蘇 宇

(上海市水務(wù)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督中心站，上海 200232)

0 引言

超深豎井程的綜合技術(shù)難度與風(fēng)險(xiǎn)較高，為了有效地應(yīng)對(duì)施工過程中可能遇到的各種突發(fā)事故，最大程度地降低人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失，保證安全、資金、質(zhì)量、工期等各個(gè)方面滿足要求，有必要對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。超深豎井工程應(yīng)搭建有效的風(fēng)控平臺(tái)，涉及到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估及應(yīng)急管理等一系列工作，并與包括設(shè)計(jì)、監(jiān)理和咨詢等在內(nèi)的各方，進(jìn)行密切且有效率的溝通和協(xié)調(diào)，并快速做出反應(yīng)。另外，通過多種手段確保施工人員的人身安全，將對(duì)周圍建構(gòu)筑物的影響最小化。依據(jù)工程的設(shè)計(jì)、施工文件，并了解歸納外界部門風(fēng)險(xiǎn)信息，以上述工作為基礎(chǔ)，以安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理為核心，統(tǒng)籌考慮施工質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益，做好建設(shè)高質(zhì)量完成的同時(shí)確保安全文明、工期要求及投資控制等。根據(jù)本工程各個(gè)分部分項(xiàng)工程的施工工藝技術(shù)、目的和要求，同時(shí)結(jié)合工程的具體技術(shù)特點(diǎn)，確定評(píng)估與控制對(duì)象、目標(biāo)和方法，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

1 工程概況

1.1 工程簡介

本工程1區(qū)豎井基坑圍護(hù)采用1.5 m厚105 m深地下連續(xù)墻，基坑直徑34 m，開挖深度58.65 m，分為16層土進(jìn)行開挖。其中-12.550～-50.740墻體采用逆作法施工，內(nèi)襯厚度為1 m和1.5 m，底板厚3 m。內(nèi)襯結(jié)構(gòu)采用大直徑整體式環(huán)形鋼模板按3 m一段逐層逆作。

1.2 工程水文地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)有資料，在勘察揭露165.30 m深度范圍內(nèi)地基土屬第四紀(jì)晚更新世及全新世沉積物，主要由黏性土、粉性土和砂土組成。其中豎井基坑底部位于第⑧2層粉質(zhì)黏土、粉砂互層。本工程范圍內(nèi)地下水主要為賦存于淺部土層中的潛水、第⑦層中的第Ⅰ承壓水、第⑨層中的第Ⅱ承壓水及第⑩A、第層中的第Ⅲ承壓水。云嶺綜合設(shè)施區(qū)域內(nèi)第⑦層承壓水水位埋深為4.53 m(相應(yīng)標(biāo)高-0.70 m)(見圖1)。

1.3 工程難特點(diǎn)

1)超深豎井開挖深度接近60 m，基坑開挖時(shí)空效應(yīng)影響時(shí)間長、超深豎井開挖效率低，采用常規(guī)深基坑的開挖方法已不能滿足超深豎井的施工需求。

2)豎井下部⑨,⑩夾,⑩A,層不滿足基坑抗突涌驗(yàn)算要求，上海地區(qū)對(duì)第層中的第Ⅲ承壓水進(jìn)行降水是首次試驗(yàn)，⑩夾,⑩A,層屬于敞開式降水，周邊蘇州河防汛墻距離豎井較近，基坑降水對(duì)其穩(wěn)定性具有不利影響(見圖2)。

2 風(fēng)險(xiǎn)管理

2.1 風(fēng)險(xiǎn)界定

本工程風(fēng)險(xiǎn)分析各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率分為頻繁的、可能的、偶爾的、罕見的、不可能5級(jí)[1]；根據(jù)發(fā)生后可能產(chǎn)生的后果，劃分為災(zāi)難性、非常嚴(yán)重的、嚴(yán)重的、需考慮的、可忽略的5個(gè)等級(jí)，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為低風(fēng)險(xiǎn)Ⅳ、中等風(fēng)險(xiǎn)Ⅲ、高風(fēng)險(xiǎn)Ⅱ、極高風(fēng)險(xiǎn)Ⅰ(見表1)。

表1 風(fēng)險(xiǎn)分析矩陣表

2.2 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

本工程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要存在于幾個(gè)施工方面：支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑開挖、降水工程、環(huán)境影響及第三方構(gòu)筑物。

支護(hù)結(jié)構(gòu)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素有：環(huán)梁壓壞扭曲、圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水。

基坑開挖存在的風(fēng)險(xiǎn)因素有：基坑坍塌、圍護(hù)折斷和大變形、機(jī)械傾覆、高空墜落。

降水工程存在的風(fēng)險(xiǎn)因素有：擋土結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、管涌、流砂。

環(huán)境影響存在的風(fēng)險(xiǎn)因素有：建筑物變形、管線沉降、路面開裂。

第三方構(gòu)筑物存在的風(fēng)險(xiǎn)因素有：地面構(gòu)筑物、地下管線破壞。

綜合分析，可對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行具體的等級(jí)界定及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，如表2所示。

表2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)表

3 應(yīng)急預(yù)案

項(xiàng)目技術(shù)人員及安全管理人員應(yīng)在工程開展前對(duì)已編制好的風(fēng)險(xiǎn)源分析及應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行提前學(xué)習(xí)，并分別組織各個(gè)工種的施工人員包括勞務(wù)分包人員進(jìn)行進(jìn)一步的宣傳與學(xué)習(xí)，在做好安全學(xué)習(xí)的前提下組織實(shí)戰(zhàn)應(yīng)急演練，從而使得現(xiàn)場施工人員更熟練應(yīng)對(duì)發(fā)生的險(xiǎn)情，減少不規(guī)范作業(yè)或施工質(zhì)量不過關(guān)造成的損害和不良環(huán)境影響。超深豎井施工的應(yīng)急預(yù)案主要包括基坑施工和降水施工的應(yīng)急預(yù)案。

3.1 基坑施工應(yīng)急預(yù)案

3.1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水

1)“針眼法”滲漏修補(bǔ)。

a.清除漏水裂縫表面污物，找準(zhǔn)漏水水源；b.沿漏水裂縫兩側(cè)10 cm～15 cm處鉆450 mm斜孔，孔深與裂縫相交；c.孔距視裂縫寬度而定，約在30 cm～50 cm之間；d.孔內(nèi)埋設(shè)注漿閥；e.連接高壓注漿泵，注入溶性聚氨酯堵漏劑至裂縫出漿、凝固；f.拆除注漿閥，清理混凝土表面漿液，恢復(fù)混凝土原狀。

2)坑內(nèi)鋼板封堵。

對(duì)滲漏處封上鋼板后，利用單向閥向滲漏接縫處灌入水泥漿進(jìn)行封堵。封鋼板灌漿作業(yè)與逐層開挖一同進(jìn)行，直至封至坑底。封堵鋼板采用700 mm×500 mm×15 mm鋼板制作(見圖3)。

3)坑外注漿。

采用水泥漿及水玻璃，利用雙液注漿作為聚氨酯注漿后續(xù)的加強(qiáng)措施和周邊土體填充作用，進(jìn)一步提高圍護(hù)堵漏效果及減小周邊環(huán)境影響(見圖4)。

4)基坑回灌。

本工程的綜合技術(shù)難度與風(fēng)險(xiǎn)較高，為了有效地應(yīng)對(duì)施工過程中可能遇到的各種突發(fā)事故，最大程度地降低人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失，保證安全、資金、質(zhì)量、工期等各個(gè)方面滿足要求，有必要對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。

在基坑開挖期間，如發(fā)生險(xiǎn)情，且其他應(yīng)急搶險(xiǎn)措施均失效的情況下，考慮迅速對(duì)基坑進(jìn)行灌水至地面以下5 m，達(dá)到平衡內(nèi)外水頭壓力目的，防止基坑坍塌等情況進(jìn)一步惡化?？紤]到用水量大、時(shí)間緊，且本項(xiàng)目臨近蘇州河，故考慮從蘇州河進(jìn)行取水，最大用水量約4.8萬m3。取水采用一體化移動(dòng)式抽水泵車，可迅速從鄰近蘇州河進(jìn)行取水，通過場地內(nèi)管路接至豎井基坑內(nèi)。豎井基坑體積約5萬m3，3臺(tái)水泵車4 h～5 h可以回灌至基坑一半，基本可穩(wěn)定坑內(nèi)外水頭壓力差(見圖5，圖6)。

3.1.2 承壓水突涌

1)預(yù)防措施。

a.在基坑土方開挖階段，采用人工結(jié)合智能電子監(jiān)控設(shè)備重新觀測承壓水水位，并重新進(jìn)行承壓水的抗突涌驗(yàn)算。

b.考慮到挖土機(jī)械可能會(huì)損壞一些降水井，確保施工圖布設(shè)超過20%的應(yīng)急備用井并確保降水井施工井成活。

c.考慮挖土機(jī)械行車方便，降水井間距不宜小于5 m,距離圍護(hù)距離應(yīng)大于7 m。

2)應(yīng)急措施。

a.打開基坑內(nèi)所有降壓井抽水泵，使承壓水快速降到安全水位。

b.派專人監(jiān)測基坑周邊的地表沉降及周邊保護(hù)建筑的沉降監(jiān)測曲線，保證第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)報(bào)警值。

c.對(duì)于本工程豎井基坑面積較大，且基坑底層承壓含水層涌水量較大的情況，在水位來不及下降的情況下也可立即進(jìn)行土方回填并以黏土為主。在局部附屬基坑面積不大的情況下，可采用回灌水措施，由于本工程回灌水量較大可提前與水務(wù)部門溝通，從最近的水源蘇州河直接取水。

3.1.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)流砂

1)預(yù)防措施。

a.土方開挖的同時(shí)應(yīng)盡快同步完成支撐環(huán)梁及內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，以防圍護(hù)整體變形過大過速使得地下連續(xù)墻接縫開叉滲漏。

b.考慮到本工程雙道地下連續(xù)墻，為了減小內(nèi)側(cè)地墻出現(xiàn)流砂，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控兩墻之間的水頭與豎井基坑內(nèi)側(cè)的水頭不相差過大。

c.土方開挖階段，實(shí)行24 h巡班制，分3組人員輪崗查看地墻質(zhì)量并及時(shí)匯報(bào)滲漏情況以便于第一時(shí)間處理堵漏。

2)應(yīng)急措施。

a.首先立即停止土方開挖以防滲漏進(jìn)一步發(fā)展。

b.立刻進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)人員緊急撤離，接下來對(duì)附近鄰近的建構(gòu)筑物內(nèi)部居民及辦公人員通知相關(guān)部門緊急疏散。

c.立即組織搶險(xiǎn)隊(duì)伍，做好搶險(xiǎn)物資及人員的準(zhǔn)備。

d.確定滲漏點(diǎn)之后，先用棉被封堵，再用回填土方覆壓。

e.當(dāng)輕微滲漏流砂時(shí)，直接采取對(duì)滲漏點(diǎn)堵漏的方法，鑿除圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)直至漏點(diǎn)處，在孔內(nèi)埋入高強(qiáng)塑膠管，再注入水溶性聚氨酯溶液；當(dāng)流砂嚴(yán)重時(shí)，其他堵漏措施無效時(shí)直接采用基坑回灌。

f.實(shí)時(shí)監(jiān)控周圍房屋、地下管線，地表變形較大時(shí)，采取雙液跟蹤注漿措施，彌補(bǔ)之前地下水土流失。

3.2 降水施工應(yīng)急預(yù)案

3.2.1 設(shè)備故障

降水現(xiàn)場管理人員應(yīng)在所有設(shè)備進(jìn)場前檢查所有設(shè)備是否有故障。當(dāng)降水突然暫停時(shí)應(yīng)馬上開啟備用井抽水，保證坑內(nèi)水位不繼續(xù)上升，接著開始排查所有運(yùn)行中的水泵，并立刻將故障設(shè)備更換。

3.2.2 降水運(yùn)行故障

降水運(yùn)行是依賴降水管井正常施工的，降水運(yùn)行中斷還應(yīng)立刻檢查基坑內(nèi)所有井管的完整情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)井管損壞時(shí)應(yīng)首先觀察其破壞情況，并第一時(shí)間上報(bào)。接著，由現(xiàn)場降水分包管理人員視情況采取補(bǔ)救措施；若井管破壞嚴(yán)重且水位不滿足開挖要求時(shí)，立即開啟群井抽水，水位降至滿足開挖條件后再替換破壞的井管，再在修復(fù)好的井管內(nèi)重新下放潛水泵抽水保證有續(xù)運(yùn)行。

3.2.3 供電突發(fā)故障

每天進(jìn)行發(fā)電機(jī)檢查，尤其是群井試驗(yàn)下的發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況是否滿足功率要求，確保在遇到險(xiǎn)情時(shí)群井作業(yè)能順利開啟。

發(fā)電機(jī)啟動(dòng)需一定的預(yù)熱時(shí)間，因此需間歇性開啟預(yù)熱保證隨時(shí)開啟發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)電機(jī)做好日常保養(yǎng)，并確保燃油的儲(chǔ)備能滿足工作1 d的分量。

發(fā)電機(jī)全天有專門檢查人員輪班檢查，確保停電1 min 內(nèi)發(fā)電機(jī)重啟，同時(shí)與降水運(yùn)行班組人員配合好在3 min內(nèi)開啟所需水泵，維持基坑內(nèi)正常降水。

3.2.4 圍護(hù)接縫、鉆孔或工程樁壁滲水

運(yùn)行現(xiàn)場管理人員一旦發(fā)現(xiàn)滲水問題，應(yīng)及時(shí)在對(duì)應(yīng)的漏點(diǎn)選擇就近的降水井抽水，必要時(shí)進(jìn)行群井抽水，待降水風(fēng)險(xiǎn)解除后，才重新安排降水井運(yùn)行情況，并安排專員巡查滲漏點(diǎn)的后續(xù)動(dòng)態(tài)情況。

3.2.5 人力、物資、設(shè)備供給不足

依據(jù)降水施工方案中所擬定的人員安排、材料準(zhǔn)備、設(shè)備計(jì)劃，及時(shí)采購物資、租賃設(shè)備及組織人員等。配備備用水泵以及部分匹配的電纜線等物資。根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況及時(shí)地調(diào)整人力資源，補(bǔ)充物資和設(shè)備，確保降水運(yùn)行安全有序進(jìn)行。

4 結(jié)語

本工程豎井工程開挖深度達(dá)58.65 m，作為目前上海軟土地區(qū)開挖深度最深的基坑，工期長、施工難度大，存在較大的不確定風(fēng)險(xiǎn)，一旦超深豎井基坑發(fā)生質(zhì)量安全事故，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡[2]。本論文通過對(duì)超深豎井結(jié)構(gòu)施工過程中的可預(yù)料的危險(xiǎn)源分析，確定造成風(fēng)險(xiǎn)后果的關(guān)鍵因素，建立一套安全合理的風(fēng)險(xiǎn)管理體系。并依據(jù)工程設(shè)計(jì)、施工文件及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)超深豎井結(jié)構(gòu)施工過程中各類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，制定相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)急措施，建立完善的應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急反應(yīng)組織機(jī)構(gòu)，有效應(yīng)對(duì)超深豎井結(jié)構(gòu)施工過程中可能遇到的各種突發(fā)事故，將重大工程施工中風(fēng)險(xiǎn)引起的不良后果和工程虧損最小化。