軟土地區(qū)基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)管控

許瑞

（上海楊樹(shù)浦置業(yè)有限公司，上海 200092）

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展與城市化水平的不斷提高，城市建設(shè)用地日趨緊張，城市地下空間的開(kāi)發(fā)已成為必然趨勢(shì)，因此，基坑工程大量出現(xiàn)。由于城市建筑密度大，基坑工程周邊環(huán)境往往較為復(fù)雜，同時(shí)，基坑施工過(guò)程中存在大量不確定因素，總體施工難度較大。在過(guò)去的工程建設(shè)過(guò)中，曾出現(xiàn)過(guò)不少基坑事故，如杭州地鐵一號(hào)線(xiàn)基坑事故、上海七寶生態(tài)商務(wù)區(qū)基坑事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)基坑事故率約為21%[1-3]，因此，基坑工程是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性工程。根據(jù)邊亦海[4]的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，相關(guān)單位造成的事故比例如圖1 所示，其中設(shè)計(jì)和施工是事故的主要原因，占比80%以上，其他相關(guān)單位占比雖然較小，但總和超過(guò)10%，應(yīng)引起足夠的重視?；邮鹿蕦⒃斐删薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失、人員傷亡，同時(shí)給社會(huì)帶來(lái)不良影響，因此，需要對(duì)基坑工程進(jìn)行科學(xué)管理，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合上海某基坑工程進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

圖1 基坑工程事故原因占比

2 工程概況

本工程位于上海市楊浦區(qū)，基坑總周長(zhǎng)約410 m，開(kāi)挖面積約11 000 m2，±0.000 m 相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高+4.150 m，場(chǎng)地自然地面絕對(duì)標(biāo)高約+3.500 m，基坑開(kāi)挖深度約9.5 m。根據(jù)上海市DG/TJ 08-61—2018《基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]，基坑安全等級(jí)為二級(jí)。

根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地屬長(zhǎng)江三角洲沖積平原，地貌單元為濱海平原地貌類(lèi)型?；訃o(hù)設(shè)計(jì)、施工主要受以下地層影響：（1）場(chǎng)地內(nèi)填土；（2）第②層粉質(zhì)黏土，可塑～軟塑狀態(tài)；（3）第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土，含水量高、孔隙比大；（4）第④層淤泥質(zhì)黏土，該層土性較差，有較明顯的觸變及流變性。淺部地下水主要為潛水，以大氣降水及地表徑流補(bǔ)給為主。主要土層物理力學(xué)參數(shù)如表1 所示。

表1 主要土層物理力學(xué)參數(shù)表

3 工程特點(diǎn)

本項(xiàng)目存在以下特點(diǎn)。

1）屬軟土地區(qū)大、深基坑，施工難度大：根據(jù)基坑規(guī)模，屬于典型的深大基坑，對(duì)基坑設(shè)計(jì)施工均提出了很高的要求，應(yīng)采取有效措施控制基坑變形，確?；幼陨砑爸?chē)h(huán)境的安全。

2）周邊環(huán)境較為復(fù)雜：基坑南側(cè)距離高架橋上匝道約23.3 m，位于高架橋安全保護(hù)區(qū)以?xún)?nèi)；東側(cè)距離3F 住宅樓最近約19.0 m；北側(cè)距離2F 商業(yè)廣場(chǎng)建筑最近約22.8 m；另外基坑北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)基坑開(kāi)挖深度影響范圍內(nèi)分布有大量市政管線(xiàn)需要保護(hù)，周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)變形控制要求嚴(yán)格。

3）工程地質(zhì)條件：基坑開(kāi)挖范圍為軟黏土（第③層、第④層土），呈流塑狀態(tài)，土性極差，這兩層的總厚度達(dá)16 m，坑底位于第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土，基坑開(kāi)挖后容易產(chǎn)生坑底回彈、基坑大變形以及周邊地面沉降等，必須采用有效的圍護(hù)措施。

4 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)選型

4.1 選型原則

圍護(hù)體結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)，不僅要受力合理，還要施工方便，節(jié)約工期。根據(jù)上述基坑特點(diǎn)與難點(diǎn)的分析，結(jié)合主體結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地情況特征，基坑圍護(hù)選型遵循以下原則：

1）確保安全，避免存在重大安全隱患的方案可能帶來(lái)巨大損失；

2）滿(mǎn)足工期目標(biāo)的前提下，科學(xué)、合理安排總體施工流程；

3）以基坑安全為前提，選擇施工難度小、施工便利的施工工藝；

4）盡量節(jié)約造價(jià)，實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)之間的最佳平衡點(diǎn)。

4.2 圍護(hù)樁選型分析

根據(jù)上海地區(qū)基坑經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于類(lèi)似開(kāi)挖深度、規(guī)模的基坑，基坑周邊擋土結(jié)構(gòu)通常采用板式圍護(hù)。上海地區(qū)常用SMW 工法或鉆孔灌注樁排樁結(jié)合止水帷幕進(jìn)行施工。兩種工法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表2 所示。

表2 SMW工法與鉆孔灌注樁排樁優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

本工程基坑開(kāi)挖面積較大，基坑施工周期較長(zhǎng)，采用SMW 工法圍護(hù)經(jīng)濟(jì)性較差。此外，基坑周邊有高架橋上匝道、民房及大量市政管線(xiàn)需要保護(hù)，對(duì)圍護(hù)樁的側(cè)向剛度提出了較高的要求。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，鉆孔灌注樁能有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，除做好泥漿排污工作外，基本不影響周?chē)h(huán)境，且造價(jià)適中。因此，選用鉆孔灌注排樁作為基坑周邊的擋土結(jié)構(gòu)。

4.3 支撐體系

支撐的選型和平面布置應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)要求，并充分考慮到土方開(kāi)挖與運(yùn)輸?shù)谋憷裕ＷC項(xiàng)目能在預(yù)定工期內(nèi)完成。

常用的基坑內(nèi)支撐主要包括鋼支撐與鋼筋混凝土支撐。

鋼支撐具有安裝與拆除便利、施工速度快、材料損耗小以及可以通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力以合理控制基坑變形等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也較明顯，其主要缺點(diǎn)如下：（1）縱橫桿件間的連接基本屬于鉸接狀態(tài)，形不成整體剛接，支撐系統(tǒng)整體剛度較弱，在平面跨度大、形狀不規(guī)則的基坑工程中通常不適用；（2）由于受到截面尺寸的限制，支撐剛度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低。

鋼筋混凝土支撐整體結(jié)構(gòu)剛度大，能夠有效控制基坑變形，由于采用現(xiàn)澆的施工方式，連接節(jié)點(diǎn)的靠度高，能夠廣泛適用于各種形狀的基坑。

綜上分析，由于本基坑工程開(kāi)挖深度深，面積大，水平支撐受力大，因此，采用鋼筋混凝土支撐。根據(jù)擬建基坑的平面形狀，采用對(duì)撐、角撐與邊桁架相結(jié)合的平面布置形式。

5 基坑施工管控

根據(jù)前文數(shù)據(jù)，施工原因?qū)е碌幕庸こ淌鹿收急瘸^(guò)50%，因此，需要對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行科學(xué)的管理，避免事故發(fā)生。

由于基坑工程的復(fù)雜性，應(yīng)按相關(guān)規(guī)定組織設(shè)計(jì)交底，促使施工、監(jiān)理等相關(guān)單位能夠加深對(duì)設(shè)計(jì)文件的理解，尤其是一些特殊、難點(diǎn)、疑點(diǎn)問(wèn)題，能夠正確貫徹設(shè)計(jì)要求，確保按圖施工，從而保證施工質(zhì)量。正式施工前，應(yīng)根據(jù)圍護(hù)設(shè)計(jì)圖紙及專(zhuān)家評(píng)審意見(jiàn)制定詳細(xì)施工組織設(shè)計(jì)，并通過(guò)監(jiān)理公司審核，保證施工計(jì)劃組織的合理性。

施工過(guò)程中，除常規(guī)的質(zhì)量控制與檢驗(yàn)，定期組織工程質(zhì)量例會(huì)，匯報(bào)工程進(jìn)度與質(zhì)量、質(zhì)量問(wèn)題與解決措施以及下階段目標(biāo)。以下幾點(diǎn)需要特別重視。

1）場(chǎng)地合理布置：根據(jù)場(chǎng)地條件，對(duì)物料堆放場(chǎng)所以及工程車(chē)輛路線(xiàn)進(jìn)行合理布置，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)情況的檢查，避免出現(xiàn)材料隨意堆放或車(chē)輛不按規(guī)定路線(xiàn)行走導(dǎo)致基坑荷載超過(guò)設(shè)計(jì)值，造成基坑風(fēng)險(xiǎn)。

2）加強(qiáng)工序協(xié)調(diào)與控制：目前，大部分基坑的開(kāi)挖和支護(hù)通常由兩個(gè)單位來(lái)完成，在工序管理上不可避免會(huì)出現(xiàn)基坑開(kāi)挖和支撐施工的分工協(xié)作問(wèn)題，如基坑超挖、未按設(shè)計(jì)要求分區(qū)開(kāi)挖、支撐施工不及時(shí)等，將導(dǎo)致基坑的風(fēng)險(xiǎn)顯著增大，因此，需要加強(qiáng)對(duì)基坑施工工序的協(xié)調(diào)以及管控。

3）加強(qiáng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制：需分析哪些工序?qū)影踩嬖谥卮笥绊?，將其列為?duì)影響基坑安全的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)質(zhì)量管控。對(duì)于施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的管控，需各參建單位對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢查合格后方可進(jìn)行后續(xù)的施工。

4）信息化施工：基坑施工過(guò)程中，需委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周?chē)h(huán)境進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，施工單位應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)反饋數(shù)據(jù)對(duì)施工進(jìn)度和施工方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制和調(diào)整，切實(shí)做到信息化施工。監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)24 h 內(nèi)須送達(dá)參建各方。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)小于報(bào)警值時(shí)，每周提交一次書(shū)面監(jiān)測(cè)結(jié)果。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)報(bào)警值時(shí)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)通知有關(guān)各方，及時(shí)采取有效措施控制風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，保證工程順利推進(jìn)。

5）制訂應(yīng)急預(yù)案：根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，分析項(xiàng)目過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，如圍護(hù)墻體大面積滲漏水甚至涌土、噴沙，坑底隆起，圍護(hù)墻體位移過(guò)大等，針對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)因素制定應(yīng)急措施，并做好應(yīng)急物資儲(chǔ)備與管理，提高應(yīng)急物質(zhì)的調(diào)配與保障能力，以便在突發(fā)情況下能夠快速采取應(yīng)對(duì)措施，有效控制工程風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

基坑工程由于其過(guò)程中存在較多的不確定因素，是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)較高的工程。設(shè)計(jì)與施工因素是基坑事故的主要原因，在對(duì)工程全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量管理的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)與施工階段的監(jiān)管，通過(guò)科學(xué)的管理體系，提升工程質(zhì)量，規(guī)避工程風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合某實(shí)際工程的相關(guān)措施，基坑整體水平位移控制在35 mm 以?xún)?nèi)，施工期間基坑風(fēng)險(xiǎn)得到了有效控制，可為類(lèi)似工程提供參考。