社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程步伐的加快,使得城市(特別是上海等超大城市)的土地資源日益緊張,建設(shè)工程不斷向高、向深發(fā)展成為必然,隨之而來的是工程基坑規(guī)模越來越大,工程施工管理特別是基坑工程管理風(fēng)險(xiǎn)成倍增加。因此,如何提前一步進(jìn)行基坑風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和控制,有效降低風(fēng)險(xiǎn),保證工程安全,顯得愈發(fā)重要。
基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)因素存在于基坑施工各個(gè)工序中,包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)、樁基、基坑降水、支撐、開挖等全過程。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別將基坑施工的主要控制目標(biāo)設(shè)為風(fēng)險(xiǎn)控制目標(biāo)(項(xiàng)目的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)效益等),在進(jìn)一步樹立形成具有層次結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)因素后,就可以采用層次分析法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估,梳理出風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目層、風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)層和風(fēng)險(xiǎn)因素層的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析,采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施加以控制,可以將控制論的預(yù)先作用發(fā)揮到實(shí)際工程[1]。
一般將基坑風(fēng)險(xiǎn)分為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和施工操作風(fēng)險(xiǎn),根據(jù)工程實(shí)際和現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn),匯總出相應(yīng)的應(yīng)急措施(表1)。
基坑風(fēng)險(xiǎn)控制涉及設(shè)計(jì)的科學(xué)性、施工方案的合理性、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、施工過程中所運(yùn)用的方法措施的可行性。在基坑施工過程中,運(yùn)用施工風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù),通過風(fēng)險(xiǎn)分類、風(fēng)險(xiǎn)因素分析,匯總風(fēng)險(xiǎn)因素并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施,可在最短時(shí)間內(nèi)有效控制住異態(tài)改變的進(jìn)程,盡早消除初期安全隱患,避免因忽視異態(tài)信號(hào)和趨勢(shì)或采取無效措施而引發(fā)的災(zāi)難,減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失[2]。
表1 基坑工程主要風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施
某工程地下為整體大地庫(kù),地上包括3個(gè)單體,地下2層。基坑面積約為8 800m2,開挖深度達(dá)10m;基坑安全等級(jí)為二級(jí),環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)(圖1、2)?;訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用混凝土灌注樁結(jié)合三軸水泥土攪拌樁止水帷幕的形式,內(nèi)部設(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐。止水帷幕采用Φ850@600三軸水泥土攪拌樁,基坑內(nèi)局部采用二軸水泥土攪拌樁加固坑底。
本場(chǎng)地臨近黃浦江邊,經(jīng)圍墾吹填形成,表面以①1層吹填土(黏質(zhì)粉土)為主,部分為原海灘沉積的②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,總厚度約為3.3m左右;第②3-1和②3-2層砂質(zhì)粉土較厚,最深處達(dá)15.3m?;?xùn)|、西、南側(cè)為市政道路,基坑邊距離市政道路最近約2m,道路下分布有上水、信息、雨水、煤氣等管線?;颖眰?cè)為某民辦幼兒園,基坑邊距幼兒園最近約2m。基坑周邊管線分布較多,且均在2倍基坑開挖深度之內(nèi)。
本工程屬深基坑工程,其周圍環(huán)境復(fù)雜,周邊管線、房屋特別是幼兒園房屋距離基坑較近,存在突出的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和施工風(fēng)險(xiǎn)。因此,需從項(xiàng)目前期的勘察、設(shè)計(jì)、施工方案評(píng)審及項(xiàng)目施工中的安全管理、監(jiān)督管理、第三方信息化監(jiān)測(cè)等方面,采取一系列措施來降低施工風(fēng)險(xiǎn),確保實(shí)現(xiàn)工程管理目標(biāo)[3]。
2.2.1 勘察設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)及控制
勘察設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)在于:①勘察報(bào)告與實(shí)際工程地質(zhì)情況不符,局部地質(zhì)存在明顯差異;②設(shè)計(jì)施工圖紙?zhí)貏e是基坑平面布置不合理,驗(yàn)算存在偏差等??紤]到相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn),從招標(biāo)階段就選擇有資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)的勘察院、設(shè)計(jì)院進(jìn)行勘察、設(shè)計(jì),并按相關(guān)管理規(guī)定,對(duì)基坑設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行專家評(píng)審,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。同時(shí),提前預(yù)判可能對(duì)周圍環(huán)境的影響,在設(shè)計(jì)階段就要采取相應(yīng)措施。本工程的工程樁和圍護(hù)樁全采用了鉆孔灌注樁,最大限度地減小了樁基施工對(duì)土體的擠壓擾動(dòng),以避免對(duì)管線和房屋造成不利影響。
2.2.2 基坑變形風(fēng)險(xiǎn)及控制
基坑工程做大的風(fēng)險(xiǎn)在于基坑本身過大的變形造成基坑局部或整體坍塌,引發(fā)嚴(yán)重事故,因此,基坑的變形控制貫徹始終。
本工程基坑屬“危大工程”,基坑施工方案經(jīng)過專家評(píng)審,在施工準(zhǔn)備階段對(duì)施工方案進(jìn)行審核,要求施工單位采取更加縝密的措施。嚴(yán)格控制施工順序、方式等,如采用盆式開挖時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制分層邊坡坡度(不超過1:1.5),并在首層支撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%,且棧橋混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后進(jìn)行。
基坑開挖前,對(duì)施工方案認(rèn)真交底,并進(jìn)行條件驗(yàn)收;在開挖施工過程中,采用信息化施工控制法,對(duì)基坑進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理。施工過程中,注重收集相關(guān)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè),并加強(qiáng)基坑邊巡視,如發(fā)現(xiàn)基坑邊有斜向裂縫并持續(xù)延伸,應(yīng)立即召集設(shè)計(jì)等相關(guān)單位研究對(duì)策、制定方案,并根據(jù)方案對(duì)基坑周邊采取加固等臨時(shí)措施。
開挖期間,以環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告為依據(jù),對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析,用圖表的形式來研判、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的發(fā)展趨勢(shì),以求及時(shí)掌握基坑動(dòng)態(tài)情況,及時(shí)采取對(duì)策,確?;邮┕さ陌踩?。
圖1 總平面示意圖
圖2 基坑施工現(xiàn)場(chǎng)圖
2.2.3 降水風(fēng)險(xiǎn)及控制
基坑開挖階段,地下水特別是承壓水會(huì)對(duì)基坑施工造成安全隱患,主要是基坑突涌造成立柱嚴(yán)重變形,使支撐結(jié)構(gòu)局部甚至整體失效。風(fēng)險(xiǎn)控制一是要在勘察階段對(duì)地下水文條件勘察清楚;二是在施工降水階段,布置合理的降水井,并進(jìn)行水位監(jiān)測(cè)。
根據(jù)本工程特點(diǎn),經(jīng)計(jì)算需考慮⑤2層的降壓,且無需考慮⑦層的降壓。本工程止水帷幕隔斷⑤2層,為有效做到按需降壓,考慮單獨(dú)布置降壓井進(jìn)行降壓。因本工程落深坑分布范圍較廣,基坑降壓井主要布置于降壓要求較大的落深坑處;對(duì)于降壓要求較小的,則靠遠(yuǎn)處降壓井的影響來達(dá)到水位下降目的。考慮到工程場(chǎng)地緊湊,本次降水井共有35口疏干井,8口降壓井分布在棧橋邊。
本工程降水工程交由專業(yè)分包施工,通過信息化管理,每天統(tǒng)計(jì)降水量,預(yù)估降水時(shí)間,便于總包方安排基坑開挖時(shí)間,有效防止了因降水不到位而引起的基坑隆起、基坑積水等安全事故。
因基坑周邊環(huán)境復(fù)雜,故于坑外布置⑤2層觀測(cè)井6口,用于監(jiān)測(cè)坑外承壓水位變化及坑內(nèi)降壓對(duì)坑外的影響。
2.2.4 基坑施工安全管理及監(jiān)督
基坑施工管理風(fēng)險(xiǎn)在于無嚴(yán)格的管理體系或執(zhí)行者存在麻痹大意等疏忽行為,因此,建立健全管理體系,提高執(zhí)行力至關(guān)重要。
在基坑施工階段,要求監(jiān)理單位建立“危大工程管理臺(tái)賬”,做好土方開挖過程的巡視檢查工作。開挖前,根據(jù)專家評(píng)審的施工方案進(jìn)行安全技術(shù)交底,在施工現(xiàn)場(chǎng)的顯著位置公告危大工程名稱、施工時(shí)間及區(qū)域,并設(shè)置安全警示標(biāo)志?;娱_挖階段,項(xiàng)目專職安全人員應(yīng)按規(guī)定對(duì)危大工程進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)和安全巡視,一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患要及時(shí)處理,重大安全問題要按程序上報(bào);項(xiàng)目部結(jié)合危大工程專項(xiàng)施工方案編制實(shí)施細(xì)則及應(yīng)急預(yù)案,并對(duì)危大工程施工實(shí)施專項(xiàng)巡視檢查。
2.2.5 第三方監(jiān)測(cè)
基坑施工除去基坑本身變形、發(fā)生質(zhì)量事故的風(fēng)險(xiǎn),還有基坑施工對(duì)周圍環(huán)境影響造成的糾紛風(fēng)險(xiǎn),因此,應(yīng)根據(jù)相關(guān)管理規(guī)定,及時(shí)預(yù)判此類風(fēng)險(xiǎn)并引入第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu),可以降低風(fēng)險(xiǎn),提高工程管理效益。
一般基坑工程項(xiàng)目都特別注意對(duì)基坑本身如支撐內(nèi)力、立柱變形、基坑變形、地下水位等的監(jiān)測(cè)以實(shí)現(xiàn)基坑變形控制,但往往對(duì)周圍房屋等的監(jiān)測(cè)不夠重視,從而引起糾紛。本工程北側(cè)為幼兒園,根據(jù)相關(guān)管理要求,引入第三方監(jiān)測(cè)單位,對(duì)基坑周邊2倍范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè),包括沉降、傾斜、裂縫等?;邮┕で埃瑧?yīng)對(duì)周圍房屋的基礎(chǔ)形式、層數(shù)等有一個(gè)細(xì)致的排查,在地質(zhì)勘察報(bào)告和環(huán)境調(diào)查報(bào)告的基礎(chǔ)上,對(duì)資料和現(xiàn)場(chǎng)要有一個(gè)細(xì)致的復(fù)查。對(duì)周邊建筑物現(xiàn)狀的調(diào)查,要留取現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)證據(jù),避免將來引起糾紛。
深基坑工程本身及對(duì)周圍環(huán)境影響方面均有突出的風(fēng)險(xiǎn),因此,預(yù)判、識(shí)別各階段風(fēng)險(xiǎn)并采取風(fēng)險(xiǎn)管理、控制,是實(shí)現(xiàn)工程管理目標(biāo)的保證。風(fēng)險(xiǎn)存在于人和物,存在于技術(shù)、施工、自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境等等,因此,風(fēng)險(xiǎn)分析與分類可以較好地梳理出工程主要風(fēng)險(xiǎn)因素,有針對(duì)性地采取措施,從而有效控制不利因素,確?;邮┕さ陌踩?。本文僅針對(duì)地下工程風(fēng)險(xiǎn)控制的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行初步闡述,希望能給工程建設(shè)者帶來一些借鑒。