承壓水異型結(jié)構(gòu)超深基坑開挖階段施工監(jiān)理實踐

【摘 要】本文針對上海軌道交通13號線盾構(gòu)措施井工程存在微承壓水和承壓水復(fù)雜的水文地質(zhì)條件、工程本身不利的異型結(jié)構(gòu)和超深基坑特征以及苛刻的環(huán)境保護工況條件，分析了工程的風(fēng)險等級及監(jiān)管類型，并就如何進行開挖前準(zhǔn)備以及開挖過程中的監(jiān)理，特別是在遇到實際問題時所采取的針對性措施進行探討；作者結(jié)合本工程監(jiān)理實踐，總結(jié)了承壓水異型結(jié)構(gòu)超深基坑工程施工監(jiān)理體會，供同仁參考。

【關(guān)鍵詞】微承壓水；承壓水；異型結(jié)構(gòu)；超深基坑；風(fēng)險等級；按需降水；風(fēng)險控制；專項獎勵；應(yīng)急搶險設(shè)備

Accept press water difference type deep pit with super structure to open to dig a stage construction superintendency practice

Li Bin-yin

(Shanghai Jiantong engineering construction limited coMPany Shanghai 200030)

【Abstract】This text aim at orbit transportation No.13 line shield Gou measure well engineering in Shanghai existence tiny accept to press water and accept to press water complications of hydrology geology condition，engineering disadvantageous of difference type structure with super deep the Ji pit characteristic and Ke engrave of the environmental protection work condition condition，analysis the risk grade of engineering and take charge of a type，and how carry on open to dig ex- preparation and open to dig process in of superintendency，especially at meet actual problem adopt to sex measure to carry on study；The author combine this engineering superintendency to practice，summary accept to press water difference type the structure be super deep Ji pit engineering construction the superintendency realize and provide colleague reference.

【Key words】Tiny accept to press water；Accept to press water；Difference type structure；Super deep Ji pit；Risk grade；Press to need to decline water；Risk control；Particularly item reward；Meet an emergency to rob an insurance equipments

1.工程概況

上海軌道交通13號線盾構(gòu)措施井工程位于浦東新區(qū)打浦路隧道口東側(cè)，耀華路以北；該工程為地下三層單跨結(jié)構(gòu)，基坑長度約為74.5m，寬度約為11.6～18.8m，為“Y型”異性結(jié)構(gòu)，開挖深度為27m，基坑圍護結(jié)構(gòu)采用1200mm厚的地下連續(xù)墻，墻深49～50m。

根據(jù)“詳勘報告”中微承壓水觀測孔資料，微承壓水分布⑤-2砂質(zhì)粉土層中，第⑤-2層微承壓水水頭埋深為3.95米；⑤-2層揭示的頂板埋深為16.6～17.5m。根據(jù)區(qū)域觀測資料，微承壓水水頭埋深約為地表下3.0～8.0m，并呈幅度不等的周期性變化；承壓水分布于⑦-1灰色砂質(zhì)粉土、⑦-2灰～青灰色粉細(xì)砂層中；⑦-1層為上海地區(qū)第一承壓含水層，其揭示的頂板埋深為47.3～57.6m；根據(jù)區(qū)域觀測資料，承壓水水頭埋深約為地表下5.0～10.0m，并呈幅度不等的周期性變化。

本盾構(gòu)井距離已建上南花城D2號樓基礎(chǔ)僅7.9m；距離正在運營的打浦路隧道最短距離僅12m；上述兩建(構(gòu))筑物與本基坑的最短距離均小于本基坑開挖深度0.7 H。

2.風(fēng)險等級及監(jiān)管類型

依據(jù)上海申通地鐵風(fēng)險評價文件，結(jié)合本工程受⑤-2層微承壓水和⑦-1層承壓水影響并處于較厚的砂性土層的水文地質(zhì)條件、基坑開挖深度0.7 H范圍內(nèi)有需要重點保護的建(構(gòu))筑物——上南花城D2號樓以及打浦路隧道的特殊工況條件、基坑超深(大于20m)及結(jié)構(gòu)異性(受力體系復(fù)雜)的工程本身特征等進行綜合分析后認(rèn)為，本工程的風(fēng)險等級為五級。主要風(fēng)險是：地下連續(xù)墻墻體接縫流砂、微承壓水及承壓水引起坑底突涌，并進而誘發(fā)支撐體系失穩(wěn)而發(fā)生基坑坍塌事故，甚至造成打浦路隧道發(fā)生嚴(yán)重變形而影響城市交通運行安全乃至災(zāi)難性的涌砂事故。這些事故產(chǎn)生的后果可能具有災(zāi)難性，令人無法或難以接受，因此，本工程也作為2008年上半年上海市軌道交通建設(shè)風(fēng)險最大的深基坑工程之一，倍受社會各界廣泛關(guān)注。

3.施工監(jiān)理

3.1 開挖前的監(jiān)理準(zhǔn)備

3.1.1 基坑開挖之前監(jiān)理做了非常充分的準(zhǔn)備工作：監(jiān)理部先后兩次邀請公司資深專家對全體監(jiān)理人員講授地下工程監(jiān)理控制重點以及深基坑開挖監(jiān)理要點，通過兩次集中講評，監(jiān)理人員不僅進一步提高了對軌道交通工程質(zhì)量和安全風(fēng)險的認(rèn)識，更重要的是提高了控制質(zhì)量和安全風(fēng)險的能力，監(jiān)理人員業(yè)務(wù)素質(zhì)全面得到提升；監(jiān)理部對監(jiān)理人員進行了優(yōu)化調(diào)整，抽調(diào)既有現(xiàn)場經(jīng)驗又有高度責(zé)任心的監(jiān)理人員具體承擔(dān)本工程開挖階段的監(jiān)理任務(wù)；監(jiān)理組事先精心編制了有針對性的深基坑開挖監(jiān)理實施細(xì)則，明確了監(jiān)理的內(nèi)容和要求，交底到施工單位和相關(guān)監(jiān)理人員；在公司的支持下監(jiān)理部還專門建立了本工程基坑開挖風(fēng)險控制專項獎勵資金。

3.1.2 突出預(yù)控，嚴(yán)格控制基坑開挖節(jié)點驗收

(1)開挖前，對參與挖土、支撐、降水、堵漏、監(jiān)測等分包單位各方的企業(yè)資質(zhì)和業(yè)績、管理人員的資格、工程設(shè)備的適應(yīng)能力、現(xiàn)場管理制度等情況進行綜合評定，符合要求后，方可進場；

(2)在基坑開挖條件節(jié)點驗收中，監(jiān)理認(rèn)真編制了本工程《圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量評估報告》和《監(jiān)理工作小結(jié)》，監(jiān)理對圍護結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量提出結(jié)論性評價意見——工程質(zhì)量“合格”；

(3)對地墻施工中轉(zhuǎn)角幅、異型幅、充盈系數(shù)較大、鋼筋籠下放困難、超聲波測試異常、存在割籠處理等槽段進行重點梳理，并列出清單，供參加驗收的專家參考；

(4)嚴(yán)格按照上海市深基坑開挖條件節(jié)點驗收檢查表“15條檢查項目”進行逐項檢查，做到施工單位檢查人員有簽字、監(jiān)理復(fù)查人員以及總監(jiān)代表有復(fù)查意見、總監(jiān)有審核確認(rèn)結(jié)論；

(5)對節(jié)點驗收中提出的問題，監(jiān)理落實專人督促施工單位整改并回復(fù)；總監(jiān)在確認(rèn)開挖條件成熟，并征得建設(shè)單位同意后，及時簽發(fā)“挖工開工令”。

3.2 開挖過程中的管理。基坑開挖是一個動態(tài)過程，必須堅持動態(tài)控制，及時收集、掌握、分析有關(guān)挖土、降水、支撐、堵漏、監(jiān)測等各類信息，以便及時準(zhǔn)確發(fā)出監(jiān)理指令，有效實施過程控制。開挖過程中遇到的主要問題和采取的針對性措施有：

3.2.1 降水異常問題：本措施井坑內(nèi)共設(shè)6口疏干井，2008年2月17日開始降水，根據(jù)計算和抽水統(tǒng)計，至4月中旬，抽水量已經(jīng)達(dá)到理論賦水量的80%以上，但是單口井出水量和單日累計出水量均沒有明顯減少跡象；根據(jù)觀察，6口井全部停抽后，靜水位回升很快，24H回升量達(dá)到8.8m之多，可能有外部補給水源存在；在5口疏干井同時抽水、另一口井作為觀察井和備用抽水井的情況下，很容易做到水位控制在開挖面以下2米左右水平，能保證基坑挖土對降水水位的要求。針對現(xiàn)場異常情況，監(jiān)理及時向建設(shè)單位做了匯報，并極力要求施工單位組織專家予以會診。專家會診分析認(rèn)為：在坑外進行地基防滲處理之后，基本排除因墻體滲漏發(fā)生水平方向大量補充水源的可能；而在垂直方向可能存在較大的補充水源，很大可能是⑤-2層微承壓水與⑦-1層承壓水局部相通，但單位時間內(nèi)補充的承壓水的水量尚未達(dá)到大于5口疏干井正常抽水總量的程度，只要現(xiàn)場管理和技術(shù)措施到位，開挖仍是安全的。

采取的措施有：(1)成立專家組，隨時為現(xiàn)場提供技術(shù)支持；(2)加強降水管理，專業(yè)降水單位現(xiàn)場人員加強降水井的檢查和降水設(shè)備維護，保證設(shè)備可靠運行；嚴(yán)格控制降水水位，水位保持在開挖面以下1m～2m；同時密切關(guān)注坑外兩口觀察井的水位變化情況，日變化較大時，及時采取措施處理并在必要時啟用坑外3口承壓井降壓；準(zhǔn)備多臺備用水泵，以備急用；現(xiàn)場監(jiān)理人員每天兩次對抽水量和降水水位進行獨立計量，保證降水?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠；(3)將地墻接縫堵漏為重點，專業(yè)堵漏人員堅持24小時井下巡邏檢查地墻接縫滲水情況、檢查落實堵漏物資到位情況，一旦發(fā)現(xiàn)滲漏點，保證在第一時間準(zhǔn)確實施堵漏，防止事態(tài)擴大；(4)加大監(jiān)測頻率，密切關(guān)注打浦路隧道變形以及周圍環(huán)境沉降變化情況，實現(xiàn)信息化施工。

3.2.2 挖土設(shè)備經(jīng)常損壞以及進度偏慢問題：本基坑大部分處于較厚的⑤2層砂質(zhì)粉土層中 ，該土層滲透性強，在動水條件下，容易液化，流動性強；但在實施坑內(nèi)降水以后，開挖面以上的砂質(zhì)粉土固結(jié)后又有較高的硬度和抗壓強度，用上海地區(qū)通常使用的挖土設(shè)備-“克林”吊抓斗很難通過自重實施有效抓土，抓土后又不能靠土的自重很好的自然卸土，開挖功效很低，設(shè)備也經(jīng)常損壞，極大的制約了挖土施工的進度，對基坑安全極為不利；挖土分包單位的成本大大提高，其他相關(guān)分包也因挖土進度緩慢波及了自身利益而多有怨言。

采取的措施有：(1)改進挖土工藝：采用小挖機在坑下事先鏟運松動、積極配合井上“克林”吊再抓的方法，提高了“克林”吊抓土效率；(2)調(diào)整挖土作業(yè)班制：由一天一班制為雙班制，最大限度地提高設(shè)備的使用效率；(3)優(yōu)化挖土施工工藝：在最后兩層土開挖時，將單層分段挖土改為分層分段開挖，并同底板施工配合，形成流水作業(yè)，大大縮短了施工工期；(4)采取技術(shù)措施，加快底板施工：通過優(yōu)化設(shè)計，辦理了底板施工設(shè)計變更單，由原設(shè)計的三個施工段變更為六個施工段，縮短了每個施工段的持續(xù)時間，不僅加快了底板施工進度，也極大的降低了施工安全風(fēng)險。

3.2.3 應(yīng)急搶險鉆孔設(shè)備不能很好適應(yīng)施工工況問題。面對措施井基坑開挖高風(fēng)險的嚴(yán)峻形勢，應(yīng)急搶險鉆孔設(shè)備的落實被放到了十分突出的位置。但盡管在經(jīng)濟發(fā)達(dá)的上海地區(qū)，應(yīng)急搶險鉆孔專用設(shè)備——“Atlas Copco”也只有區(qū)區(qū)幾臺，鉆孔搶險設(shè)備組織難度較大，施工單位最初試圖采用自購的HTM-120型全液壓潛孔鉆機作為搶險鉆孔應(yīng)急之用，但是經(jīng)過實地反復(fù)實踐，其性能不能滿足應(yīng)急搶險“快速、準(zhǔn)確、高效”的要求，在此情況下，監(jiān)理要求施工單位將HTM-120型全液壓潛孔鉆機退場、并馬上向上級申請組織調(diào)撥最關(guān)鍵的搶險鉆孔設(shè)備——“Atlas Copco”馬上進場，隨時待命。

3.2.4 地墻內(nèi)側(cè)表面局部出現(xiàn)鋼筋夾泥問題。基坑開挖以后，監(jiān)理發(fā)現(xiàn)在地墻內(nèi)側(cè)表面局部區(qū)域外層鋼筋之間存在夾泥現(xiàn)象，雖然夾泥厚度不大，但若處理不徹底，將對結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用壽命造成不利影響，甚至存在安全隱患。

采取的措施有：(1)要求施工單位及時編報《地墻夾泥處理方案》；(2)監(jiān)理對夾泥部位進行見證摸排，弄清夾泥情況，并報建設(shè)單位備案；(3)處理過程嚴(yán)格按照方案實施，監(jiān)理重點把關(guān)，實行旁站監(jiān)理，保證清理質(zhì)量。

4.監(jiān)理工作成效

盾構(gòu)措施井自2008年3月4日開挖至2008年6月2日最后一塊底板完成，歷時三個月，環(huán)境監(jiān)測報表顯示，除1個墻體測斜點發(fā)生墻體水平位移累計報警外，其余監(jiān)測點數(shù)據(jù)均未達(dá)到報警值；至2008年8月15日結(jié)構(gòu)完成、降水井停抽時，周圍環(huán)境地表沉降值均控制在允許范圍之內(nèi)，有效地控制了重大風(fēng)險源，順利實現(xiàn)了進度、安全、質(zhì)量等各項目標(biāo)；在上海市2008年第三季度深基坑、旁通道施工專項檢查評比中，該措施井工程受到上海市安質(zhì)監(jiān)總站的通報表揚(見滬安質(zhì)監(jiān)074號文)。

5.幾點體會

5.1 眾所周知，當(dāng)前重大市政工程的安全質(zhì)量形勢相當(dāng)嚴(yán)竣，重大安全和質(zhì)量事故時有發(fā)生，一個最重要的原因是從業(yè)人員的數(shù)量和素質(zhì)不能滿足高速發(fā)展的市政建設(shè)的需要。在此形勢下，筆者認(rèn)為：建設(shè)一項重大的市政工程已經(jīng)不僅僅是施工單位自己的事，更不僅僅是監(jiān)理單位的事了。要建設(shè)好一項工程，關(guān)乎到社會的方方面面，必須充分利用參建各方甚至動用全社會的力量，才能最終達(dá)到“政府放心”、“人民滿意”的期望效果。例如：對深基坑工程設(shè)計及施工方案科學(xué)技術(shù)委員會專家評審、開挖之前深基坑開挖條件節(jié)點 “四方驗收”、開挖過程中針對異常情況組織的專家會診、應(yīng)急資源特別是專用搶險設(shè)備如“Atlas Copco”的調(diào)撥、預(yù)案中搶險路線的選擇和疏通等等，都是施工項目部乃至施工企業(yè)所力所不及的，必須動用社會資源。

5.2 地墻質(zhì)量的好壞，直接影響圍護結(jié)構(gòu)的效果和施工的安全，所以深基坑工程要從地墻等圍護結(jié)構(gòu)施工開始，認(rèn)真抓好質(zhì)量控制，盡量減少地墻接縫夾泥、接駁器附近混凝土疏松等質(zhì)量通病，為后期的基坑開挖打好堅實的基礎(chǔ)。

5.3 降水質(zhì)量是深基坑開挖安全的生命線，必須在分包隊伍選擇、人員配備、現(xiàn)場協(xié)調(diào)配合等方面充分重視。穩(wěn)定的隊伍、穩(wěn)定的水位是降水工作成敗的關(guān)鍵，“按需降水”把握得當(dāng)，不僅是保證深基坑挖土安全的必要條件，也是減少周圍環(huán)境變形的必要措施。

5.4 根據(jù)地下工程高風(fēng)險的特點，監(jiān)理工作也要與時俱進，不斷總結(jié)探索新方法和新手段，提高工作成效：如對水位水量進行單獨計量，能夠收到類似“測量復(fù)核”、“工程材料平行檢驗”的功效；開挖期間堅持每天由總監(jiān)組織召開現(xiàn)場碰頭會，對協(xié)調(diào)參建各方的關(guān)系具有較高的現(xiàn)實意義；建立基坑開挖風(fēng)險控制專項獎勵制度是體現(xiàn)監(jiān)理組內(nèi)部“責(zé)、權(quán)、利”關(guān)系的有益嘗試。

5.5 本工程從施工單位自購一臺HTM-120型全液壓潛孔鉆機嘗試鉆孔開始，到最終將“Atlas Copco”這一關(guān)鍵應(yīng)急設(shè)備運至現(xiàn)場，體現(xiàn)了項目部對重大風(fēng)險的認(rèn)識高度和處理安全隱患的決心，實踐了應(yīng)急措施“寫在紙上、掛在嘴上、落到實處”的有機統(tǒng)一；盡管最終基坑順利見底，并沒有發(fā)生涌砂搶險緊急事件，“Atlas Copco”也沒有派上用場，看似勞民傷財，但“Atlas Copco”的到場是完全必要的，用實踐詮釋了“應(yīng)急預(yù)案”的真實含義。5.6 上海地區(qū)深基坑工程施工工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且已經(jīng)積累了非常豐富而又相當(dāng)專業(yè)的施工管理經(jīng)驗，只要參建各方真正重視了風(fēng)險的存在，切實落實了相應(yīng)的措施，那么，違章指揮、違章操作、違反勞動紀(jì)律的“三違”現(xiàn)象必然就少了，在過程中再輔以科學(xué)的組織管理，“一切事故都是可以避免的”將可能成為現(xiàn)實!

[文章編號]1619-2737(2009)03-16-130

[作者簡介]李丙寅，高級工程師，工學(xué)學(xué)士，礦業(yè)機械及土木工程專業(yè)，國家注冊監(jiān)理工程師，國家注冊一級建造師，國家注冊(投資)咨詢工程師，長期從事工程監(jiān)理工作。