高學(xué)峰(張掖市建筑勘察設(shè)計研究院有限公司,甘肅 張掖 734000)
某老街項目(以下簡稱“本項目”)為商業(yè)綜合體,地處甘肅省某市市區(qū)最中心位置,建設(shè)意義重大。本項目場地東側(cè)有千年古塔——木塔寺,周邊環(huán)境復(fù)雜,基坑開挖深度深、安全風(fēng)險極高,因此,保證本項目基坑安全尤為重要。該項目在前期準(zhǔn)備階段對基坑支護(hù)及降水方案進(jìn)行了充分論證,在施工過程中對基坑支護(hù)進(jìn)行了嚴(yán)格管控,取得了較好效果?,F(xiàn)結(jié)合本項目的深基坑工程監(jiān)理控制要點,分析如下。
本項目平面呈“匚”字形,東側(cè)與中心廣場木塔寺相鄰,北、西、南三側(cè)分別緊鄰城市主干道。擬建工程為地下2層、地上1~3層(仿古建筑),結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)?;幽媳遍L約210 m、東西寬41 m~101 m,基坑面積約11000 m2,周長約670 m?;娱_挖深度為10.8 m,其開挖過程中的邊坡安全穩(wěn)定對周邊既有建筑物和地下管線的安全有著重要影響。依據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》,該工程中基坑的安全等級東側(cè)(靠木塔側(cè))定為一級、其余側(cè)為二級。
本項目場地為黑河沖洪積細(xì)土平原區(qū),從上至下分別為雜填土2.0 m~3.8 m、卵石最大揭露厚度18.8 m、細(xì)砂0.3 m~0.9 m。本項目地下水屬潛水,含水層主要為第②層卵石,地下水位標(biāo)高在-3.8 m~-2.8 m。
(1)基坑開挖面積大、深度深。本工程基坑面積1.1萬m2,基坑開挖深度達(dá)10.8 m,地下水位高,支護(hù)、開挖、降水施工難度大,屬超過一定規(guī)模危險性較大分部分項工程。
(2)周邊環(huán)境復(fù)雜、施工難度大。本工程基坑?xùn)|側(cè)有千年古塔——木塔,南側(cè)、西側(cè)、北側(cè)都緊鄰城市主干道,基坑周邊地下布有城市給排水管道、供熱管道、天然氣管道、通信光纜等城市地下管線,周邊環(huán)境復(fù)雜。
(3)地下工程施工周期長。本工程地下工程施工工作量大,地下工程施工周期長達(dá)一年半。
由于本工程基坑深、面積大且周邊環(huán)境條件復(fù)雜,基坑施工難度大、風(fēng)險高且施工持續(xù)時間長,基坑工程造價對本工程造價的影響高。本工程開工前,建設(shè)單位與監(jiān)理單位多次討論溝通基坑支護(hù)形式。根據(jù)基坑深度及周邊環(huán)境實際情況,考慮三種支護(hù)形式:一是復(fù)合土釘墻;二是樁錨支護(hù);三是地下連續(xù)墻。為此,在地下工程招標(biāo)前邀請省內(nèi)巖土、結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)設(shè)計及施工行業(yè)內(nèi)知名專家召開了專項論證會,監(jiān)理單位總工程師及總監(jiān)理工程師(以下簡稱“總監(jiān)”)也作為專家參加了專項論證會。
專家組經(jīng)對以上三種基坑支護(hù)形式進(jìn)行分析論證后認(rèn)為:由于土層錨桿的作用,復(fù)合土釘墻可適用于開挖深度在12.0 m以下的深基坑,但須放坡;排樁預(yù)應(yīng)力錨索因樁的直徑大而剛度較大,再加上嵌固端和預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合作用,對于超深基坑的適用性更強,尤其是當(dāng)基坑周邊有既有建筑物且對基坑變形控制較嚴(yán)格時,采用排樁預(yù)應(yīng)力錨索更為合適;地下連續(xù)墻支護(hù)效果好且可兼做止水幕,但造價要遠(yuǎn)高于前兩個方案。經(jīng)專家組論證,結(jié)合本工程情況并參考同類工程造價指標(biāo)分析后,一致認(rèn)為選用樁錨支護(hù)方案相對安全且經(jīng)濟(jì)合理。后經(jīng)監(jiān)理單位提議并經(jīng)進(jìn)一步論證,支護(hù)形式優(yōu)化為上部2.2 m為土釘墻支護(hù)、下部為排樁預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù),既保證了邊坡安全,又適當(dāng)降低了工程造價。最終,建設(shè)單位按此支護(hù)形式方案進(jìn)行了地基支護(hù)及降水專項施工招標(biāo)。
依據(jù)《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》(住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部令第37號)、《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于實施〈危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定〉有關(guān)問題的通知》(建辦質(zhì)[2018]31 號)(以下簡稱“建辦質(zhì)[2018]31號文”)等相關(guān)規(guī)定,本工程基坑支護(hù)及降水均屬超過一定規(guī)模的危險性較大工程,由項目監(jiān)理部報送專項施工方案,經(jīng)總監(jiān)審核后再經(jīng)公司總工程師重點審核,對基坑安全等級、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、穩(wěn)定性驗算、支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向承載力驗算及預(yù)應(yīng)力錨桿承載力驗算等進(jìn)行重點復(fù)核;對降水方案中的降水井深度、降水面積等進(jìn)行重點復(fù)核驗算。
經(jīng)監(jiān)理單位審核后,由施工方組織邀請專家、建設(shè)單位、監(jiān)理單位和設(shè)計單位等召開了本工程深基坑支護(hù)及降水專家論證會,按建辦質(zhì)[2018]31號文規(guī)定重點對施工工藝技術(shù)、施工安全保證措施、驗收要求、應(yīng)急處置措施、計算書及相關(guān)施工圖紙等進(jìn)行了重點論證;經(jīng)論證符合要求并經(jīng)總監(jiān)審批后允許實施。
針對本工程特點及施工重難點,項目監(jiān)理部組織專業(yè)監(jiān)理工程師編制了專項監(jiān)理細(xì)則,由公司總工程師指導(dǎo)并由總監(jiān)進(jìn)行了深基坑及降水技術(shù)培訓(xùn)和監(jiān)理交底。做到監(jiān)理人員預(yù)先熟悉和掌握,并要求嚴(yán)格按照細(xì)則實施。嚴(yán)格按經(jīng)審批的施工方案及規(guī)范施工,設(shè)置控制點,重點內(nèi)容包括開挖尺寸、灌注樁、錨桿、冠梁、降水管井運行、降水深度,監(jiān)理巡視,基坑監(jiān)測及驗收要求等。
本工程深基坑支護(hù)及降水方案經(jīng)審查合格后,項目監(jiān)理部督促施工單位總包及專業(yè)分包單位組織技術(shù)負(fù)責(zé)人對施工單位項目技術(shù)、質(zhì)量、安全管理人員及施工操作工人進(jìn)行了安全技術(shù)交底,要求將施工方案主要施工工藝、主要參數(shù)、質(zhì)量及安全驗收標(biāo)準(zhǔn)等向主要項目技術(shù)、質(zhì)量、安全管理人員及施工班組操作工人進(jìn)行交底,確保其熟知各種風(fēng)險點和控制要點,各自職責(zé),檢查報告事項及應(yīng)急處理事項等。
本工程基坑降水方案為:周邊布置降水井(設(shè)計為72口),基坑內(nèi)部為明排降水方式,采用分階段降水措施,按階段降水、監(jiān)測周邊環(huán)境,無異常時進(jìn)行下一階段降水,共分四個階段降至規(guī)定水位以下。特別要注意對木塔的監(jiān)測,若降水過程中木塔變形超過規(guī)定值應(yīng)立刻停止降水。
工程降水在土方開挖前進(jìn)行,水位應(yīng)降至開挖面0.5 m以下。降水期間安排專人查看抽水泵,確保降水不間斷。本工程基坑抽出的水經(jīng)沉淀后排入下水管道。
本工程灌注樁采用旋挖成孔施工工藝,泥漿護(hù)壁水下澆筑混凝土成樁,施工過程中嚴(yán)格按設(shè)計要求和有關(guān)樁基施工規(guī)范規(guī)定做好質(zhì)量控制。
鉆孔前應(yīng)對樁孔位置、樁機垂直度進(jìn)行復(fù)核,以確保樁位的正確性。成孔時為防止對鄰樁造成影響,按施工方案采用隔孔跳躍式流水操作,樁間距應(yīng)保證不小于4倍樁徑的安全距離;應(yīng)確保樁身成孔垂直度,成孔過程中控制鉆進(jìn)速度和護(hù)壁泥漿指標(biāo);成孔之后應(yīng)對孔深、孔徑和沉渣等進(jìn)行檢查確認(rèn),通過后方可進(jìn)行下道工序施工;鋼筋的制作必須符合設(shè)計和施工規(guī)范要求;混凝土灌注嚴(yán)格按照工藝規(guī)程進(jìn)行,保證連續(xù)澆灌整樁混凝土。
土層錨索施工過程包括鉆孔、安放拉桿、灌漿和張拉錨固。在邊坡開挖至錨索埋設(shè)標(biāo)高時,按規(guī)定施工順序進(jìn)行。
鉆孔前應(yīng)先檢查錨索的間距、鉆孔的標(biāo)高及水平傾角是否符合設(shè)計方案要求,并保證鉆孔的水平投影垂直于坑壁,經(jīng)檢查無誤后方可鉆孔。
錨桿插筋前應(yīng)檢查錨筋長度、自由段部分的處理及注漿管是否有漏漿等,錨桿應(yīng)確保送至錨孔底部,并保證注漿管距以及插入鉆孔內(nèi)的桿體長度達(dá)到設(shè)計要求。
錨桿注漿采用二次注漿,第一次注漿砂漿應(yīng)加入適量膨脹劑,注漿體強度等級≥30 MPa,第二次注漿為純水泥漿,水泥漿隨用隨攪,漿液初凝前必須用完,注漿壓力應(yīng)≥2 MPa,注漿時須密切觀察,有效控制注漿壓力,防止地面竄漿或隆起。
錨索張拉應(yīng)在注漿體強度達(dá)到規(guī)定強度時進(jìn)行,張拉主要步驟應(yīng)按施工方案進(jìn)行。鎖定時的錨桿拉力應(yīng)考慮鎖定過程中的預(yù)應(yīng)力損失量,預(yù)應(yīng)力損失量應(yīng)通過對鎖定前、后錨桿拉力的測試試驗確定。
錨索施工后,應(yīng)按JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》第4.8.8條規(guī)定,對錨桿抗拔承載力是否達(dá)到設(shè)計要求進(jìn)行檢測。
基坑開挖應(yīng)配合圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工適時、分層進(jìn)行,土方開挖采用自上而下、分段、分層逐步開挖的方案,在開挖過程中隨時檢查邊坡支護(hù)的穩(wěn)定性,每層開挖深度應(yīng)與土釘墻和錨索施工等配合確定;開挖機械和運土機械應(yīng)按施工方案合理部署、安排到位,機械開挖至設(shè)計基底30 cm 時,應(yīng)采用人工挖土方,以免擾動基底土層;基坑邊坡每開挖到各層預(yù)設(shè)深度時應(yīng)及時按設(shè)計要求進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)施工,盡量縮短基坑邊坡的暴露時間,并制定特殊(如大雨、漏水等)情況下不能及時支護(hù)時的應(yīng)急措施;(樁間)上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達(dá)到設(shè)計規(guī)定的強度后方可開挖下層及進(jìn)行下層施工;開挖過程中應(yīng)不間斷對支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移進(jìn)行監(jiān)控,并根據(jù)監(jiān)測信息及時調(diào)整挖土順序。
基坑坑邊四周及冠梁臨空面應(yīng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化安全護(hù)欄,并設(shè)置安全警示標(biāo)識;施工人員上、下基坑處應(yīng)設(shè)置安全可靠的固定梯子,基坑四周3.0 m范圍內(nèi)禁止堆放余土及施工材料,2.0 m范圍內(nèi)禁止車輛通行。
本工程土釘墻包括地面至-2.2 m土釘墻支護(hù)及下部排樁支護(hù)間土釘墻。土釘墻施工與土方開挖須及時配合進(jìn)行,土釘長度和水平角度應(yīng)符合設(shè)計要求,注漿應(yīng)密實,土釘施工后應(yīng)進(jìn)行拉拔力檢驗;土釘墻鋼筋網(wǎng)應(yīng)與土釘進(jìn)行可靠連接固定;噴射混凝土應(yīng)分段進(jìn)行,同分段內(nèi)施工順序應(yīng)自下而上,噴射混凝土層厚度不應(yīng)小于設(shè)計要求,墻面噴射混凝土強度應(yīng)符合設(shè)計要求,混凝土面層強度達(dá)到設(shè)計強度75%以上時方可進(jìn)行下層土方開挖。
根據(jù)工程特點,在本工程深基坑灌注樁、冠梁混凝土,土釘墻和錨桿施工過程中均進(jìn)行了全過程旁站監(jiān)理,要求施工單位嚴(yán)格按設(shè)計、施工方案及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工。施工過程中施工單位相關(guān)管理人員檢查、指導(dǎo)到位,旁站監(jiān)理人員監(jiān)理到位并做好旁站監(jiān)理記錄。
在基坑施工期間,項目監(jiān)理部應(yīng)對基坑支護(hù)設(shè)施及周邊進(jìn)行日常巡視,巡視的重點內(nèi)容為:錨索及排樁支護(hù)結(jié)構(gòu),鋼腰梁、冠梁、混凝土護(hù)壁裂縫、滲漏及護(hù)壁后土體沉陷、滑移,基坑內(nèi)、外降水井水位,既有建筑物(木塔寺、藏經(jīng)閣、居民樓)的沉降和傾斜監(jiān)測情況,地下管線沉降與破損情況,周邊道路(地面)裂縫、沉陷,各觀測基準(zhǔn)點、測點完好程度,基坑監(jiān)測頻次、監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警時的處理應(yīng)對措施。
此外,對基坑內(nèi)、外降水井抽水泵設(shè)備是否按方案部署有效運轉(zhuǎn)進(jìn)行檢查并做好記錄;還必須經(jīng)常性對施工現(xiàn)場的排水系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù),保證排水暢通。
本工程基坑支護(hù)與降水的每道工序幾乎都是關(guān)鍵工序,灌注樁、錨桿、冠梁、腰梁、土釘墻、降水和土方開挖施工,均應(yīng)經(jīng)施工單位組織施工總包方、分包方及監(jiān)理單位相關(guān)人員按設(shè)計、質(zhì)量驗收及安全等相關(guān)規(guī)范驗收合格后,方可進(jìn)入下道工序施工。
本工程基坑監(jiān)測由建設(shè)單位委托專業(yè)監(jiān)測單位實施。在本工程基坑施工過程中要對以下幾個方面進(jìn)行監(jiān)測:支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移;支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移;支護(hù)結(jié)構(gòu)深部水平位移;基坑周邊地面沉降;錨索拉力;地下水位;既有建筑物(木塔寺、藏經(jīng)閣、居民樓)及道路的沉降和傾斜監(jiān)測?;庸こ瘫O(jiān)測點的布置應(yīng)符合方案要求并按方案監(jiān)測頻率進(jìn)行檢測,且應(yīng)符合GB 50497—2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。
本項目支護(hù)工程歷時半年,降水工程歷時一年半,未出現(xiàn)任何質(zhì)量與安全事故。施工期間,周邊建筑物及市政設(shè)施特別是木塔,經(jīng)檢測未出現(xiàn)超出規(guī)范規(guī)定的傾斜和沉降;其他監(jiān)測數(shù)據(jù)也均未出現(xiàn)超出規(guī)范規(guī)定情形,基坑周邊地面及道路等未出現(xiàn)明顯沉降和下陷。
5.2.1 選擇基坑支護(hù)及降水方案的原則
深基坑工程成本高,對整體工程造價影響大,前期選擇合理的基坑支護(hù)及降水方案非常重要。深基坑設(shè)計方案應(yīng)符合工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境條件,在保證工程質(zhì)量安全的前提下選擇造價相對合理的支護(hù)及降水方案。
從建設(shè)單位角度出發(fā),如非必要,在設(shè)計階段應(yīng)盡可能減少地下工程層數(shù)及深度等,以免因地下支護(hù)、降水而造成工程造價成本過高。
5.2.2 基坑降水是保證基坑支護(hù)安全的前提
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大或地下水流失,會導(dǎo)致周圍建筑物及地下管線損壞;地下水也會影響到土層強度,如存在地下水滲流,會增大基坑的危險性,還可能會引起流土、流砂;地下水、上部管道滲漏水、雨水大量滲入上部黏性土層會造成支護(hù)土體破壞,進(jìn)而引起土釘、錨索失效,造成支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn),因此有效控制基坑降水是非常重要的。施工期間要保證邊坡水位一直位于基底50 cm以下,要嚴(yán)格按經(jīng)審查的設(shè)計方案設(shè)置降水管井的數(shù)量、管井深度和管徑大?。粦?yīng)通過地下水位觀測井監(jiān)測水位變化,當(dāng)水位有異常變化時及時分析原因,同時還須根據(jù)基坑監(jiān)測情況調(diào)整降水措施;施工過程中應(yīng)經(jīng)常性檢查降水井完好程度,還要定期檢查抽水電源和抽水設(shè)備是否正常運轉(zhuǎn),避免降水井失效。
5.2.3 基坑降水及排水問題處理
本工程基坑降水方案為周邊布置降水井(設(shè)計為72口),基坑內(nèi)部為明排降水方式。至本工程挖土,降水較順利,水位降至基底以下0.5 m,但在開挖積水坑及電梯井時,連續(xù)降水半月水位變化不大,按原方案挖積水坑,明排的方法解決不了問題。為此,建設(shè)單位組織開展了專題討論會,監(jiān)理單位提出在坑內(nèi)增加降水井,位置重點設(shè)在積水坑和電梯井附近。增加降水井后,水位順利降至電梯井底以下,達(dá)到了繼續(xù)施工要求。
本工程降水井抽出的地下水,除部分用于現(xiàn)場混凝土養(yǎng)護(hù)和綠化等外,大部分排入了下水管道。由于本工程采用分段施工,工程的前期排水較順利,但后期全部降水井開始排水時出現(xiàn)了排水管道溢水現(xiàn)象,為此又增設(shè)了一根DN600明排鋼管,接入另一條主排水管網(wǎng),解決了地下水排水問題。因此,再遇到類似工程時,應(yīng)在降水的同時周密計劃,解決地下水的排水問題。
關(guān)于降水工程費用結(jié)算,甘肅省是按抽水臺班數(shù)計算的,而本工程由于降水周期長、基坑工程采用分段施工,特別是后期不是所有降水井抽水泵在運行,因此在施工過程中監(jiān)理人員應(yīng)對各降水井抽水泵運行情況做好記錄簽證,避免后期引起結(jié)算糾紛。
5.2.4 基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)處理
本工程基坑監(jiān)測由建設(shè)單位委托專業(yè)監(jiān)測單位進(jìn)行,監(jiān)理單位對專業(yè)監(jiān)測單位監(jiān)測方案進(jìn)行審查。監(jiān)理單位重點審查了監(jiān)測點布置、監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測頻率是否符合相關(guān)規(guī)范要求。監(jiān)測單位按監(jiān)測方案進(jìn)行監(jiān)測,定期向建設(shè)單位及監(jiān)理單位進(jìn)行報告,建立了包括建設(shè)單位、監(jiān)理單位、監(jiān)測單位和施工單位(含總包及分包)技術(shù)負(fù)責(zé)人在內(nèi)的工作微信群,規(guī)定:出現(xiàn)監(jiān)測異常、超預(yù)警值數(shù)據(jù)時,必須立即報告相關(guān)負(fù)責(zé)人并通知相關(guān)單位進(jìn)行分析處理。截至基坑完成,周邊建筑物未檢測到明顯變形,基坑支護(hù)體位移未超出規(guī)范規(guī)定的位移偏差,周邊道路沉陷值也未超出規(guī)范規(guī)定。
基坑監(jiān)測應(yīng)從基坑開挖前打降水井開始,直至土方回填完畢為止。工程施工過程中,監(jiān)測頻率還應(yīng)根據(jù)基坑開挖及地下工程的施工進(jìn)程、施工工況以及其他外部環(huán)境影響因素的變化及時地做出調(diào)整。
本項目在深基坑設(shè)計方案比選、專項施工方案審查、旁站監(jiān)理、過程巡視、基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)審查、基坑疑難問題處理及工程驗收等方面進(jìn)行了有效控制,形成了深基坑工程監(jiān)理控制方法,為進(jìn)行類似工程監(jiān)理積累了可借鑒、參考的經(jīng)驗。