超深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)與質(zhì)量控制

韓淑君+王棟

[摘要]基坑工程在地下空間開發(fā)推動(dòng)下趨向超大、超深方向發(fā)展。結(jié)合工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，利用風(fēng)險(xiǎn)管理故障樹和模糊評(píng)判法，就深基坑施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行評(píng)估，并建立深基坑施工質(zhì)量控制技術(shù)體系。結(jié)合某工程實(shí)例，來總結(jié)深基坑工程施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制體系及效果評(píng)價(jià)方法。

[關(guān)鍵詞]超深基坑；施工質(zhì)量；風(fēng)險(xiǎn)控制；要點(diǎn)探析

[DOI]1013939/jcnkizgsc201630155

城市建設(shè)催生地下空間的開發(fā)。由于深基坑施工規(guī)模及涉及到的問題復(fù)雜性較高，在開挖及圍護(hù)過程中面臨更多不確定性因素。為此，加強(qiáng)對(duì)深基坑施工質(zhì)量控制，特別是從風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及管控上來降低深基坑項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)就顯得尤為重要。

1深基坑工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及分析

11深基坑工程概況

本研究結(jié)合某市國際商務(wù)服務(wù)中心工程為例，在地理位置上緊靠主干道，一側(cè)為濱江景觀區(qū)域，受地面、地上及沿江防汛工程的影響，深基坑開挖及施工風(fēng)險(xiǎn)突出。從基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)來看，呈矩形，東西長320m，南北進(jìn)深為130～150m，基坑周長約為970m，總面積達(dá)到42800m2?；釉O(shè)計(jì)深度為140m～147m。根據(jù)《深基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程（DBJ08-61-97）》要求，本工程屬于一級(jí)基坑，在施工工藝上采用鉆孔灌注樁+混凝土支撐圍護(hù)，止水帷幕采用三軸水泥土攪拌樁結(jié)構(gòu)，基坑坑底采用水泥土攪拌樁進(jìn)行加固，在鉆孔灌注樁與止水帷幕連接處采用壓密注漿和旋噴樁加固。

12工程地質(zhì)條件

結(jié)合地質(zhì)勘查結(jié)果，項(xiàng)目所在地120m深度范圍土層結(jié)構(gòu)為全新世、中更新世，淺層土層變化較大，擬建場(chǎng)地地下水屬潛水類型。由于受到沿江水的補(bǔ)給，隨季節(jié)變化潛水水位發(fā)生變化，平均地下高水位埋深約為05m。在周圍環(huán)境及主要障礙物分類上，附近有某國際中心工程樁及圍護(hù)樁，另外一側(cè)為新建居民區(qū)；周邊無重要地下、地上設(shè)施，但受到沿江潮汐影響較大。

13施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

從深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判影響因素及評(píng)估方法上，本研究結(jié)合模糊模式識(shí)別理論，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，建立風(fēng)險(xiǎn)隸屬度，獲得風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。在風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重分析上，結(jié)合層次分析法對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行比較，并通過風(fēng)險(xiǎn)因子數(shù)量值來構(gòu)成“判斷矩陣”。在對(duì)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)時(shí)，最大特征值向量所對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)事件權(quán)重為W=[w1，w2…，wn]；在計(jì)算最大特征根λmax時(shí)，導(dǎo)入公式：λmax=1nni=1（AW）iWi，其中，W為判斷矩陣的特征向量，（AW）i為某特征向量W與判斷矩陣A的乘積所得第i個(gè)元素。利用一致性檢驗(yàn)公式：CR=CI/RI，當(dāng)CI=（λmax-n）/（n-1）時(shí)，RI為平均隨機(jī)一致性標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)滿足CR≤010時(shí)則具有一致性，否則給予調(diào)整。

14施工風(fēng)險(xiǎn)隸屬度確定

對(duì)于深基坑施工中的風(fēng)險(xiǎn)事件，在判斷其風(fēng)險(xiǎn)水平及隸屬度時(shí)，采用專家法來確定各風(fēng)險(xiǎn)事件的影響結(jié)果C，以及發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率P，借助于P×C將值代入風(fēng)險(xiǎn)事件，來求出隸屬函數(shù)，從而可以獲得相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)事件所對(duì)應(yīng)的隸屬度R。

15風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分準(zhǔn)則

根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)事件的最大特征向量Wi，與隸屬度Ri的積為該風(fēng)險(xiǎn)事件所在風(fēng)險(xiǎn)類型中的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，即R′i=Wi·Ri。本研究劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為五級(jí)，最高為5級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)后果具有災(zāi)難性，且社會(huì)影響巨大，在接受等級(jí)上應(yīng)立即排除；4級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，具有較高風(fēng)險(xiǎn)，后果很嚴(yán)重，可能造成人員傷亡，在接受等級(jí)上應(yīng)采取有效措施；3級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，具有一般風(fēng)險(xiǎn)水平，后果較輕微，但在接受等級(jí)上不希望發(fā)生，應(yīng)采取適當(dāng)措施加以風(fēng)險(xiǎn)控制；2級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，具有較低風(fēng)險(xiǎn)水平，對(duì)施工人員、設(shè)備不會(huì)帶來較大損失，在接受等級(jí)上允許在一定條件下發(fā)生，但必須給予嚴(yán)格監(jiān)控和規(guī)避；1級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，具有最低的風(fēng)險(xiǎn)水平，風(fēng)險(xiǎn)后果可以忽略，對(duì)人員、設(shè)備無損失，在接受等級(jí)允許發(fā)生，但應(yīng)給予風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)監(jiān)控與保持當(dāng)前狀態(tài)。

2深基坑施工過程風(fēng)險(xiǎn)及控制技術(shù)

21深基坑施工過程風(fēng)險(xiǎn)事件

在深基坑開挖、施工過程中，可能存在的施工風(fēng)險(xiǎn)主要包括兩類：一類是深基坑圍護(hù)體系風(fēng)險(xiǎn)事件；另一類是深基坑開挖、基坑降水等風(fēng)險(xiǎn)事件。第一類施工風(fēng)險(xiǎn)主要有孔壁塌陷、鉆桿斷裂、孔深不達(dá)標(biāo)、鋼筋籠變形、沉渣過多、樁身砼密實(shí)度不夠、三軸攪拌樁滲漏等風(fēng)險(xiǎn)；第二類施工風(fēng)險(xiǎn)主要有基坑塌陷風(fēng)險(xiǎn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)、周邊建筑物及管線變形風(fēng)險(xiǎn)、坑底隆起、基地?cái)_動(dòng)、流沙及管涌風(fēng)險(xiǎn)等。

22施工風(fēng)險(xiǎn)控制要點(diǎn)

針對(duì)深基坑工程施工中的風(fēng)險(xiǎn)控制難點(diǎn)，需要從風(fēng)險(xiǎn)因素及風(fēng)險(xiǎn)類型上進(jìn)行識(shí)別。其中在基坑施工質(zhì)量控制上，要對(duì)基坑塌陷、坑底隆起、圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，以及基底擾動(dòng)等作為重要控制內(nèi)容；在進(jìn)行土方開挖上，要從開挖方案設(shè)計(jì)、施工工序、分層開挖，使其與圍護(hù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)；在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工協(xié)調(diào)上，要對(duì)基坑止水帷幕進(jìn)行格外關(guān)注，特別是要符合沿江止水要求；在施工現(xiàn)場(chǎng)布置及坑邊堆載作業(yè)控制上，要做到無堆載、或在允許范圍內(nèi)的可控制堆載；在施工基坑監(jiān)測(cè)作業(yè)上，結(jié)合施工進(jìn)度、施工條件、荷載及相關(guān)因素，就基坑土壓力、邊坡應(yīng)力等進(jìn)行理論計(jì)算和預(yù)測(cè)，切實(shí)做好對(duì)基坑鄰近建筑物、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地下管線及周圍土體的全面分析，有序施工。

23深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

針對(duì)深基坑施工技術(shù)中的各風(fēng)險(xiǎn)控制內(nèi)容，一是做好孔壁塌陷防范，從圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及設(shè)計(jì)上，提升圍護(hù)安全性。如在成孔過程中對(duì)孔內(nèi)泥漿液面進(jìn)行控制，通常情況下普遍泥漿可以防范自然滲漏；當(dāng)滲漏嚴(yán)重時(shí)要摻入防漏劑，優(yōu)化泥漿的配合比；在泥漿質(zhì)量控制上，要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及施工進(jìn)度，以及孔壁失穩(wěn)性進(jìn)行及時(shí)處理；在降雨條件下引發(fā)的基坑水位上漲，要做好排水設(shè)施防范工作；當(dāng)?shù)叵滤魉龠^大，無法在孔壁形成泥皮時(shí)，需要就地基進(jìn)行處理，如開孔前徹底清除地下障礙物，在成孔過程中可用挖機(jī)來排除，必要時(shí)擴(kuò)大挖掘范圍，選用優(yōu)質(zhì)土回填。二是做好鉆桿斷裂風(fēng)險(xiǎn)防范。針對(duì)鉆桿斷裂主要與成孔方向偏差，以及落石卡住鉆桿所致，因此在進(jìn)行防范上，一方面可以降低地下水位，另一方面來提高泥漿比重來處理。如對(duì)于沉渣的處理，可以采用高壓射水裝置進(jìn)行排除。對(duì)于落石的處理，需要提前進(jìn)行清障，再進(jìn)行挖孔作業(yè)。另外，在其他風(fēng)險(xiǎn)因素下，如鋼筋籠變形、樁身砼密實(shí)度不夠等，需要進(jìn)行針對(duì)性防范和改善。

3深基坑施工控制效果評(píng)價(jià)

根據(jù)深基坑工程施工管理實(shí)際，針對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)及控制要求，從工程設(shè)計(jì)、組織施工、工作流程優(yōu)化及主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)防范上來進(jìn)行控制。如建立關(guān)鍵性工作交底制度，就工程施工各個(gè)環(huán)節(jié)、各風(fēng)險(xiǎn)因素、各參建方及施工人員進(jìn)行交底管理，明確風(fēng)險(xiǎn)控制內(nèi)容及控制標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)關(guān)鍵問題展開風(fēng)險(xiǎn)源檢測(cè)和報(bào)告制度，明確各類風(fēng)險(xiǎn)問題及處理要求，做好施工安全管理。本項(xiàng)目在融入風(fēng)險(xiǎn)管控實(shí)踐中，其成效主要有兩個(gè)方面。

31在土方開挖及圍護(hù)支撐上的風(fēng)險(xiǎn)控制效果

通過對(duì)深基坑施工各重大風(fēng)險(xiǎn)因素的分析，在確保工程施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量前提下，貫徹各方風(fēng)險(xiǎn)管控制度。一是在基坑開挖環(huán)節(jié)，對(duì)土體擾動(dòng)及限度進(jìn)行分析，如明確土體位移量、差異位移量等；在進(jìn)行土方開挖與圍護(hù)支撐設(shè)計(jì)及施工上，對(duì)基坑墊層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑受力、基坑變形等進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保各項(xiàng)施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制在合理范圍內(nèi)。

32在基坑防水工程上的管控效果

在基坑降水控制上，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)水位監(jiān)測(cè)工作，對(duì)不同坑內(nèi)區(qū)域進(jìn)行細(xì)分，如建立抽水控制制度、優(yōu)化降水井位置，實(shí)現(xiàn)按需降水、最小抽水量管理；在降水風(fēng)險(xiǎn)源控制上，根據(jù)開挖進(jìn)度來控制降水目標(biāo)；在防汛墻、市政管線及周邊建筑物監(jiān)測(cè)中，通過對(duì)降水的動(dòng)態(tài)控制，協(xié)同施工方、建設(shè)方、監(jiān)測(cè)單位等進(jìn)行信息溝通，確保管線監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)工作均符合設(shè)計(jì)規(guī)范及要求。

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