緊鄰軌道交通復雜地下環(huán)境深基坑施工監(jiān)理控制要點

陸海峰（上海海龍工程技術發(fā)展有限公司，上海 200011）

0 引言

在城市化高速建設過程中，地下空間的利用越來越被重視，在運營軌道交通隧道正上方或緊鄰運營軌道交通隧道進行建筑施工活動的情況已屢見不鮮。但是，深基坑施工稍有不慎就會對運營中的軌道交通隧道造成威脅，如何控制坑底土體隆起及位移，保證軌道交通區(qū)間隧道隆沉變形在允許范圍內，保障軌道交通隧道的運營安全，已成為監(jiān)理工程師必須認真研究的重要課題。本文通過某工程深基坑施工監(jiān)理實踐，提出了相應監(jiān)控措施及信息化施工手段，為類似工程監(jiān)理提供參考和借鑒。

1 工程概況

某工程（以下簡稱“本工程”）是以辦公為主，集商業(yè)、辦公和內部招待所為一體的綜合體項目，位于上海市徐匯區(qū)中心區(qū)域。項目分為主樓和裙樓兩個部分，其中：主樓為地下2層，地上15層；裙樓為地下1層，地上5層。基坑開挖面積約5500 m2，其中：主樓區(qū)域面積950 m2，開挖深度約10.75 m；裙樓區(qū)域面積約4550 m2，開挖深度約5.30 m；局部為落深區(qū)域。

本工程環(huán)境條件十分復雜，裙樓基坑正下方沿東西向分布有軌道交通4號線的上、下行線和回場線三條區(qū)間隧道，地下室底板距離上、下行線隧道頂部約8.8 m，距離回場線隧道頂約12.4 m，軌道交通隧道在整個裙樓基坑下方的長度約50 m～60 m（如圖1所示）?；乇眰扔卸啻苯ㄖ?，其中北側28層住宅樓距地下室邊線最近約25 m，3層磚混結構距地下室邊線最近約17 m，北側供電線路與圍護結構最小距離僅4.8 m。東側道路下分布有電信、上水、電力等多條市政管線，年代久遠，老化嚴重，保護要求較高。

圖1 本工程地下室與軌道交通4號線區(qū)間隧道關系平面圖

擬建場地第①層填土厚度較大，最大厚度達4.5 m，成分復雜，結構松散，含有機質、植物根莖、石子、碎磚及水泥塊等雜質。場地內尚分布有原有建筑物殘存基礎。第④2層為微承壓含水層。第⑦層為承壓含水層，與第⑨層承壓水相互連通。

2 工程的重難點分析

（1）基坑深，難度大。本工程主樓基坑開挖深度約為10.75 m，裙樓基坑開挖深度約為5.30 m，基坑土方開挖時土體卸載，勢必對軌道交通區(qū)間隧道位移產(chǎn)生影響。因此，土方開挖流程及基礎底板施工等必須遵循一定的技術要求，遵循 “分層、分塊、對稱、限時”的原則，利用“時空效應”原理嚴格控制基坑變形，確保軌道交通4號線區(qū)間隧道在可控的情況下運營安全。

（2）緊鄰軌道交通運營隧道。本工程主樓基坑平行于回場線隧道，地下室圍護墻與隧道凈間距5.6 m；裙樓基坑下有三條隧道穿越，基礎底板離上、下行線隧道頂8.8 m，離回場線隧道頂約12.4 m?；庸こ膛c軌道交通4號線隧道對應關系復雜，施工難度和施工風險極高。

（3）基坑周邊環(huán)境復雜?；又苓吔ㄖ锛暗厣?、地下管線多，而且年代久遠，老化嚴重，均在基坑施工影響范圍內?；邮┕ど杂胁簧?，就會對周邊環(huán)境造成一定影響和破壞。

（4）軌道交通隧道的結構保護要求非常高。軌道交通運營隧道的結構變形率＜0.5 mm/d；結構變形的累計沉降和水平位移的失效極限為5 mm。地下結構相關設施的絕對沉降和水平位移≤20 mm（包括各種加載和卸載的最終位移量）。同樣，對于隧道變形控制，必須注意其曲線的曲率半徑R≥15000 m，而相對彎曲曲率≤1/2500。此外，由建筑物的垂直荷載（包括基礎地下室）和施工因素（如降水和灌漿）引起的地下隧道外壁額外荷載≤20 kPa。

（5）協(xié)調難度大。施工場地地處徐匯區(qū)中心區(qū)域，與周圍居民區(qū)距離較近，軌道交通隧道上方的基礎施工只能在夜間軌道交通列車停運（晚上23：00—次日凌晨6：00）的7 h內施工。如何控制夜間施工噪聲，盡可能地降低對周邊居民的影響是本工程施工的一大難點。

3 基坑施工監(jiān)理控制措施

本工程基坑下方有軌道交通4號線的上、下行線和回場線三條區(qū)間隧道沿東西向穿越，周邊環(huán)境復雜，對基坑開挖引起的坑底土體隆起和周邊土體沉降控制不當，將嚴重威脅軌道交通隧道和周邊管線安全，對周邊環(huán)境造成負面影響，因此必須對深基坑工程施工質量進行嚴格監(jiān)控。

3.1 事前控制

3.1.1 施工專業(yè)分包資質審查

（1）在專業(yè)分包單位進場前，對施工單位的資質證書等級進行審查，確保其在許可的范圍內承攬工程；審查安全生產(chǎn)許可證并確保其合法有效，對安全管理人員（“三類”人員）是否具備合法資格進行審查，確保與投標文件一致。

（2）對特種作業(yè)人員的持證上崗情況及資格證書的合法有效性進行檢查，確保符合要求。

（3）審查施工單位的安全質量保證體系和管理制度是否健全，人員配備是否符合《上海市建筑施工企業(yè)施工現(xiàn)場項目管理機構關鍵崗位人員配備指南》（滬建管［2014］758號）要求，項目經(jīng)理和技術負責人等有經(jīng)驗的技術骨干的素質是否具備完成施工任務的要求，等等。

3.1.2 專項方案與技術交底審查

（1）根據(jù)地質條件、周圍環(huán)境、開挖深度、支撐結構形式、施工方法及目標期限等信息，督促施工單位制訂切實可行的專項施工方案、環(huán)境保護措施及監(jiān)測方案等。對施工單位報審的施組方案進行程序性、符合性和針對性審查，并提出對專項施工方案的書面審批意見。對施工現(xiàn)場進行合理平面布置，對施工機械、運輸車輛行走路線和材料堆放進行合理安排。

（2）檢查施組方案中的安全措施，如針對較危險區(qū)域和子項目的特殊專項施工計劃是否符合土木工程的強制性標準，內容是否滿足技術可行、安全可靠的要求。

（3）審查施工單位針對重大危險源制定的事故應急救援預案，保證其組織體制、運作機制和保障系統(tǒng)切實可行，滿足應急救援要求，以確保應急預案的科學性、合理性以及與實際情況的符合性。

（4）督促施工單位根據(jù)工程的復雜程度和技術特點做好技術交底工作，交底內容要求具有針對性和指導性，并注重實效。

3.1.3 基坑施工專項監(jiān)理細則編制

根據(jù)設計文件、工程驗收規(guī)范、監(jiān)理規(guī)劃及專項施工方案等編制監(jiān)理實施細則，應具有可操作性和針對性，對關鍵部位和關鍵工序，按照監(jiān)理工作流程，制訂相應的監(jiān)理工作防范措施，明確監(jiān)理方法、措施和監(jiān)控要點，確保過程控制有依據(jù)。

3.1.4 開挖條件核查

（1）基坑開挖前，加強與軌道交通主管部門的溝通，明確開挖階段及后續(xù)回筑過程的監(jiān)護控制標準和保護措施。同時做好三條區(qū)間隧道的結構狀況及滲漏水情況的書面確認工作。

（2）基坑開挖前，應對基坑周邊影響范圍內的地上、地下管線進一步排摸確認，加強與管線主管部門的溝通，按環(huán)境監(jiān)測方案實施監(jiān)測，確保施工期間管線的安全運行。

（3）督促施工單位做好深基坑土方開挖前各項準備工作，根據(jù)《上海市深基坑工程管理規(guī)定》（滬建交［2006］105號）要求，辦好基坑開挖條件驗收手續(xù)。當坑內水位標高達到要求、監(jiān)測點布設完畢、圍護結構達到設計強度要求，管線、鄰近建筑物保護措施，以及應急預案、應急物資等落實后，總監(jiān)理工程師方可簽發(fā)土方開挖令。

3.2 事中控制

3.2.1 基坑降水監(jiān)控

本工程深坑降水采用真空深井泵降水措施，有疏干井、水位觀測井和回灌井三種類型。監(jiān)理工程師要檢查鉆井成孔過程中的井孔位置、深度、直徑和垂直度是否符合規(guī)范要求；檢查降水井的井管濾水性能、回填礫料的級配及濾管長度是否符合規(guī)范要求；動態(tài)掌握深井泵運轉狀況及水位變化情況。

通過實時動態(tài)監(jiān)測降水時基坑外的水位變化和隧道沉降情況，減少和控制基坑內降水對環(huán)境的不利影響。同時提高土壤的水平抗力，保證有效降低開挖土體的含水量，防止土體在開挖表面膨脹。應在基坑開挖前15 d進行疏干井降水，以保證地基開挖順利進行，井內水位須控制在基坑開挖面1.0 m以下。

3.2.2 隔離軌道交通隧道風險措施

為降低施工對軌道交通4號線正常運營的影響，對區(qū)間隧道正上方及側邊土體采用新型水泥土攪拌樁墻（Soil Mixing Wall，SMW）工法加固，以提高隧道周邊土體的抗變形能力，減少上方基坑開挖卸載對隧道的影響。在基坑開挖前，委托檢測單位對加固土體28 d無側限抗壓強度進行現(xiàn)場取芯強度檢測。同樣采用SMW工法對地下連續(xù)墻兩側的土體進行加固，防止地下連續(xù)墻施工時墻體坍塌，造成土體位移，影響軌道交通4號線隧道的結構安全。只有當SMW混合樁達到其設計強度后，才能進行地下連續(xù)墻施工，從而減少地下隧道施工過程中突發(fā)事件的影響。

3.2.3 地下連續(xù)墻監(jiān)控

主樓基坑采用地下連續(xù)墻圍護，其中靠近軌道交通側的墻厚為1000 mm、其余側墻厚為800 mm。對地下連續(xù)墻的成槽質量、垂直度何泥漿性能指標進行檢查，確保成槽過程中槽壁不塌、不縮，地墻不夾泥、不露筋、不滲漏水；對鋼筋籠制作和安裝質量進行隱蔽驗收，重點檢查鋼筋規(guī)格、間距、鋼筋焊接質量及直螺紋套筒連接質量。

3.2.4 SMW工法樁監(jiān)控

裙樓基坑采用φ850 mm型鋼水泥土攪拌墻圍護?？觾炔捎肧MW攪拌樁滿堂加固，攪拌樁設計樁徑為850 mm，水灰比為1.2。

監(jiān)理對使用的水泥品種和強度等級進行檢查，并按規(guī)定做好見證取樣復試工作，未經(jīng)檢測合格的水泥不得投入使用。對型鋼垂直度和標高進行檢查，并派專人記錄拌制水泥漿液比重、拌漿罐數(shù)、外加劑用量、流量泵流量、泵送漿液及下沉和提升的時間。為降低施工時對軌道交通隧道及周邊環(huán)境的擠土效應，攪拌樁施工順序采用“跳打”方式進行，并注意攪拌樁28 d抗壓強度須≥1.5 MPa。

3.2.5 基坑開挖監(jiān)控

裙樓部分采用長56 m、直徑800 mm的鉆孔灌注樁，分布在軌道交通4號線隧道上、下行線及出入場線之間及兩側。

為保護軌道交通4號線隧道安全，基坑大底板共分成59塊（軌道交通上行線正上方14塊，軌道交通下行線正上方14塊，出入場線正上方17塊，隧道側邊14塊），逐塊依序施工。基坑開挖過程中，基于“時空效應”原理，嚴格執(zhí)行開挖程序，并按照“分層、分塊、對稱、限時”的原則，隨挖隨施工墊層及底板，嚴格控制基坑變形。

監(jiān)理人員按照計劃和軌道交通監(jiān)理的要求嚴格控制開挖高度，并確保開挖順序和方法與批準的施工管理計劃一致，實行“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖、嚴禁超挖”的原則。要密切關注各支護層的開挖進度，在開挖施工過程中應每天與監(jiān)測單位聯(lián)系，獲取地下隧道的監(jiān)測信息，并根據(jù)各施工過程中各監(jiān)測要素的變形程度和預警指標及時采取措施，改進施工方法。當變形量超過預警指標時，應立即啟動應急預案并將土方回填，待找出原因、拿出切實可行的方案并得到軌道交通監(jiān)護部門的同意后，方可繼續(xù)施工。

3.2.6 支撐施工監(jiān)控

主樓坑內設兩道鋼筋混凝土水平支撐，裙樓坑內設一道斜拋撐（局部為水平支撐）的支護體系。支撐系統(tǒng)雖不構成主體結構的一部分，只是施工過程中的一項施工措施，但其施工質量的好壞將直接關系到基坑的穩(wěn)定和周邊建筑物及地下管網(wǎng)的安全，所以監(jiān)理人員必須高度重視。支撐梁和圍檁梁混凝土應同時澆筑，以保證支撐體系的整體性。檢查支撐鋼筋綁扎、混凝土強度等級、鋼支撐預應力施加和焊接質量。

3.2.7 信息化施工監(jiān)理

基坑工程監(jiān)測是基坑施工的“眼睛”。督促監(jiān)測單位做好對基坑支護體系、周邊建（構）筑物、道路管線及軌道交通隧道等的全方位施工監(jiān)測，做到信息化施工，根據(jù)周邊環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)適時調整施工順序，確保周邊環(huán)境安全。

監(jiān)理在施工過程中每天動態(tài)掌握監(jiān)測報告中的信息數(shù)據(jù)，了解周邊環(huán)境變化、支護結構變形及軌道交通隧道隆沉狀態(tài)，并把獲得的信息及時反饋到施工中。通過對軌道交通正上方一區(qū)第一分塊施工時隧道的臨近三個監(jiān)測點24 h變形數(shù)據(jù)的分析，基本掌握了隧道變形隨上部土體卸載直至底板混凝土澆筑完成的變形規(guī)律，從而指導順利完成整個基坑底板施工。

3.2.8 安全風險控制

施工過程中，確保基坑工程安全，要求施工單位建立基坑工程風險管理制度，強化基坑工程風險管理，提高基坑工程風險意識，落實風險管理責任；從基坑支護、土方開挖、鋼筋籠整體吊裝到混凝土澆筑等各環(huán)節(jié)都要重視工程風險管理；加強監(jiān)理現(xiàn)場巡視、檢查常態(tài)化，規(guī)范施工安全管理，同時加強現(xiàn)場安全技術交底和培訓。

3.2.9 施工進度控制

基于項目“限時、分塊”施工特征，規(guī)定在軌道交通列車4號線停運期間（晚上23：00—次日凌晨6：00），完成從土方開挖直至大底板鋼筋混凝土的澆筑。如果不能按時完成混凝土澆筑，會導致軌道交通隧道隆起變形加大，這是極大的技術風險。要求施工單位對土方開挖、墊層、模板鋪設、鋼筋籠吊裝，梁板上部鋼筋綁扎及預埋、插筋，混凝土澆筑各分項工程增加工、料分析，按計劃要求的時間增加限時完成任務的保證措施和相關經(jīng)濟責任，合理控制各工序搭接，優(yōu)化土方開挖和底板形成施工，盡可能地減少施工時間，并根據(jù)軌道交通停運時間，嚴格控制隧道上方分塊的施工時間。

進度實施過程中，要求施工單位必須緊緊圍繞隧道變形數(shù)據(jù)來進行工作，合理、有序地安排各專業(yè)進入施工作業(yè)面施工。督促施工單位根據(jù)工期要求制訂進度控制的里程碑進度目標，對施工進度的過程進行檢查、優(yōu)化及控制，及時發(fā)現(xiàn)問題并糾正落實。施工單位應增加人力、物力和財力投入，盡早落實相關材料采購工作，采取有效趕工措施，調整工序穿插，縮短工序間歇時間，加班加點，減少基坑暴露時間，確?；娱_挖施工進度與質量滿足設計、方案、規(guī)范等各項要求及軌道交通隧道安全要求，嚴格控制基坑變形。

4 效果評價與經(jīng)驗教訓

4.1 效果評價

經(jīng)各參建方的共同努力，在本工程基坑施工過程中，未出現(xiàn)任何安全和質量事故。周邊環(huán)境、地下管線監(jiān)測數(shù)據(jù)和軌道交通隧道變形均在受控范圍內，保證了軌道交通4號線的正常運營。周邊地下管線至基坑結構封頂逐步達到持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 經(jīng)驗教訓

在基坑施工過程中，根據(jù)軌道交通4號線隧道變形數(shù)據(jù)顯示，重載車輛行走、大型機械設備和建筑材料堆放對軌道交通隧道結構隆沉有明顯影響。在施工過程中必須合理布置施工場地，規(guī)劃重車行走路線，材料和土方不得在隧道上方及附近一定范圍內放置，應確保軌道交通正常、安全運營。

考慮到只能在軌道交通4號線列車停運7 h內進行隧道上方的基礎施工，夜間施工不可避免，施工前必須主動與周邊居民、業(yè)主委員會、街道辦事處及居民委員會做好協(xié)調與溝通，取得小區(qū)業(yè)主的諒解，及時消除施工帶來的擾民隱患，確保在“限時”范圍內完成施工任務。

應用BIM的三維可視化設計和仿真模擬技術實現(xiàn)性能模擬分析，優(yōu)化方案，減少設計錯誤；發(fā)現(xiàn)和定位各專業(yè)之間的沖突，減少“錯漏碰缺”以及不必要的返工和設計變更。應利用施工進度管理模型，開展項目施工方案模擬及優(yōu)化、建筑虛擬建造及優(yōu)化、進度模擬和資源管理及優(yōu)化，提高基坑施工效率，提高施工工序安排的合理性。

5 結語

本工程通過采取一系列事前事中控制措施，實現(xiàn)了緊鄰軌道交通隧道基坑施工在滿足施工質量和安全的前提下順利完工的目標，保證了軌道交通運營隧道安全。