動遷房項目基坑圍護工程風險分析與管理

陳 猛（上海市工程建設咨詢監(jiān)理有限公司， 上海 200433）

0 引 言

近年來，隨著建筑新技術、新工藝的長足發(fā)展，根據(jù)不同建設項目的具體特點，在地基和周邊環(huán)境日益復雜的城市中，基坑圍護的設計和施工水平不斷提高，特別是在深基坑的圍護結構中，逆作法、地下連續(xù)墻等技術的應用已創(chuàng)造了巨大的社會和經(jīng)濟效益。上海地區(qū)作為軟土地基的典型代表，地質系海洋沖積平原，土體松軟、流砂較多，基坑圍護難度大。依照多年的實踐，水泥土重力式圍護墻、SMW工法樁、組合式復合支撐等軟土圍護體系技術已成為了上海地區(qū)常用的基坑圍護方式，同時也是最經(jīng)濟合理的選擇。本文通過對22A-05動遷房項目基坑圍護工程風險的初步研究，進一步分析水泥土重力式圍護墻及其復合支撐的工程風險形成原因，試圖尋找類似基坑圍護結構中工程風險的管控對策和途徑，以供工程建設者、策劃、設計、施工和監(jiān)理參考。

1 項目工程概況

22A-05動遷房項目位于上海市國際醫(yī)學園區(qū)內，建筑面積約8萬m2，由7幢15～16層的高層裝配式住宅組成，1層地下車庫。地塊呈梯形，基坑面積約為22 000 m2。東側比鄰工廠辦公樓、北側近臨六灶港大河和施工臨時設施、西側與另一在建市政項目接壤、南側緊鄰市政主干道并設公交站和大型喬木綠化帶；周邊地下市政管線密集，包括天然氣、多條地下通訊電纜及信號發(fā)射塔、高壓電纜等，工況環(huán)境較為復雜。

2 基坑圍護設計要求

（1）22A-05動遷房項目基坑安全和環(huán)境保護等級皆為三級。基坑普遍開挖深度為4.0 m，單體區(qū)域為4.2 m，電梯井局部區(qū)域開挖深度為5.4 m～7.3 m。

（2）采用順作法施工，圍護形式主要使用φ700＠500雙軸水泥土攪拌樁重力式圍護墻并設置鋼筋混凝土壓頂梁作為圍護結構，靠邊深坑區(qū)域局部采用內插H型鋼工法樁加強，基坑靠單體電梯井深坑位置分別設鋼筋混凝土水平角撐，南側電梯井深坑位置設有型鋼斜拋撐，所有電梯井和集水井深坑部位的基土輔以水泥土壓密注漿加固，據(jù)此形成基坑圍護體系。

（3）雙軸攪拌樁重力式圍護墻斷面呈格柵形布置，寬度為3.7 m～6.2 m，深度為9.9 m～18.0 m，水泥參量為13%；深坑部位的基土壓密注漿加固深度為3.0 m～6.9 m。

3 工程風險管理的含義

在工程建設中存在的與預期利益相悖的損失或不利后果，或由各種不確定原因造成對工程建設各方的損失即稱為工程風險。工程風險的屬性包括風險因素、風險事故、風險損失三方面，具有不確定性、可度量性、相對性和可變性等特點。和其他分部工程相同，基坑工程的風險管理分為風險識別、風險估計、風險評價及風險應對四個環(huán)節(jié)。

4 22A-05動遷房項目基坑圍護的工程風險識別

基坑圍護是一個包括圍護結構設計、施工、土方開挖和坑外回填過程的系統(tǒng)工程。22A-05動遷房項目基坑雖然普遍埋置深度未超過5 m，但周邊環(huán)境相當復雜，特別是緊貼南側紅線40 m高的電訊信號塔，給基坑施工帶來很大影響，因此施工中存在諸多工程風險因素。

4.1 地質勘查風險

地質勘查是項目實施的第一步，也是工程設計和施工的合法依據(jù)。結合地塊的實際情況，本項目的勘查風險主要包含以下內容：勘測方案不合理且未經(jīng)審批；未按照初步設計方案、規(guī)范要求確定勘探范圍；未對現(xiàn)場仔細踏勘；現(xiàn)場勘測布點沒有代表性；忽視北側六灶港對項目的水文地質影響；套用以往附近項目的勘測成果資料；勘查測量資料不完整、不詳實；勘查計算的參數(shù)選擇無針對性、不精確；初勘報告和詳勘報告數(shù)據(jù)矛盾不統(tǒng)一；勘查過程未按規(guī)程操作，存在技術和安全隱患。

4.2 圍護結構設計風險

圍護結構設計是保證基坑施工安全和質量的靈魂，直接關系到基坑工程的成敗。設計的基本理論多為經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故設計風險的排查尤為重要。22A-05動遷房項目基坑圍護的設計風險由以下要素組成：設計依據(jù)不全部符合國家標準、行業(yè)技術規(guī)程和上海市有關規(guī)定；支護方案、重力式圍護墻的深度、寬度設計不合理；地下水降排方案與土質情況不符；結構計算軟件未經(jīng)主管部門許可；計算模型和參數(shù)選擇不符合現(xiàn)場實際；電梯井等局部深基坑角撐、斜拋撐承載力計算取值不合理；沒有充分考慮現(xiàn)場坑邊施工堆載的安全性；對土質給重力壩水平位移帶來的復雜性估計不足；由于地下管線影響可能造成重力壩的施工縫影響缺乏設計。

4.3 施工階段風險

施工階段是基坑圍護全過程質量和安全風險管理的關鍵節(jié)點，對這一階段的風險識別亦是現(xiàn)場施工風險控制的起點。

4.3.1 施工質量風險

（1）對專業(yè)分包及材料、設備供應商的選擇不科學；

（2）材料和設備進場驗收管理和使用管理沒有按規(guī)程執(zhí)行；

（3）施工方案不全面、沒有針對性；

（4）施工機械設備的選型落后、與設計和施工方案要求不匹配；

（5）水泥參量少于設計比例，隨意摻水，泥漿比重不達標；

（6）兩軸機鉆桿下降和提拔速度不符合設計要求；

（7）施工縫處理不規(guī)范或沒有處理；

（8）工程樁沒有全部完成即施工圍護結構；

（9）角撐和斜拋撐的支撐牛腿混凝土未達到設計強度即行鋼結構支撐；

（10）鉆桿轉速過快，地下土體沒有和水泥充分攪勻；

（11）型鋼插入水泥土體時垂直度超標；

（12）水泥土重力墻壓頂未按設計要求插筋；

（13）水泥土重力墻養(yǎng)護時間不足即堆載擠壓、開挖土方；

（14）土方開挖沒有按規(guī)范分層分段使圍護結構的應力充分釋放；

（15）地下水位沒有排降到規(guī)范標高即開挖；

（16）支撐拆除時成品質量保護措施不妥當；

（17）回填土土質不符合要求，沒有分層規(guī)范壓實。

4.3.2 施工安全風險

（1）建設單位不重視，投入較少；

（2）設計單位經(jīng)驗不足，對現(xiàn)場實際工況了解不夠，安全系數(shù)偏?。?/p>

（3）施工單位技術和安全管理人員配備不符合要求，技術力量缺乏；

（4）安全風險管理制度建設不完善、沒有執(zhí)行到位；

（5）監(jiān)理沒有對機械設備及特種作業(yè)人員的資格進行審查；

（6）沒有對施工班組進行安全教育與培訓或流于形式；

（7）事故隱患的處理不及時、不徹底；

（8）施工單位對于監(jiān)測數(shù)據(jù)缺乏分析和系統(tǒng)管理意識；

（9）換撐、壓頂和支撐拆除施工沒有嚴格執(zhí)行驗收制度；

（10）臨電施工缺乏動態(tài)管理；

（11）土方開挖揚塵控制措施不得力。

4.4 監(jiān)測風險

通過監(jiān)測采集的數(shù)據(jù)是判斷基坑圍護施工是否與預先設計的可能沉降、位移及穩(wěn)定性趨勢相一致的標準，若有報警須立即采取應對措施，以保證基坑安全。這一過程的風險因素將影響應急措施的實施。本項目的監(jiān)測風險包括：

（1）現(xiàn)場數(shù)據(jù)技術人員分析水平不足；

（2）現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)可靠性和真實性不能保證；

（3）監(jiān)測設備儀器的精度不夠；

（4）現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)和處理不符合監(jiān)測規(guī)范的要求；

（5）報警值設定不盡合理；

（6）現(xiàn)場測量頻度沒有根據(jù)施工實際情況適時調整；

（7）地下管線未設置直接點，誤差大；

（8）現(xiàn)場布監(jiān)測點，部分沒有針對性。

5 基坑圍護的工程風險管理分析

由于基坑圍護工程具有不僅要保證自身的止水和穩(wěn)定，還要確保周邊建筑物、地下管線安全的雙重功能，因此其施工難度大、工期長、技術含量高，也對施工管理人員的素質能力提出了更高的要求。結合22A-05動遷房項目的具體工況，討論上述諸多工程風險形成原因，可從下列方面進行分析。

5.1 基坑勘察風險成因

（1）勘察專業(yè)人員業(yè)務能力和責任意識不夠，沒有仔細研究初步設計文件和全面了解現(xiàn)場實際情況，僅憑經(jīng)驗確定范圍或套用別的項目勘探資料。

（2）勘察報告反映的巖土層構成、厚度及相關物理力學性能指標不準確，導致設計安全系數(shù)取值錯誤。

（3）忽視對水文地質的勘探和分析，特別是北側大河對基坑的影響，以致可能造成內外水壓差，引起重力墻滲水、流砂和位移，嚴重的會基坑坍塌。

（4）在地質中沒有查明膨脹土的存在，致使設計參數(shù)、施工措施等沒有考慮膨脹土對下部基腳的浸泡影響，最終可能發(fā)展成邊坡滑移坍塌。

（5）詳勘時布點太少，沒有探測到局部軟弱層、暗河浜或其他特殊地質，也沒有相應的技術處理要求，形成了現(xiàn)場施工時的特發(fā)險情。

5.2 圍護設計風險形成因素

（1）在圍護設計時，容易出現(xiàn)兩種情況，一種是設計方案不合理，造成計算模型不符合項目實際；另一種是采用的規(guī)范依據(jù)不正確，導致圍護結構的荷載取值錯誤，特別是活荷載取值偏低，沒有考慮最不利的堆載。這樣的結果使基坑變形過大，危及基坑工程的安全。

（2）在確定水泥土重力墻的斷面形式、寬度和深度時，對水泥土受管線、操作人員素質等的影響因素考慮不足，取值過于理想化，最后可能造成重力墻斷裂滲水，或達不到試壓強度、壩體位移過大，進而導致整體倒塌。

（3）電梯井深坑部位對斜拋撐基腳計算取值不準確，對基土壓密注漿加固強度取值偏高，易產(chǎn)生支撐失穩(wěn)倒塌。

（4）設計人員對地下水文研究不夠，降水要求沒有結合土體的滲透系數(shù)選擇方案，地下水底板完成后留設的抽水孔數(shù)量太少，導致板下水壓過高，將底板頂裂，造成質量和安全事故。

5.3 施工中的質量和安全風險根源

施工質量是確保基坑安全的核心內容。造成施工質量不符合規(guī)范要求，一般有以下幾方面的原因：

（1）沒有嚴格按施工圖紙要求執(zhí)行水泥參量，實際用量偏少，不能形成有效水泥土墻面；

（2）施工工藝不符合要求，兩軸機鉆桿鉆進和拔出速度不合規(guī)程要求，造成水泥土攪拌不均勻，不能形成密實重力墻體；

（3）施工順序不正確，工程樁沒有全部完成即開始圍護結構施工，深層土體擾動嚴重，致使圍護結構斷裂，失去止水功能；

（4）因管線等障礙物影響施工縫沒有及時規(guī)范處理封閉，導致重力墻體滲水；

（5）水泥土重力墻養(yǎng)護及斜拋撐混凝土強度不足就開始挖土或換撐，最終導致圍護結構坍塌；

（6）降水沒有到設計要求的標高便挖土，施工設備影響圍護結構穩(wěn)定性；

（7）施工單位項目負責人和質量管理人員質量管理意識淡薄，僥幸心理嚴重，沒有把質量控制措施落實到位。

產(chǎn)生基坑施工安全管理風險的主要原因有：

（1）施工單位項目負責人和安全管理人員責任心缺乏，動態(tài)管理不合規(guī)范，不能及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的安全隱患并立即整改；

（2）挖土機械在坑邊進行隨意反鏟挖土，增加圍護荷載，使得水泥土重力墻變形過大；

（3）挖土機械在坑內挖土時任意碰撞圍護結構系統(tǒng)，挖土時沒有分層撥土，而是局部一鏟到底，圍護系統(tǒng)在應力沒有有效釋放情況下產(chǎn)生失穩(wěn)斷裂；

（4）基坑邊材料等堆載沒有進行科學管理，任意堆放鋼筋等集中荷載，形成重大安全隱患；

（5）基坑降水時，一邊降水，另一邊將生活、施工等廢水排入基坑，管理缺位；

（6）施工單位對監(jiān)測數(shù)據(jù)報警值不重視，經(jīng)驗主義嚴重，對險情應急不力產(chǎn)生安全事故；

（7）坑邊硬質防護沒有隨著挖土進度及時跟進封閉，臨電管理制度化沒有嚴格按日檢查并立即整改執(zhí)行到位。

5.4 監(jiān)測風險誘因

基坑變形監(jiān)測屬于工程信息化管理的范疇。監(jiān)測風險的誘因往往來源于以下幾點：建設單位或施工單位對監(jiān)測工作不重視，沒有投入成本聘請專業(yè)單位進行基坑監(jiān)測；不合理地減少監(jiān)測內容，從而導致數(shù)據(jù)不全、判斷依據(jù)不足，造成事故；在監(jiān)測單位分析數(shù)據(jù)時片面強調絕對位移，而忽略了數(shù)據(jù)變化速率和沉降速率的考量，判斷失誤導致圍護坍塌；監(jiān)測單位綜合能力不強是報告數(shù)據(jù)失真的根本原因。

以上的基坑圍護工程的風險成因分析表明，各種風險的產(chǎn)生概率由設計單位、勘察單位和施工單位等參建的職能單位對工程風險的防范意識和制度執(zhí)行情況來決定，其中項目的負責人和專職工程師是關鍵要素，要成功控制基坑工程風險必須從管理人員和質量安全管理措施入手。

6 基坑圍護的工程風險控制對策

無論是淺基坑還是深基坑，圍護結構系統(tǒng)均較為復雜，風險無處不在，每個項目的實際情況千差萬別。工程風險控制通常包括風險回避、預防及減少損失、轉移和自留四種對策。針對22A-05動遷房項目，基坑圍護的工程風險控制對策應該從以下幾方面制訂并實施。

（1）選擇具備相應資質的單位。項目的成敗最終是由所有參建單位的管理水平和綜合實力決定的，因此，單位的選擇十分關鍵，在項目招投標階段必須高起點策劃，選擇具備相應勘察、設計、施工、監(jiān)測和監(jiān)理資質的優(yōu)秀企業(yè)，同時應具有良好社會品牌、有類似項目成功操作經(jīng)歷、綜合實力較強、特別是對工程風險有完整控制體系的公司來參建，這是工程風險控制的基礎。

（2）建立專家評審制度。地質勘查、圍護結構設計、基坑施工方案、監(jiān)測方案、監(jiān)理細則等都具備各自行業(yè)和專業(yè)的規(guī)范性和獨立性，要評定其合理性、科學性和可行性，僅憑某一個部門或項目技術人員是不能完成的。為防止基坑工程風險的發(fā)生可建立專家評審制度，邀請行內理論實踐經(jīng)驗豐富的專家分別組成專家評審團或外聘專家評審機構對上述各方案進行風險分析評定，根據(jù)評審意見改進不足，從而達到降低基坑工程風險之目的。

（3）設立管理人員項目考評機制?；訃o工程的風險控制歸根結底靠有效管理，所以必須調動人的積極性，對項目負責人、執(zhí)行工程師和相關管理人員進行責任分解、過程跟蹤檢查、結果考核，實行優(yōu)勝劣汰的競爭考評機制，唯有如此，才能落實責任，將基坑的勘察設計風險、施工風險、監(jiān)測和監(jiān)理等關鍵環(huán)節(jié)的風險控制執(zhí)行到位，實現(xiàn)主動積極的風險預防控制。

（4）落實基坑關鍵部位質量、安全控制管理。基坑工程從勘察到回填土結束，工期差不多為總工期的四分之一，其中的工藝、技術和安全節(jié)點眾多，每一步都必須按設計圖紙和專業(yè)規(guī)范的要求進行作業(yè)、檢查和驗收，特別是水泥參量的測定、養(yǎng)護時間、同條件水泥土和混凝土強度試塊報告等是保證圍護結構質量和安全的主要理論依據(jù)，消除了這些風險，其他風險控制相對容易。因此，只要嚴格執(zhí)行質量安全管理制度，落實好基坑關鍵部位的旁站、巡查和檢查整改等工作，基坑工程風險將大大減小。

（5）完善應急搶險措施。應急搶險措施屬于基坑工程風險控制中預防和減少損失的主動對策，盡管不希望發(fā)生事故，但客觀上由于各種偶然因素或不可抗力事件的突發(fā)，險情無法避免，這就要求參建單位，特別是設計和施工單位高度重視，提前制定應急預案，準備好所有應急指揮機構和物資、設備等，完善日常演練和檢查制度，確保工程風險發(fā)生時損失最小。

7 結 語

綜上所述，隨著國家城鎮(zhèn)化進程的推進，城市公租房、動遷安置房越來越多，其基坑工程也越來越復雜，越來越深。本文通過對22A-05動遷房項目基坑圍護工程的工程風險識別、形成原因剖析，提出了相應的風險控制對策，意在表述：一方面，對基坑工程必須從地塊勘察、圍護設計、基坑施工、工程監(jiān)測和監(jiān)理等全過程、全方位進行風險管理和控制；另一方面，完善的基坑工程風險管理機制及項目管理者主觀能動性的重要性亦是不言而喻的。毫無疑問，只要建設單位及勘察、設計、施工和監(jiān)理等參建單位按照基坑工程的特點，認真研究和全面分析不同風險的影響因素，采取積極主動的預控措施，將每一步質量、安全風險控制措施都落實了，項目風險控制的成功便指日可待。