沈正龍

（上海新光工程咨詢有限公司， 上?！?00081）

中心城區(qū)地鐵車站深基坑支護及開挖工程監(jiān)理控制

沈正龍

（上海新光工程咨詢有限公司， 上海200081）

摘要：為了滿足不斷發(fā)展的城市交通功能，特大城市軌道交通線路越來越多，地鐵車站建造越來越深。結(jié)合上海軌道交通13號線武寧路站土建工程監(jiān)理工作實踐，介紹了中心城區(qū)地鐵車站深基坑支護及開挖工程監(jiān)理控制過程。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；深基坑；支護；開挖；監(jiān)理控制

1　工程概況

上海軌道交通 13 號線武寧路站位于交通繁忙中心城區(qū)長壽路商業(yè)圈武寧路東側(cè)長壽路地下。主體結(jié)構(gòu)為地下 3 層島式站臺車站，車站長 159.1 m，標準段寬為 22 m，標準段基坑開挖深度 24.3 m。車站兩頭設(shè)有 2 只端頭井，西端頭井外包尺寸為 28.2 m×18.5 m，底板埋深為 26.4 m；東端頭井外包尺寸為 28 m×16.1 m，底板埋深為 25.9 m。中間設(shè)有 1 m 厚封堵墻，分為東西兩個基坑施工區(qū)域。車站頂板覆土約 2.9 m。車站圍護結(jié)構(gòu)形式采用 1.2 m 厚、44.7 m 深地下連續(xù)墻，車站使用階段地下連續(xù)墻又作為疊合墻的一部分，地下連續(xù)墻墻趾插入⑧1層黏土中，插入比約為 0.84，地下連續(xù)墻接頭采用鎖口管接頭。車站主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為雙柱三跨的框架結(jié)構(gòu)。

2　難點和重點分析

施工現(xiàn)場狹窄、周邊環(huán)境較復(fù)雜，工期緊、管線搬遷協(xié)調(diào)難度大，周邊道路下有大量管線，保護要求高。地處長壽路商圈，工地兩側(cè)是敏感的學校、商住建筑，對現(xiàn)場施工提出較高要求。車站主體北側(cè)靠近上世紀 60 年代建造的地上 3層 35 kV 變電站，此建筑敏感性強，主體基坑距其最近處為6 m，基坑開挖施工中必須確保變電站運轉(zhuǎn)安全。此外，施工圍場周邊社會交通繁忙，施工組織困難?；娱_挖較深，基坑支護及開挖施工要求較高，監(jiān)理控制工作必須到位。

3　基坑支護及開挖的特點

(1)本基坑平面為長條形，凈長為 155.5 m，標準段開挖深度約 24.3 m，端頭井開挖深度約 26.6 m，場地土為 Ⅳ 類；基坑開挖應(yīng)嚴格按照“時空效應(yīng)”理論，采用分層、分段、對稱、平衡、限時蓋挖方法，縱向土坡不大于 1：3.5，每一級放坡不大于 1：2.5。

(2)車站標準段基坑開挖深度為 24.3 m，共設(shè) 7 道支撐，第一道為鋼筋混凝土圈梁(1 000 mm×1000 mm)，第五道為鋼筋混凝土圈梁(1 000 mm×1 000 mm)，其余采用鋼支撐￠609 ×16mm(Q235)，鋼筋混凝土支撐鋼立柱樁聯(lián)合構(gòu)成支撐體系。

表 1　各開挖步位移報警值

(3)車站端頭井基坑開挖深度為 26.6 m，共設(shè) 7 道支撐，第一道為鋼筋混凝土圈梁(1 000 mm×1 000 mm)，第五道為鋼筋混凝土圈梁(1 000 mm×1 000 mm)，其余采用鋼支撐￠609 ×16 mm(Q235)，鋼筋混凝土支撐鋼立柱樁聯(lián)合構(gòu)成支撐體系。

表 2　各開挖步位移報警值

(4)支撐安裝要求。

單根支撐軸力值：標準段第一至第七道支撐軸力分別為2 088 kN、1 650 kN、1 968 kN、1 500 kN、6 400 kN、3 000 kN和 1 950 kN；端頭井第一至第七道支撐軸力分別為 2 950 kN、2 480 kN、2 630 kN、2 320 kN、8 580 kN、4 000 kN 和2 880 kN。

鋼支撐預(yù)加軸力要求：在施工過程中要求對每道鋼管支撐施加預(yù)應(yīng)力，第二道預(yù)加計算軸力 70%、第三道以下預(yù)加力計算軸力 80%。為控制墻體水平位移，鋼支撐必須有復(fù)加預(yù)應(yīng)力裝置，第三道支撐設(shè)置后需對所有支撐復(fù)加預(yù)應(yīng)力。

4　監(jiān)理控制要點

4.1基坑開挖前監(jiān)理控制要點

(1)督促總包按照有關(guān)要求編制基坑支護及開挖專項施工方案，并進行專家論證，審核符合要求后報建設(shè)單位審批。

(2)督促總承包商按照有關(guān)要求做好開挖前準備，嚴格審查土方開挖及支撐分包單位的資質(zhì)是否具有安全生產(chǎn)許可證，特殊崗位人員須持證上崗、三類人員是否經(jīng)過安全培訓，審查進場設(shè)備、構(gòu)配件及原材料、機械是否符合方案，支撐數(shù)量應(yīng)滿足施工進度，審查質(zhì)量符合設(shè)計及使用要求。

(3)監(jiān)理工程師應(yīng)認真熟悉、檢查建設(shè)、勘察設(shè)計、施工監(jiān)測等單位提供的有關(guān)技術(shù)資料。監(jiān)理應(yīng)根據(jù)監(jiān)理規(guī)劃、專項施工方案、勘查設(shè)計文件、標準規(guī)范、國家地方法律法規(guī)及有關(guān)合同等資料，編制基坑支撐及開挖監(jiān)理實施細則，并做好內(nèi)外部監(jiān)理實施細則交底。

(4)督促施工單位做好基坑支撐及開挖施工前技術(shù)安全交底，交底留有記錄。

(5)督促施工總承包單位做好施工可能影響的相鄰建筑物、構(gòu)筑物、道路、地下管線現(xiàn)狀排摸，總承包單位應(yīng)制訂好切實可行的環(huán)境保護方案。

(6)基坑支護及開挖前，監(jiān)理應(yīng)驗收鋼支撐及支撐座或接頭箱，審查鋼支撐的供貨商資質(zhì)和材質(zhì)質(zhì)保資料。

(7)檢查基坑內(nèi)外排水措施是否得到落實，基坑臨邊防護材料等工作是否到位。

(8)檢查所有圍護結(jié)構(gòu)的測斜、沉降、位移的初始值是否經(jīng)監(jiān)測單位測定并報建設(shè)單位、監(jiān)理備案。

(9)督促施工單位對土方機械進行安全檢驗，并向監(jiān)理報審備案，檢查安全用電措施、環(huán)境保護和防風、防臺措施是否得到落實。

(10)督促施工單位做好基坑開挖前的準備工作，相應(yīng)質(zhì)量保證資料齊全，并通過有關(guān)主管部門審核確認。督促施工單位按照有關(guān)要求交底要求做好遠程監(jiān)控工作，開挖前做好前期工程情況上傳工作。

(11)監(jiān)理應(yīng)督促施工方在土方開挖前 20 d 進行基坑預(yù)降水，以提高土體的抗剪強度。在開挖前監(jiān)理應(yīng)確認降水深度是否達到開挖面 2 m 左右，并保證有 24 h 穩(wěn)定期。

(12)檢查施工單位是否有應(yīng)急預(yù)案或應(yīng)急措施，并檢查應(yīng)急預(yù)案是否合理可行。

(13)遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)已經(jīng)實施并正常運行，前期工程信息已按要求完成上傳。

督促施工單位做好開挖前準備工作小結(jié)，監(jiān)理對開挖準備情況進行評估，并協(xié)助建設(shè)單位進行開挖條件驗收。

(14)檢查施工單位是否對潛在風險進行辨識、分析，并編制相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案，制定應(yīng)急措施，檢查預(yù)案是否合理可行。

(15)檢查基坑圍護設(shè)計和施工方案是否通過專家評審，專家評審意見是否整改并回復(fù)。

4.2基坑開挖監(jiān)理控制要點

(1)基坑開挖順序按車站主體結(jié)構(gòu)分段的特點及施工總進度安排進行開挖，土方開挖應(yīng)嚴格遵守上海地鐵基坑工程施工規(guī)程(SZ—08—2000)的“時空效應(yīng)”原理為指導，控制好“分層、分段、對稱、平衡、限時”五個要點，遵循“豎向分層、縱向分區(qū)、分段、先支后挖”的原則進行施工。

(2)土方開挖與支撐安裝關(guān)系密切，監(jiān)理工程師必須認真督促承包商嚴格遵循“開槽支撐、先撐后挖，分層開挖、嚴禁超挖”的原則，使基坑周邊環(huán)境的變形在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

(3)頂圈梁制作強度達到要求后，督促施工單位開槽支撐，將土方開挖到支撐底標高下 10 cm～20 cm 后立即進行支撐的安裝，以避免或減少墻頂位移及地表產(chǎn)生裂縫。

(4)督促和檢查承包商在挖土中按設(shè)計要求的工況進行挖土。挖土應(yīng)做到分層分段、對稱、均勻、限時、平衡的原則，嚴禁擅自超挖，每層開挖底面標高不低于該層支撐底面。標準段及北端頭井縱向每 25 m 為一個開挖段，在每個開挖段每天開挖中，分成小段開挖，第一層開挖按小段(≤12 m)在 16 h 內(nèi)完成開挖，在 8 h 內(nèi)安裝好支撐，并按照設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力；第二層及以下各層按小段(≤6 m)在 16 h 內(nèi)完成開挖，在 8 h 內(nèi)安裝好支撐，16 h 內(nèi)安裝好鋼斜撐，并施加支撐軸力。

(5)東、西端頭井開挖前督促施工單位首先撐好 2 根對撐，再挖斜撐范圍內(nèi)的土方，最后挖除坑內(nèi)的其他土方。斜撐范圍內(nèi)的土方，應(yīng)自基坑角點沿垂直于斜撐方向向基坑內(nèi)分層分段限時地開挖。

(6)挖土過程中，現(xiàn)場監(jiān)理應(yīng)巡視檢查基坑邊 10 m 范圍內(nèi)堆置的土方、重物及動荷載是否超過設(shè)計荷載，督促施工單位挖方時不應(yīng)碰撞支撐及降水設(shè)施。

(7)基坑土方施工中應(yīng)督促施工單位對基坑、周圍環(huán)境進行觀察和監(jiān)測，并做好日常記錄、監(jiān)測數(shù)據(jù)。如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時處理，應(yīng)及時上報和上傳遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)。項目監(jiān)理機構(gòu)在督促施工單位分析監(jiān)測數(shù)據(jù)的同時，應(yīng)按時分析每日監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(8)檢查施工單位土方開挖指揮及管理人員是否到位。檢查土方開挖是否按施工方案進行開挖，督促施工單位嚴格控制土方超挖，每層開挖面標高不得低于每層開挖的設(shè)計開挖面標高。

(9)最后一層土方開挖時，若采用機械挖土時，監(jiān)理應(yīng)督促施工方在坑底保留 200 mm～300 mm 厚土層，采取人工挖除并整平，嚴禁超挖和擾動坑底土層。遇雨天應(yīng)做好基坑排水工作，防止坑底土體被積水浸泡，對局部開挖的洼坑要用砂或碎石填實。

(10)基坑開挖至設(shè)計標高后，監(jiān)理應(yīng)督促施工方對坑底土進行保護，立即組織建設(shè)單位、勘察、設(shè)計、監(jiān)理、施工各方參加驗槽，驗槽后，完成接地施工后方可進行墊層施工。

(11)開挖過程中監(jiān)理工程師應(yīng)督促施工方及時封堵地下連續(xù)墻接縫和墻體上的滲漏點，定時檢查井點降水深度，把水位控制在開挖面以下 2.0 m?；娱_挖允許偏差見表 3。

表 3　基坑開挖允許偏差

4.3基坑支撐監(jiān)理控制要點

(1)監(jiān)理工程師應(yīng)檢查、審核施工單位提供的經(jīng)檢驗合格的鋼管支撐、預(yù)應(yīng)力施加設(shè)備，檢查支撐的安裝性并做好記錄。預(yù)應(yīng)力施加設(shè)備應(yīng)有完備的檢驗合格證明。

(2)督促施工方根據(jù)“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的總原則，按施工組織設(shè)計的安排，分層、分段開槽安裝鋼管支撐。嚴禁開挖后支撐時間超過設(shè)計規(guī)范要求。

(3)檢查鋼管支撐安裝的支撐端頭是否與地下墻(預(yù)埋鋼板)密切接觸，并設(shè)有防止鋼支撐端部移動脫落的構(gòu)造措施。支撐安裝位置應(yīng)符合設(shè)計要求，支撐安裝允許偏差應(yīng)滿足表4。

表 4　支撐安裝允許偏差

(4)支撐就位后，完全符合安裝質(zhì)量要求后，應(yīng)督促施工方及時準確地施加預(yù)應(yīng)力，監(jiān)理人員應(yīng)旁站監(jiān)理預(yù)應(yīng)力施加過程，旁站監(jiān)理支撐吊裝，發(fā)現(xiàn)問題及時指令施工單位整改，并做好相應(yīng)記錄。預(yù)加軸力值如表 5 和表 6。

表 5　標準段鋼支撐預(yù)加軸力

表 6　端頭井鋼支撐預(yù)加軸力

(5)為確保各道支撐軸力有效，監(jiān)理機構(gòu)應(yīng)督促施工方按以下要求復(fù)加支撐預(yù)應(yīng)力。

①在第一次施加預(yù)應(yīng)力后 12 h 內(nèi)，分析預(yù)應(yīng)力損失值及墻體水平位移情況，應(yīng)及時對預(yù)應(yīng)力進行復(fù)加。當不滿足設(shè)計要求時，數(shù)據(jù)報警時，應(yīng)組織各方分析處理的對策。

②當晝夜溫差過大導致支撐預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)立即在當天低溫時復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計值。

③當墻體水平位移速率超過警戒值時，可適量增加支撐軸力，以控制變形。

④隨著開挖逐漸向下延深以及受下道支撐施加軸力影響，上道支撐軸力可能會減少，所以必須根據(jù)監(jiān)測提供軸力和現(xiàn)場的實際情況及時對各道支撐預(yù)應(yīng)力進行調(diào)整。

⑤經(jīng)常檢查并督促施工單位指定專人負責鋼管支撐的管理工作，防止挖土機械碰撞支撐體系，造成支撐失穩(wěn)事故。督促施工單位堅持信息化施工。

⑥現(xiàn)場巡視檢查，要求施工人員不得直接在支撐上行走操作。

⑦督促施工單位支撐安裝與拆除的各項工作必須滿足設(shè)計要求，各道支撐拆除前，相應(yīng)部位的混凝土強度要滿足設(shè)計要求，方能拆除。

5　結(jié)　語

深基坑支護和開挖施工必須協(xié)調(diào)一致，嚴格控制無支護基坑暴露時間，做到快速施工，做好施工監(jiān)測工作，及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行有效分析，做好應(yīng)急預(yù)案演練，準備有效足量的應(yīng)急物資。

深基坑支護和開挖施工時，應(yīng)按照設(shè)計及規(guī)范要求并結(jié)合實際施工情況，對圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻滲漏點進行有效封堵，做到隨挖隨堵，避免水土流失，確?；蛹爸苓叚h(huán)境安全。

參考文獻：

[1]向群.地鐵車站深基坑開挖對周圍建筑的影響及處理[J].鐵路建筑，2004(8).

[2]黎洪晚. 深基坑支護工程施工監(jiān)理控制要點[J].城市建設(shè)理論研究，2013 (4).

中圖分類號：TU712

文獻標識碼：B

文章編號：1007-4104(2014)06-0062-04

收稿日期：2014-04-22

作者簡介：沈正龍(1964—)，本科，工程師，一級建造師、注冊監(jiān)理工程師、水利部注冊監(jiān)理工程師、注冊設(shè)備監(jiān)理工程師。

通信地址：上海市寶山區(qū)場北路399弄36號701室，郵編：200443。