深基坑工程施工风险控制实例浅析

第２８卷第６期　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．６　建筑施Ｔ　ＢＵＩＬＤＩＮＧ　Ｃ０ＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ　深基坑工程施工风险控制实例浅析　Ｂｒｉｅｆ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｒｉｓｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｎ　Ｄｅｅｐ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　口　訾敬武　（上海建科建设监理咨询有限公司　上海２０００３２）　【摘要】随着城市地下工程的蓬勃发展，深基坑工程安全施工的风险也越来越引起广泛的重视。由于深基坑工程固有的风　险多变，以及受目前的设计和施工技术水平的制约，想完全避免风险是较困难的，但通过深基坑工程处理风险实践说明，对于　任何出现的风险事件只要能做到快速反应，及时处理，措施得当，就可以化险为夷。　【关键词】深基坑工程　施工　风险事件　控制措施　【中图分类号】Ｔｕ７５３　，文献标识码　Ｂ　【文章编号】１００４—１００１（２００６）０６—０４２３－０３　随着地下工程的蓬勃发展，各种深基坑安全事故也不　连车站工程由不同单位设计，围护结构不完全一致，比如　同样挖深的原车站地下连续墙深度３０　ｍ，比本工程地下连　续墙深２　ｍ。这些都造成本工程支护体系的系统性不强，　时见诸媒体，造成了极大的社会影响，因此，如何减少或　降低深基坑工程施工风险，正确处置深基坑工程实施过程　中发生的各种风险事件，已成为广大工程建设相关技术及　增大了基坑稳定性控制的难度。　（２）本工程周边建筑物较密集，尤其基坑南侧的５～６　层砖混结构住宅建造于上世纪５０年代，结构已经老化，本　身沉降和变形已较明显，还有的距离基坑边缘最近处不到　１０　ｍ，都是安全保护的重点。　（３）施工场地内有电缆、上水管、煤气管等穿过，特　别是基坑西侧靠近小木桥路边各种管线较多，需要做管线　迁改或保护。另外根据相邻车站施工经验，场地内可能有　暗浜。　管理人员的必修课。笔者针对曾参建的地铁深基坑项目中　体会深刻的几次风险事件及其处置进行分析总结。　１工程概况　上海市轨道交通４号线（明珠线二期）大木桥路主变　电站工程，位于零陵路南侧，小木桥路东侧，紧靠明珠线　二期大木桥路车站西端头井处。工程主体长５４　ｍ，宽　３０．２　ｍ，基坑开挖深度达ｌ６．２　ｍ，为一级基坑。建筑面积　约５　０００　ｍｚ。基坑围护北面利用原车站地下连续墙，其余　三面均为８００　ｍｍ厚地下连续墙，入土深度为２８　ｍ，地下　（４）基坑西侧距小木桥路只有６　ｍ左右，该道路车流　量较大，震动对基坑变形不利。　连续墙采用锁口管接头。支撑系统采用　６０９　ｍｍ钢管对　撑体系，沿垂直方向共分五道支撑，每道有水平直撑ｌｌ　根、斜撑１２根，以及基坑四角各一块钢筋混凝土角撑。各　道支撑设计要求施加轴力情况为：第一道支撑不超过３０％　设计轴力，第二道５０％，其余８０％。主体为地下三层框架剪　力墙结构，地面局部设一层进出风井口。基坑土体采用双　液（振冲）注浆加固，加固区深度为自坑底以上５　ｍ至坑底　以下４　ｍ。靠近车站一侧设计有２７根抗拔桩，桩径均为　８００　ｍｍ，桩长４９．８　ｍ。工程风险分析：　２主要风险事件及其控制措施　２．１　风险事件一　工程开工前，在进行现场工程基准测量放线时，发现　设计的平面位置与现场实际场地位置状况不符。设计单位　根据监理单位提供的测量数据，并经过现场实地察看和建　设单位的认可，决定对原设计进行变更，将原工程平面位　置整体向东移动４．４　ｍ，以满足现场实际状况。　２．１．１风险分析　（１）本工程基坑北侧围护结构利用原车站地下连续墙，　南北两面地下连续墙所受土侧压力不对称；且本工程与相　【作者简介】訾敬武（１９７０－），男，本科，工程师，联系地址：上海市　宛平南路７５号２号楼６０３室（２０００３２）。电话：（０２１）６４６９７５３２。　由于该变电站工程与车站工程紧连在一起，两工程主　体结构均设计了与对方结构相互对应的接口，而且车站工　程的主体结构已经施工完毕，因此这一设计变更带来的对　变电站围护和支撑系统的影响如下：　（１）由于原车站地下连续墙施工时预留的地墙接头无　【收稿日期】２００６－０５—２３　Ｉ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第６期　訾敬武：深基坑工程施工风险控制实例浅析　６／２００６　法再用。变电站地下连续墙围护结构与车站围护结构交接　处只有项圈梁钢筋连接，该处变电站地下连续墙中下部基　本上处于自由端状态，不再构成咬合封闭的一个整体。　（２）原车站地下连续墙施工时预留的钢管支撑预埋件　位置无法与支撑对应。　（３）由于相对的新旧两面墙分幅不再完全对称，与原　设计对应的对称支撑体系必须进行调整。　２．１．２控制措施及效果　针对上述变化，经过工程备方讨论分析，设计及施工　均对各自方案进行了调整。　（１）由于南北两面墙分幅不再对称，需要沿车站地下　连续墙一侧布置钢围檩，以使墙体与支撑受力均匀。钢围　檩采用２００　ｍｍ　ｘ　４００　ｍｍＨ型钢双拼布置，钢围檩与地下连　续墙支撑上的预埋钢板或钢筋之间焊接牢固，焊缝强度能　确保承担水平斜撑传递的侧向剪力。　（２）第一道支撑位置上移至地墙项圈梁处，不设钢围　檩，可以节约施工时间和材料。　（３）明确了每道支撑钢管的先后安装顺序，总体上先　直撑后斜撑，直撑与斜撑也分别明确每根安利顺序。　（４）新老地下连续墙接缝处外侧各增加一根　８００　ｍｌＴＩ　钻孔灌注桩，以增强该处变电站地下连续墙的刚度。同时　在原设计基础上各增加两根高压旋喷桩，以防开挖时该处　漏水。　、　从后来的实施情况看，上述方案调整考虑并不周全，　只是对支撑系统作局部调整，对支撑体系整体性削弱的严　重程度认识不足，也导致了以后的再次设计变更。　２－２风险事件二　基坑开挖前要求有一定数量支撑材料提前到位，以保　证随挖随撑。但经过对进场支撑材料的检查验收，发现该　批支撑材料外观质量不太理想，长节钢管数量明显偏少，　短节钢管数量过多，会导致支撑接头较多，对支撑稳定不　利。由于考虑到上部两道支撑轴力偏小，且基坑挖深较浅　时支撑安装较快，工程各方经讨论同意仅能用于上部两道　支撑，从第三道支撑材料开始必须保证有明显改观，否则　不允许继续施工。但是施工单位短期内难以调配更好的支　撑材料。　２．２．１风险分析　（１）现有短节钢管数量过多，无疑将导致支撑接头增　多，平直度难以保证，对支撑稳定不利。　（２）由于靠车站一侧地下连续墙有转折，使得安装及　焊接围檩用时较长，有时安装一根支撑要用十几个小时，　且接头又多造成基坑无支撑暴露时间较长，难以满足时空　效应的要求，对基坑和周边环境保护极为不利。第二道支　撑安装时，就由于时空效应相差较大，造成基坑地下连续　墙水平位移速率经常超标。　（３）由于地下连续墙围护结构自身并非一体的缺陷，　●　加上钢围檩使得支撑系统节点增加，支撑体系整体性较差，　如继续按此方案施工则支撑系统存在失稳的潜在风险。施　工单位要求对支撑系统进行变更，并建议第三道支撑改为　现浇钢筋混凝土支撑。　２．２．２控制措施及效果　鉴于上述原因及认识，工程各方经慎重讨论，最终确　定对工程支撑方案进行调整，由设计出施工图。　（１）第三道钢支撑改为现浇钢筋混凝土支撑，混凝土　标号Ｃ４０，截面尺寸４００　ｍｍｘ８００　ｍｍ。　（２）沿基坑四周以钢筋混凝土围檩封闭布置，截面尺　寸４００　ｍｍｘ８００　ｍｍ。　（３）沿支撑中间格构柱位置设一道钢筋混凝土联系梁　将所有支撑连在一起。　（４）考虑到钢筋混凝土支撑施工的周期较长，在该支　撑未达强度以前适当布置临时钢管支撑，以尽量减少地下　连续墙水平位移，待混凝土支撑完成后拆除。　（５）施工单位利用混凝土支撑施工这段时间调配好最　后两道支撑用材料。　根据设计调整的方案，施工单位迅速组织施工，并主　动提高了混凝土标号，两周后测试混凝土强度已达到设计　要求，随即进行第四道支撑的施工，虽然支撑安装用时较　长，但监测显示基坑变形速率平稳，施工总体上比较顺利，　可见调整后的基坑支撑体系整体性得到加强。　２．３风险事件三　进入最后一道支撑土层开挖施工初期，监测表明地下　连续墙水平位移速率有所增大，一直在报警值附近徘徊。　当中间对撑部位土层开挖及支撑安装完成接近一半的时候，　地下连续墙水平位移速率出现突然增大现象，一天之内已　有多点超过报警值，坑底以下地下连续墙位移速率增加更　快，并且越往下速率越大，明显表现出“踢脚”的状态，　最大点一度达到５．７　ｍｍ／ｄ。虽然现场暂停了挖土并及时对　第四、五道支撑复加轴力，但收效甚微，并且监测显示地　下连续墙位移速率有继续加大的趋势，基坑本身及周边环　境安全面临巨大风险。　２，３．１风险分析　由建设单位牵头，立即组织了现场应急抢险会议，工　程各单位技术负责人及部分深基坑施工方面的专家参加，　在听取现场人员关于施工和监测情况的介绍及现场实地查　看后，与会人员对本次风险事件的原因进行了分析：　（１）根据现场实地查看情况，基坑坑底加固效果不理　想，未能起到应有的对地下连续墙的支撑作用。而该地基　加固采用的振冲注浆工艺与相邻场地采用的搅拌桩工艺相　比，效果明显较差。因此，对于饱和性淤泥质粘土来说，　采用振冲注浆工艺进行地基加固是否是最佳方案值得探讨。　（２）基坑土层开挖支撑未能很好满足‘时空效应’要　求，尤其是越接近坑底挖土及支撑施工周期对”时空效应”　维普资讯 http://www.cqvip.com

訾敬武：深基坑工程施工风险控制实例浅析　第６期　的符合性越差。分析其主要原因：①挖深越往下，取土及　支撑难度越大，用时越长。②施工组织未能及时增加足够　人力、机械来满足时间要求。③基坑土层加固效果差，使　得土的可挖性较差对挖土效率产生了不利的影响。　（３）对已完成的支撑复加轴力不够及时，使部分支撑　未能及时充分发挥作用，未能形成对围护结构的系统支撑　作用。　（４）地下连续墙设计入土深度是否偏小，值得商榷。　２．３．２控制措施及效果　针对目前的工程实施状况，与会人员提出了如下的方　案建议：　（１）对已完成的第五道支撑每隔一道在同一标高上增　加一道临时支撑。　（２）立即进行坑底清理及３００　ｍｍ混凝土垫层的浇筑，　清理一片浇筑一片，并使坑底尽可能提前覆重。　（３）原施工方案中，结构底板分两块施工现改为三块　浇筑，已完成的中间对撑部位作为中间块首先施工（长度　为１６　ｍ）。　（４）在底板中间块混凝土两侧紧靠垫层标高处各增加　两道临时支撑。　（５）在底板中间块混凝土施工完成前暂停施工基坑两　端的土方及支撑。　（６）在基坑危险状态没有解除以前，工程各方现场负　责人及公司技术负责人必须每天召开碰头会，分析当天基　坑状态，确定调整措施。　根据上述建议，现场施工迅速调整方案，组织相关人　力、物力，日夜施工，首先进行临时支撑的施工，同时进　行混凝土垫层分片浇筑。根据监测情况，随着临时支撑的　安装及部分混凝土垫层的浇筑到位，地下连续墙变化的加　速趋势开始缓解，但总的变化值及速率仍超过报警值，而　随着中间块底板钢筋的就位及混凝土浇筑，地下连续墙的　位移速率明显变小，完全降至允许值范围内，局部点位甚　至出现负值。经过３天３夜的紧张抢险终于达到了预期的　结果，基坑安全处于受控状态。　３分析与总结　项目风险控制一般由风险识别、风险评价、风险管理　几部分组成，风险识别是风险控制的第一步，全面识别准　确评价各种风险有利于提高风险管理的效率。但由于深基　坑工程，尤其是大型深基坑工程涉及施工工艺、工法多种　多样，机械设备种类多且多为大型设备，周转材料量大类　多，工程地质条件复杂，工程周围环境多变，加上不同的　设计施工单位在技术方案及水平上不尽相同，因此不同的　深基坑工程在实施过程中会发生不尽相同的风险事件，正　如本工程所遇到的上述风险事件表明要做到事前准确识别　并评价出所有风险是有一定困难的。但无论这些风险事件　在表现形式上如何不同，分析其根本原因，在控制措施方　面却有相同之处。　３．１风险控制　（１）设计方面，设计方案的合理对工程的安全实施起　着至关重要的作用，设计方案安全可靠是施工安全的前提，　如本工程设计方案中的振　中注浆地基加固和地墙入土深度　被认为是值得探讨的。设计人员要不断提高设计水平，应　经过多方案优化比选，以确定合理先进方案，同时在工程　实施期间应经常深入现场了解施工状况与设计工况的符合　性，如不符，应及时做出必要的设计修正以满足工程的实　际情况。设计审图应把深基坑工程设计作为审查重点严格　把关，并以此促进设计技术水平的不断提高。　（２）施工方面，施工方案应该结合施工单位自身的工　程经验、技术装备能力、材料状况、人力资源状况做到切　实可行。换句话说，施工单位应该有能力调配相关资源来　保证施工方案的实施，而这一点正是目前较多项目在施工　管理中所欠缺的。本工程风险事件二及风险事件三均有施　工组织不力，施工资源调配不力的因素，造成无法保证施　工方案的顺利执行。　所以，施工招标时应优选有经验、有信誉、管理水平　高、实力雄厚、资源充沛的施工总承包商及专业分包商，　尤其对施工单位的有效资源状况及资源调配能力要做重点　考察。　（３）建设单位和监理单位应对施工方案的可行性作重　点审查。施工方案审查应结合施工单位的有效资源状况进　行，应以确保可行为重点，对于方案中超出现有资源的承　诺，应要求施工单位做出专门说明或提供相关证明材料。　对施工资源的准备情况应作为现场监理及业主控制的重点，　如材料、人力、机械设备是否到位，这也是风险控制中事　前控制的重要部分。　（４）最后应保证施工方案的严格执行，保证每个执行　过程的规范，这也是确保安全的必要条件之一。　３－２措施　（１）要快速反应，尤其对突发紧急的高风险事件，工　程相关各方均有责任快速采取有效的控制措施，必要时启　动应急预案。　（２）迅速组织紧急专题会议，必要时邀请相关专家参　与，做到原因分析透彻，针对ｌ生处理措施明确可行，并有　进一步方案准备。　（３）确定处理方案尽量考虑远近期结合，做到统筹兼　顾，避免权益之计。　（４）处理果断坚决，操作紧张有序，忙而不乱，加强　观察，根据需要及时调整处理方案。　（５）随时做好各种应急准备，以防意外。　总之，对于任何出现的风险事件只要能做到快速反应，　及时处理，措施得当，就可以化险为夷。　－