。（3）施工方面深基坑施工过程受周围环境的影响较大，较容易发生事故。由于施工环境复杂，目前对于深基坑施工的研究国内外都还有很大的局限性，所以导致施工方不重视其中的安全隐患，导致事故的发生。4.3.2深基坑桩锚支护体系危险源的防控根据前面的事故树分析，对桩锚支护体系做了危险源的辨识，并根据事故树的15个最小割集找出了深基坑施工过程中因支护体系破坏而引发事故的原因。对系统的危险源进行辨识之后，再结合事故发生的其他原因，提出防止事故发生的一些措施：①切实落实好深基坑施工安全管理制度；②尽量减小地质勘测的误差，提高勘测水准；③深基坑施工全过程都不可放松安全警惕、设施要安全可靠；④工程负责人要定期对项目施工中的所有人员进行安全知识学习和安全教育，切实做好监管、监理职责。5深基坑施工安全管理措施建立深基坑施工安全管理体系的目的就是控制深基坑施工中每个阶段中可能发生的危险。安全管理体系的遵守不仅仅只是项目经理获取其他负责人，而是在整个施工工程中每个人员都应该遵守的。本章内容主要是在前面研究的基础上从安全技术和安全管理阐释深基坑施工过程中的安全措施。安全技术措施不仅仅是执行现有的施工技术措施，还应在施工中总结经验，寻找预防事故发生的新技术、新方法；由于深基坑支护体系是临时性建筑，这样的临时性建筑有时不会引起施工方的高度重视，所以研究深基坑支护施工、设计的新技术及新方法是很有必要的。对于安全管理措施，建立好安全管理制度后，要真正的落实到施工工程中的每一个人。参与施工的人员有各自不同的职责，每个人员都尽力履行好对自己职责，按照安全管理制度进行安全施工。5.1安全技术措施5.1.1基坑支护安全措施（1）深基坑施工现场勘测：目的是为了系统的了解施工现场的大体环境、水文条件、地质条件等实际情况。还有为接下来的基坑工程放坡的施工创造条件，不能放坡的要进行支护施工。（2）支护安全措施：地下连续墙对预防深基坑事故具有重要作用，所以必须进行地下连续墙的施工。为了保证施工安全，必须等混凝土达到一定的强度后再在连续墙中间使用器械、人工开挖的方式，挖到要求的基坑深度。5.1.2降排水工程安全措施深基坑施工中做好降排水工作时非常重要的，因为如果地下水渗入基坑内没有及时的排走的话，会迫使施工暂停，延误工期，还会使施工破坏施工条件，造成基坑边坡坍塌，危及人员安全。其安全措施主要是：（1）施工在雨季时，应该在基坑的四周挖好截水沟或建设土坡，防止雨水及地表水流入深基坑内造成安全事故。（2）深基坑施工过程中，在其底部修建集水槽，还应该顺着基坑周围、中间建好排水沟，让水流入集水槽中。应及时抽走集水槽中的积水，防止倒流。（3）深基坑的排水沟和集水槽应设置在施工范围以外，水泵应有足够的能力抽走积水。5.1.3土方开挖工程安全措施（1）准备工作深基坑土方开挖之前，应先进行现场勘测，对工程周边环境、地质水文条件有个全面的了解，获得足够多的数据后，提前完善好保障安全的工作加以管理以便安全的进行深基坑施工。要进行安全交底，安全交底工作必须按要求进行，防止出现纰漏而影响施工工程。（2）土方开挖安全措施①在基坑挖土阶段中，关于如何选择人工开挖还是机械开挖，应按照工程量的大小或者挖坑深度决定。②挖坑时的废弃土要及时清理，严禁坑边堆土。③必要时应采取坑壁支护。④做好排水措施，避免基坑土让水长时间浸泡，造成基坑坑壁土质松软甚至边坡坍塌造成事故。