金 磊
(上海天佑工程咨詢有限公司,200333,上?!喂こ處煟?/p>
在城市軌道交通地下車站建設(shè)中,附屬結(jié)構(gòu)深基坑工程通常在主體結(jié)構(gòu)完成后再組織實施,其基坑深度一般比主體結(jié)構(gòu)基坑要淺,所采用的圍護結(jié)構(gòu)形式比較多,常見的如SMW(勁性水泥墻)圍護、鉆孔灌注樁圍護等。無論采用何種基坑圍護形式,圍護結(jié)構(gòu)滲漏都是控制與防范的重點內(nèi)容之一。在基坑施工過程中,如果控制不當,容易引發(fā)基坑安全事故。因此,如何采取有針對性的控制手段,避免或降低深基坑圍護滲漏給基坑安全帶來的不利影響,是參建各方共同面臨的重要課題。監(jiān)理方作為建設(shè)方委托的現(xiàn)場管理代表,只有在工作中不斷積累風險控制經(jīng)驗,提高管理水平,才能更好地發(fā)揮監(jiān)理方在建設(shè)管理體系中的作用,為深基坑工程的安全“保駕護航”。同時,開展監(jiān)理風險控制總結(jié),提高監(jiān)理從業(yè)人員風險管理意識,確保監(jiān)理方職責履行到位,也是監(jiān)理方自我保護的需要。本文通過某地下車站深基坑滲漏風險監(jiān)理控制過程的介紹,以供類似工程的風險監(jiān)理控制作參考。
某地下車站2號出入口位于車站主體結(jié)構(gòu)南側(cè)(17~22軸范圍)。該出入口與1號風井合并建造。其基坑平面呈長條形,結(jié)構(gòu)外包尺寸南北方向?qū)捈s31m、東西方向長約43m,基坑開挖深度約8.7m(局部設(shè)備夾層落深段開挖深度約11.2m),采用明挖法施工。基坑豎向設(shè)置三道水平支撐,第一道為鋼筋混凝土支撐(截面尺寸為800mm×800mm),其余為φ609mm鋼支撐加雙拼H型鋼圍檁,各道支撐間的豎向中心間距分別為1.73m、4.54m)?;颖Wo等級為二級?;游髂蟼?cè)的泵站是基坑施工重點保護對象(見圖1)。基坑距離該泵站出水總管控制閥門約3m,距離加氯間約10m?;訃o設(shè)計為SMW工法樁(成樁直徑φ850mm,樁長分別為19.5m、21m,H型鋼采用“隔一插一”的形式,基坑西側(cè)靠近泵站處采用“隔一插二”的形式),其28天無側(cè)限抗壓設(shè)計強度≥1.0MPa。
該基坑施工的工期緊,施工環(huán)境復(fù)雜。在前期調(diào)查排摸基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)基坑施工面臨諸多風險,其中基坑圍護滲漏風險發(fā)生的概率比較大。主要可能發(fā)生滲漏的重點部位有:
1)SMW圍護與地下連續(xù)墻接縫處易滲漏。根據(jù)原圍護體系設(shè)計,該基坑?xùn)|、西、南三個方向采用SMW工法樁,北側(cè)利用已完成的車站主體結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻,由于SMW工法樁與地下連續(xù)墻整體剛度存在差異,兩者接縫容易導(dǎo)致滲漏。經(jīng)與設(shè)計協(xié)商,在SMW工法樁與地下連續(xù)墻接縫外側(cè)采用高壓旋噴樁止水(樁徑φ800mm),其28天無側(cè)限設(shè)計抗壓強度≥0.8MPa。
2)SMW圍護局部改用高壓旋噴樁處理段可能發(fā)生泄漏。由于工期緊迫,受基坑內(nèi)2根主要管線(見圖1)影響(φ1 400mm上水管在圍護施工階段不能按需改遷,在開挖前才能廢除;φ1 200mm上水管暫時無法改遷,需結(jié)構(gòu)完成后才能改遷),導(dǎo)致SMW工法圍護不能連續(xù)封閉。為趕進度,承包方經(jīng)與設(shè)計方協(xié)商,原SMW圍護受管線影響段改用高壓旋噴樁內(nèi)插H型鋼的處理方案(成樁直徑φ1 600mm),其28天無側(cè)限設(shè)計抗壓強度≥1.2MPa。采用大直徑旋噴樁雖然理論上有一定可行性,但在實踐后能否達到預(yù)期效果,存在不確定性。因此,基坑圍護采用高壓旋噴樁處理段可能是發(fā)生滲漏的部位。
圖1 基坑圍護結(jié)構(gòu)平面示意圖
該基坑周邊環(huán)境比較復(fù)雜?;游髂蟼?cè)為泵站,泵站范圍內(nèi)諸多設(shè)施的保護要求高(如泵站內(nèi)房屋、設(shè)備基礎(chǔ)、閥門井等),泵站內(nèi)外管線和閥門多,且部分距離基坑比較近。在基坑開挖期間一旦發(fā)生基坑圍護滲漏,如處置不當,不僅影響基坑本體的安全,而且會影響基坑周邊管線的安全。
1)調(diào)查排摸基坑周邊管線。為配合車站出入口施工,在主體結(jié)構(gòu)施工階段改遷至該2號出入口上部的臨時管線大部分需復(fù)位到車站主體結(jié)構(gòu)上部。由于臨時改遷涉及管線的類型和數(shù)量比較多,又分別由不同的單位負責實施,且周邊管線分布情況與主體結(jié)構(gòu)施工階段已發(fā)生比較大的變化,因此在2號出入口施工前,監(jiān)理方督促承包方再次進行了管線調(diào)查工作,經(jīng)過排摸,掌握了周邊管線的分布情況。為確保調(diào)查的準確性和真實性,監(jiān)理方對需重點保護管線的調(diào)查情況進行了確認,并督促承包方及時辦理管線監(jiān)護手續(xù)。
2)及時辦理圍護結(jié)構(gòu)變更手續(xù)。由于建設(shè)方原因使基坑范圍內(nèi)部分管線不能及時改遷,為滿足建設(shè)方進度要求,原設(shè)計圍護體系不能滿足現(xiàn)場施工需要。雖然承包方根據(jù)現(xiàn)場情況提出了處理方案,但必須征得設(shè)計方同意。因此,監(jiān)理方督促承包方事前及時辦理了書面變更手續(xù),作為監(jiān)理控制的依據(jù)。
3)高壓旋噴處理專項方案的制定與落實。雖然局部基坑采用大直徑高壓旋噴樁處理的工程數(shù)量不大,但為確保能達到預(yù)期成樁效果,同時成樁期間不影響周邊重要管線的安全,監(jiān)理方要求承包方制定了專項施工方案,并按照程序?qū)Ψ桨高M行了審批。在成樁施工期間,監(jiān)理方對成樁質(zhì)量各環(huán)節(jié)進行了監(jiān)督檢查。
4)φ1 200mm上水管保護方案制定與落實。由于φ1 200mm上水管在該出入口結(jié)構(gòu)完成后才安排改遷,對該重要管線的保護工作將貫穿整個施工過程。為確保φ1 200mm上水管安全,監(jiān)理方要求承包方制定了專項管線保護方案,并在征求管線產(chǎn)權(quán)單位意見后,對保護方案進行了完善。在施工期間,監(jiān)理方依據(jù)方案監(jiān)督檢查了保護措施的落實情況。
5)圍護滲漏處理應(yīng)急預(yù)案制定與準備。通過分析發(fā)現(xiàn),本工程的基坑滲漏風險較大。對于可能發(fā)生滲漏的重點部位,監(jiān)理方要求承包方制定了圍護滲漏處理應(yīng)急預(yù)案,并針對開挖期間可能遇到的不同滲漏程度的情況,制定各類相應(yīng)應(yīng)急措施。監(jiān)理方依據(jù)預(yù)案,在基坑開挖前督促檢查承包方建立應(yīng)急管理網(wǎng)絡(luò),落實應(yīng)急物資。
6)監(jiān)理方對基坑開挖條件的評估。本工程開挖環(huán)境比較特殊,根據(jù)設(shè)計要求,第一道鋼筋混凝土支撐與第二道鋼支撐的豎向間距比較近(第二道鋼支撐在結(jié)構(gòu)頂板以上,與第一道鋼筋混凝土支撐的中心間距為1.73m),且在第一道支撐和第二道支撐之間的空間范圍內(nèi)還存在部分未改遷和需保護的管線。因此,經(jīng)與建設(shè)方、政府監(jiān)督部門協(xié)商,在完成第一道支撐和第二道支撐安裝后,將基坑范圍內(nèi)需改遷的管線廢除,對需保護的管線落實保護措施后,再組織正式的基坑開挖條件驗收。在完成正式開挖前各項工作后,組織了基坑開挖條件驗收,各方一致認為滿足繼續(xù)開挖的條件,并由參建各方負責人簽署了“同意開挖”的書面意見。
在基坑開挖條件驗收后,該基坑于2009年4月11日正式開挖?;仡櫿麄€基坑水平分塊、豎向分層的開挖過程,監(jiān)理方均安排人員對基坑可能滲漏部位進行了重點監(jiān)控。
開挖期間SMW圍護與接縫以及φ1 400mm上水管旋噴處理段的總體情況比較理想。除在開挖淺層范圍(第二道鋼支撐以上)時曾發(fā)現(xiàn)過少量滲漏,經(jīng)監(jiān)理方檢查發(fā)現(xiàn)簽發(fā)一份監(jiān)理通知單后,承包方隨即采取了堵漏措施,其余開挖段均未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏的情況,可以說通過采取技術(shù)措施在堵漏上取得了一定效果。
φ1 200mm上水管旋噴處理段位于基坑西南側(cè),該部位從第二道鋼支撐以下土方開挖期間就曾先后發(fā)現(xiàn)過不同程度的滲漏狀況,直至最后發(fā)生圍護滲漏的險情。其險情大致可以分為以下幾個階段。
1)險情發(fā)生前的征兆階段。2009年4月15日至4月17日開挖期間,在基坑西南側(cè)φ1 200mm上水管旋噴處理段隨著開挖深度的增加(第二和第三道鋼支撐之間),發(fā)現(xiàn)有異常情況,主要表現(xiàn)在旋噴樁暴露后局部自立性較差,伴隨出現(xiàn)少量滲漏情況。經(jīng)監(jiān)理方簽發(fā)監(jiān)理通知單要求承包方及時采取坑內(nèi)堵漏措施后,雖然情況有所好轉(zhuǎn),但繼續(xù)開挖仍存在一定隱患。從淺層開挖后暴露出的旋噴樁效果來看,成樁質(zhì)量局部有薄弱環(huán)節(jié),若進一步向下開挖,深層的旋噴處理效果存在不確定性。另外,由于西南側(cè)有懸吊保護的φ1 200mm上水管,在發(fā)現(xiàn)少量滲漏到處理滲漏過程中,監(jiān)測數(shù)據(jù)表明滲漏有上升的趨勢。綜上所述,為慎重保險起見,監(jiān)理方組織承包方召開了專題分析會,分析先前基坑滲漏產(chǎn)生的原因,并擬定了如下繼續(xù)開挖的應(yīng)對措施。
·調(diào)整底板施工順序,自東向西分塊澆筑底板(先完成東側(cè)底板,再完成設(shè)備夾層落深段底板,最后完成西側(cè)底板),結(jié)構(gòu)之間設(shè)置施工縫。
·在φ1 200mm上水管旋噴處理段的基坑外側(cè)必要時各設(shè)置1口坑外降水井,一旦發(fā)現(xiàn)滲漏比較大的情況,輔助采取坑外降水措施,以降低坑外地下水位。并提前做好了補打坑外降水井的準備。
·坑外采取雙液注漿填充,坑內(nèi)安排人員繼續(xù)重點關(guān)注西南側(cè)開挖期間圍護滲漏的發(fā)展情況,一旦出現(xiàn)異常做好坑外聚胺脂堵漏的準備。
·增加對φ1 200mm上水管監(jiān)測頻率,由原先24h1次,改為12h1次,必要時再加密監(jiān)測頻率。
2)險情發(fā)生與應(yīng)急處理階段。2009年4月21日基坑?xùn)|區(qū)墊層施工完畢,進行底板鋼筋綁扎,設(shè)備夾層落深坑已開挖至設(shè)計標高。下午15:00左右,在基坑西南側(cè)第三道鋼支撐以下范圍開挖時,φ1 200mm上水管旋噴處理段隨著開挖暴露后樁體出現(xiàn)局部坍塌,滲漏狀況比較嚴重(滲漏位置距地面約6.5m)。出現(xiàn)險情后,監(jiān)理人員及時將情況向建設(shè)方和監(jiān)理方上級主管領(lǐng)導(dǎo)匯報,有關(guān)各方接報后立即到現(xiàn)場查看情況,并成立現(xiàn)場應(yīng)急搶險領(lǐng)導(dǎo)小組,指導(dǎo)搶險工作。監(jiān)理方先后參與了應(yīng)急處理方案的討論研究和處理方案落實的監(jiān)督工作,并多次組織承包方召開專題會研究,分析發(fā)生滲漏險情的可能原因,認為地下障礙物和豐富的地下水影響了高壓旋噴樁的成樁質(zhì)量。為此,經(jīng)研究先后采取了以下控制措施。
·對坑內(nèi)因旋噴樁坍塌造成的孔洞采取水泥填充,并設(shè)引流管引水,另外采用鋼板在外側(cè)臨時封堵。
·對應(yīng)坑內(nèi)發(fā)生滲漏的位置和深度,在基坑外側(cè)壓注聚胺脂止水。
·為提高基坑被動區(qū)土壓抗力、控制基坑變形,在坑內(nèi)已完成的設(shè)備夾層落深坑四周采取黃砂回填措施,并實施邊坡防護。
·在基坑內(nèi)設(shè)臨時擋水壩,防止?jié)B流水擴散,浸泡坑內(nèi)土體。
·為防止φ1 200mm上水管發(fā)生爆管,經(jīng)與上水管產(chǎn)權(quán)單位協(xié)商,采取臨時停水措施,待險情有效控制后再恢復(fù)供水。
·為防范險情惡化,便于坑內(nèi)作業(yè)人員能及時疏散。在基坑內(nèi)設(shè)置正式上下梯籠,作為坑內(nèi)“應(yīng)急逃生”通道。
·加密監(jiān)測頻率,通過監(jiān)測信息反饋指導(dǎo)現(xiàn)場施工。
·針對坑外不明“活水源”較多的情況,在基坑周邊的閥門井內(nèi)進行抽水。
通過采取上述措施,雖然基坑圍護滲漏情況基本得到了控制,但是基坑周邊管線和地表變形速率并未明顯放緩。為進一步控制和緩解因基坑圍護滲漏對基坑本體和周邊環(huán)境造成的影響,監(jiān)理方多次組織承包方召開專題會議,研究商討采取進一步深化補充措施以控制可能發(fā)生的險情。
1)督促承包方進一步增加現(xiàn)場勞動力投入,分區(qū)、分塊調(diào)配人力,加快后續(xù)未完混凝土結(jié)構(gòu)的施工進度。
2)為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)回筑階段基坑周邊的變形,經(jīng)與設(shè)計方協(xié)商,將西南側(cè)裙邊側(cè)墻厚度增加。
3)應(yīng)急搶險期間增加了臨時斜撐,在結(jié)構(gòu)底板上設(shè)置混凝土支座,形成了“拋撐“,可進一步控制結(jié)構(gòu)回筑階段的基坑變形,待正式結(jié)構(gòu)全部完成后,再拆除“拋撐”。
4)對先前變形較大的閥門井實施跟蹤注漿動態(tài)監(jiān)測。監(jiān)理方安排人員24h對注漿過程進行安全檢查,定期向搶險領(lǐng)導(dǎo)小組匯報控制情況。待變形穩(wěn)定后,再與管線產(chǎn)權(quán)單位協(xié)商,恢復(fù)供水。
該地下車站附屬結(jié)構(gòu)深基坑的施工風險高、難度大,由于種種原因?qū)е禄訃o滲漏風險貫穿了整個施工過程,雖然通過采取一系列措施最終完成了工程任務(wù),但是回顧施工歷程,有以下兩方面值得總結(jié)。
1)車站附屬結(jié)構(gòu)管線改遷的發(fā)包方面。目前地下車站建設(shè)中常見的管線改遷的模式是由建設(shè)方發(fā)包給專業(yè)管線單位分別實施。該工程基坑施工前由于建設(shè)方協(xié)調(diào)管線改遷工作滯后,為趕節(jié)點工期,在管線改遷未完成情況下被迫組織基坑施工。這給基坑施工安全埋下了諸多隱患。應(yīng)該說,建設(shè)方負責管理前期管線改遷工作的模式有利、有弊。因此,選擇其他發(fā)包模式(如將管線改遷工作委托給車站土建承包方)也值得嘗試。
2)大直徑高壓旋噴樁的慎重選用方面。本工程圍護施工階段受大直徑管線未改遷影響,局部圍護采用了大直徑φ1 600mm高壓旋噴樁處理,主要目的是在確保工期的前提下能起到基坑防漏的作用。從實踐效果看,不同位置成樁效果差別很大,其原因也是多方面的。旋噴樁直徑確定是一個比較復(fù)雜的問題,在實踐中為實現(xiàn)旋噴樁防漏目的,既要求成樁達到設(shè)計直徑,又要滿足相鄰樁之間的有效搭接。目前高壓旋噴樁成樁直徑多在φ1 000mm及以下,超過φ1 000mm的大直徑高壓旋噴樁的施工經(jīng)驗需要不斷總結(jié)和積累。因此,對于大直徑高壓旋噴樁的選用應(yīng)慎重。
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[3]原文奎,黨海軍,郭慶昊,等.軟土性質(zhì)對基坑圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響[J].城市軌道交通研究,2010(5):75.