【摘要】本文針對(duì)上海軌道交通13號(hào)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(hù)工況條件,分析了工程的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及監(jiān)管類型,并就如何進(jìn)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(shí)際問題時(shí)所采取的針對(duì)性措施進(jìn)行探討;作者結(jié)合本工程監(jiān)理實(shí)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(huì),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(xiǎn)等級(jí);按需降水;風(fēng)險(xiǎn)控制;專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì);應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)備 
  1. 工程概況 
  (1)上海軌道交通13號(hào)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(hù)結(jié)構(gòu)采用1200mm厚的地下連續(xù)墻,墻深49~50m。 
 。2)根據(jù)“詳勘報(bào)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。 
 。3)本盾構(gòu)井距離已建上南花城D2號(hào)樓基礎(chǔ)僅7.9m;距離正在運(yùn)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(xiǎn)等級(jí)及監(jiān)管類型 
  依據(jù)上海申通地鐵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(diǎn)保護(hù)的建(構(gòu))筑物——上南花城D2號(hào)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(jìn)行綜合分析后認(rèn)為,本工程的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為五級(jí)。主要風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)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(yùn)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(xiǎn)最大的深基坑工程之一,倍受社會(huì)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(duì)全體監(jiān)理人員講授地下工程監(jiān)理控制重點(diǎn)以及深基坑開挖監(jiān)理要點(diǎn),通過兩次集中講評(píng),監(jiān)理人員不僅進(jìn)一步提高了對(duì)軌道交通工程質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí),更重要的是提高了控制質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)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(duì)監(jiān)理人員進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,抽調(diào)既有現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)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(duì)性的深基坑開挖監(jiān)理實(shí)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(xiǎn)控制專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)資金。 
  3.1.2突出預(yù)控,嚴(yán)格控制基坑開挖節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收。 
 。1)開挖前,對(duì)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(jìn)行綜合評(píng)定,符合要求后,方可進(jìn)場; 
 。2)在基坑開挖條件節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收中,監(jiān)理認(rèn)真編制了本工程《圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量評(píng)估報(bào)告》和《監(jiān)理工作小結(jié)》,監(jiān)理對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量提出結(jié)論性評(píng)價(jià)意見——工程質(zhì)量“合格”; 
  (3)對(duì)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(jìn)行重點(diǎn)梳理,并列出清單,供參加驗(yàn)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(diǎn)驗(yàn)收檢查表“15條檢查項(xiàng)目”進(jìn)行逐項(xiàng)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(duì)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收中提出的問題,監(jiān)理落實(shí)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(shí)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(gè)動(dòng)態(tài)過程,必須堅(jiān)持動(dòng)態(tài)控制,及時(shí)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(shí)準(zhǔn)確發(fā)出監(jiān)理指令,有效實(shí)施過程控制。開挖過程中遇到的主要問題和采取的針對(duì)性措施有: 
  3.2.1降水異常問題: 
  3.2.1.1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(jì)算和抽水統(tǒng)計(jì),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(jì)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(bǔ)給水源存在;在5口疏干井同時(shí)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(duì)降水水位的要求。針對(duì)現(xiàn)場異常情況,監(jiān)理及時(shí)向建設(shè)單位做了匯報(bào),并極力要求施工單位組織專家予以會(huì)診。專家會(huì)診分析認(rèn)為:在坑外進(jìn)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(bǔ)充水源的可能;而在垂直方向可能存在較大的補(bǔ)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(shí)間內(nèi)補(bǔ)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。 
  3.2.1.2采取的措施有:(1)成立專家組,隨時(shí)為現(xiàn)場提供技術(shù)支持。(2)加強(qiáng)降水管理,專業(yè)降水單位現(xiàn)場人員加強(qiáng)降水井的檢查和降水設(shè)備維護(hù),保證設(shè)備可靠運(yùn)行;嚴(yán)格控制降水水位,水位保持在開挖面以下1m~2m;同時(shí)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(shí),及時(shí)采取措施處理并在必要時(shí)啟用坑外3口承壓井降壓;準(zhǔn)備多臺(tái)備用水泵,以備急用;現(xiàn)場監(jiān)理人員每天兩次對(duì)抽水量和降水水位進(jìn)行獨(dú)立計(jì)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(diǎn),專業(yè)堵漏人員堅(jiān)持24小時(shí)井下巡邏檢查地墻接縫滲水情況、檢查落實(shí)堵漏物資到位情況,一旦發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn),保證在第一時(shí)間準(zhǔn)確實(shí)施堵漏,防止事態(tài)擴(kuò)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(shí)現(xiàn)信息化施工。   3.2.2挖土設(shè)備經(jīng)常損壞以及進(jìn)度偏慢問題: 
  3.2.2.1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(qiáng),在動(dòng)水條件下,容易液化,流動(dòng)性強(qiáng);但在實(shí)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(qiáng)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(shí)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(jìn)度,對(duì)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(jìn)度緩慢波及了自身利益而多有怨言。 
  3.2.2.2采取的措施有:(1)改進(jìn)挖土工藝:采用小挖機(jī)在坑下事先鏟運(yùn)松動(dòng)、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(shí),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(jì),辦理了底板施工設(shè)計(jì)變更單,由原設(shè)計(jì)的三個(gè)施工段變更為六個(gè)施工段,縮短了每個(gè)施工段的持續(xù)時(shí)間,不僅加快了底板施工進(jìn)度,也極大的降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。 
  3.2.3應(yīng)急搶險(xiǎn)鉆孔設(shè)備不能很好適應(yīng)施工工況問題。面對(duì)措施井基坑開挖高風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)峻形勢,應(yīng)急搶險(xiǎn)鉆孔設(shè)備的落實(shí)被放到了十分突出的位置。但盡管在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的上海地區(qū),應(yīng)急搶險(xiǎn)鉆孔專用設(shè)備——“Atlas Copco”也只有區(qū)區(qū)幾臺(tái),鉆孔搶險(xiǎn)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(jī)作為搶險(xiǎn)鉆孔應(yīng)急之用,但是經(jīng)過實(shí)地反復(fù)實(shí)踐,其性能不能滿足應(yīng)急搶險(xiǎn)“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(jī)退場、并馬上向上級(jí)申請組織調(diào)撥最關(guān)鍵的搶險(xiǎn)鉆孔設(shè)備——“Atlas Copco”馬上進(jìn)場,隨時(shí)待命。 
  3.2.4地墻內(nèi)側(cè)表面局部出現(xiàn)鋼筋?yuàn)A泥問題。 
  3.2.4.1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(duì)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。 
  3.2.4.2采取的措施有:(1)要求施工單位及時(shí)編報(bào)《地墻夾泥處理方案》;(2)監(jiān)理對(duì)夾泥部位進(jìn)行見證摸排,弄清夾泥情況,并報(bào)建設(shè)單位備案;(3)處理過程嚴(yán)格按照方案實(shí)施,監(jiān)理重點(diǎn)把關(guān),實(shí)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(shí)三個(gè)月,環(huán)境監(jiān)測報(bào)表顯示,除1個(gè)墻體測斜點(diǎn)發(fā)生墻體水平位移累計(jì)報(bào)警外,其余監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)均未達(dá)到報(bào)警值;至2008年8月15日結(jié)構(gòu)完成、降水井停抽時(shí),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(xiǎn)源,順利實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度、安全、質(zhì)量等各項(xiàng)目標(biāo);在上海市2008年第三季度深基坑、旁通道施工專項(xiàng)檢查評(píng)比中,該措施井工程受到上海市安質(zhì)監(jiān)總站的通報(bào)表揚(yáng)(見滬安質(zhì)監(jiān)074號(hào)文)。 
  5. 幾點(diǎn)體會(huì) 
  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(shí)有發(fā)生,一個(gè)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(xiàng)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(xiàng)工程,關(guān)乎到社會(huì)的方方面面,必須充分利用參建各方甚至動(dòng)用全社會(huì)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(duì)深基坑工程設(shè)計(jì)及施工方案科學(xué)技術(shù)委員會(huì)專家評(píng)審、開挖之前深基坑開挖條件節(jié)點(diǎn) “四方驗(yàn)收”、開挖過程中針對(duì)異常情況組織的專家會(huì)診、應(yīng)急資源特別是專用搶險(xiǎn)設(shè)備如“Atlas Copco”的調(diào)撥、預(yù)案中搶險(xiǎn)路線的選擇和疏通等等,都是施工項(xiàng)目部乃至施工企業(yè)所力所不及的,必須動(dòng)用社會(huì)資源。 
  5.2地墻質(zhì)量的好壞,直接影響圍護(hù)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(hù)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(jiān)實(shí)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(duì)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(duì)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(xiǎn)的特點(diǎn),監(jiān)理工作也要與時(shí)俱進(jìn),不斷總結(jié)探索新方法和新手段,提高工作成效:如對(duì)水位水量進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量,能夠收到類似“測量復(fù)核”、“工程材料平行檢驗(yàn)”的功效;開挖期間堅(jiān)持每天由總監(jiān)組織召開現(xiàn)場碰頭會(huì),對(duì)協(xié)調(diào)參建各方的關(guān)系具有較高的現(xiàn)實(shí)意義;建立基坑開挖風(fēng)險(xiǎn)控制專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)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(tái)HTM-120型全液壓潛孔鉆機(jī)嘗試鉆孔開始,到最終將“Atlas Copco”這一關(guān)鍵應(yīng)急設(shè)備運(yùn)至現(xiàn)場,體現(xiàn)了項(xiàng)目部對(duì)重大風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)高度和處理安全隱患的決心,實(shí)踐了應(yīng)急措施“寫在紙上、掛在嘴上、落到實(shí)處”的有機(jī)統(tǒng)一;盡管最終基坑順利見底,并沒有發(fā)生涌砂搶險(xiǎn)緊急事件,“Atlas Copco”也沒有派上用場,看似勞民傷財(cái),但“Atlas Copco”的到場是完全必要的,用實(shí)踐詮釋了“應(yīng)急預(yù)案”的真實(shí)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(yàn),只要參建各方真正重視了風(fēng)險(xiǎn)的存在,切實(shí)落實(shí)了相應(yīng)的措施,那么,違章指揮、違章操作、違反勞動(dòng)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(shí)!