承压水异型结构超深基坑开挖阶段施工监理实践

李丙寅

【摘要】本文针对上海轨道交通13号线盾构措施井工程存在微承压水和承压水复杂的水文地质条件、工程本身不利的异型结构和超深基坑特征以及苛刻的环境保护工况条件，分析了工程的风险等级及监管类型，并就如何进行开挖前准备以及开挖过程中的监理，特别是在遇到实际问题时所采取的针对性措施进行探讨；作者结合本工程监理实践，总结了承压水异型结构超深基坑工程施工监理体会，供同仁参考。

【关键词】微承压水；承压水；异型结构；超深基坑；风险等级；按需降水；风险控制；专项奖励；应急抢险设备

1. 工程概况

（1）上海轨道交通13号线盾构措施井工程位于浦东新区打浦路隧道口东侧，耀华路以北；该工程为地下三层单跨结构，基坑长度约为74.5m，宽度约为11.6～18.8m，为“Y型”异性结构，开挖深度为27m，基坑围护结构采用1200mm厚的地下连续墙，墙深49～50m。

（2）根据“详勘报告”中微承压水观测孔资料，微承压水分布⑤-2砂质粉土层中，第⑤-2层微承压水水头埋深为3.95米；⑤-2层揭示的顶板埋深为16.6～17.5m。根据区域观测资料，微承压水水头埋深约为地表下3.0～8.0m，并呈幅度不等的周期性变化；承压水分布于⑦-1灰色砂质粉土、⑦-2灰～青灰色粉细砂层中；⑦-1层为上海地区第一承压含水层，其揭示的顶板埋深为47.3～57.6m；根据区域观测资料，承压水水头埋深约为地表下5.0～10.0m，并呈幅度不等的周期性变化。

（3）本盾构井距离已建上南花城D2号楼基础仅7.9m；距离正在运营的打浦路隧道最短距离仅12m；上述两建（构）筑物与本基坑的最短距离均小于本基坑开挖深度0.7 H。

2. 风险等级及监管类型

依据上海申通地铁风险评价文件，结合本工程受⑤-2层微承压水和⑦-1层承压水影响并处于较厚的砂性土层的水文地质条件、基坑开挖深度0.7 H范围内有需要重点保护的建（构）筑物——上南花城D2号楼以及打浦路隧道的特殊工况条件、基坑超深（大于20m）及结构异性（受力体系复杂）的工程本身特征等进行综合分析后认为，本工程的风险等级为五级。主要风险是：地下连续墙墙体接缝流砂、微承压水及承压水引起坑底突涌，并进而诱发支撑体系失稳而发生基坑坍塌事故，甚至造成打浦路隧道发生严重变形而影响城市交通运行安全乃至灾难性的涌砂事故。这些事故产生的后果可能具有灾难性，令人无法或难以接受，因此，本工程也作为2008年上半年上海市轨道交通建设风险最大的深基坑工程之一，倍受社会各界广泛关注。

3. 施工监理

3.1开挖前的监理准备。

3.1.1基坑开挖之前监理做了非常充分的准备工作：监理部先后两次邀请公司资深专家对全体监理人员讲授地下工程监理控制重点以及深基坑开挖监理要点，通过两次集中讲评，监理人员不仅进一步提高了对轨道交通工程质量和安全风险的认识，更重要的是提高了控制质量和安全风险的能力，监理人员业务素质全面得到提升；监理部对监理人员进行了优化调整，抽调既有现场经验又有高度责任心的监理人员具体承担本工程开挖阶段的监理任务；监理组事先精心编制了有针对性的深基坑开挖监理实施细则，明确了监理的内容和要求，交底到施工单位和相关监理人员；在公司的支持下监理部还专门建立了本工程基坑开挖风险控制专项奖励资金。

3.1.2突出预控，严格控制基坑开挖节点验收。

（1）开挖前，对参与挖土、支撑、降水、堵漏、监测等分包单位各方的企业资质和业绩、管理人员的资格、工程设备的适应能力、现场管理制度等情况进行综合评定，符合要求后，方可进场；

（2）在基坑开挖条件节点验收中，监理认真编制了本工程《围护结构质量评估报告》和《监理工作小结》，监理对围护结构工程质量提出结论性评价意见——工程质量“合格”；

（3）对地墙施工中转角幅、异型幅、充盈系数较大、钢筋笼下放困难、超声波测试异常、存在割笼处理等槽段进行重点梳理，并列出清单，供参加验收的专家参考；

（4）严格按照上海市深基坑开挖条件节点验收检查表“15条检查项目”进行逐项检查，做到施工单位检查人员有签字、监理复查人员以及总监代表有复查意见、总监有审核确认结论；

（5）对节点验收中提出的问题，监理落实专人督促施工单位整改并回复；总监在确认开挖条件成熟，并征得建设单位同意后，及时签发“挖工开工令”。

3.2开挖过程中的管理。基坑开挖是一个动态过程，必须坚持动态控制，及时收集、掌握、分析有关挖土、降水、支撑、堵漏、监测等各类信息，以便及时准确发出监理指令，有效实施过程控制。开挖過程中遇到的主要问题和采取的针对性措施有：

3.2.1降水异常问题：

3.2.1.1本措施井坑内共设6口疏干井，2008年2月17日开始降水，根据计算和抽水统计，至4月中旬，抽水量已经达到理论赋水量的80%以上，但是单口井出水量和单日累计出水量均没有明显减少迹象；根据观察，6口井全部停抽后，静水位回升很快，24H回升量达到8.8m之多， 可能有外部补给水源存在；在5口疏干井同时抽水、另一口井作为观察井和备用抽水井的情况下，很容易做到水位控制在开挖面以下2米左右水平，能保证基坑挖土对降水水位的要求。针对现场异常情况，监理及时向建设单位做了汇报，并极力要求施工单位组织专家予以会诊。专家会诊分析认为：在坑外进行地基防渗处理之后，基本排除因墙体渗漏发生水平方向大量补充水源的可能；而在垂直方向可能存在较大的补充水源，很大可能是⑤-2层微承压水与⑦-1层承压水局部相通，但单位时间内补充的承压水的水量尚未达到大于5口疏干井正常抽水总量的程度，只要现场管理和技术措施到位，开挖仍是安全的。

3.2.1.2采取的措施有：（1）成立专家组，随时为现场提供技术支持。（2）加强降水管理，专业降水单位现场人员加强降水井的检查和降水设备维护，保证设备可靠运行；严格控制降水水位，水位保持在开挖面以下1m～2m；同时密切关注坑外两口观察井的水位变化情况，日变化较大时，及时采取措施处理并在必要时启用坑外3口承压井降压；准备多台备用水泵，以备急用；现场监理人员每天两次对抽水量和降水水位进行独立计量，保证降水数据准确可靠。（3）将地墙接缝堵漏为重点，专业堵漏人员坚持24小时井下巡逻检查地墙接缝渗水情况、检查落实堵漏物资到位情况，一旦发现渗漏点，保证在第一时间准确实施堵漏，防止事态扩大。（4）加大监测频率，密切关注打浦路隧道变形以及周围环境沉降变化情况，实现信息化施工。

3.2.2挖土设备经常损坏以及进度偏慢问题：

3.2.2.1基坑大部分处于较厚的⑤2层砂质粉土层中 ，该土层渗透性强，在动水条件下，容易液化，流动性强；但在实施坑内降水以后，开挖面以上的砂质粉土固结后又有较高的硬度和抗压强度，用上海地区通常使用的挖土设备-“克林”吊抓斗很难通过自重实施有效抓土，抓土后又不能靠土的自重很好的自然卸土，開挖功效很低，设备也经常损坏，极大的制约了挖土施工的进度，对基坑安全极为不利；挖土分包单位的成本大大提高，其他相关分包也因挖土进度缓慢波及了自身利益而多有怨言。

3.2.2.2采取的措施有：（1）改进挖土工艺：采用小挖机在坑下事先铲运松动、积极配合井上“克林”吊再抓的方法，提高了“克林”吊抓土效率；（2）调整挖土作业班制：由一天一班制为双班制，最大限度地提高设备的使用效率；（3）优化挖土施工工艺：在最后两层土开挖时，将单层分段挖土改为分层分段开挖，并同底板施工配合，形成流水作业，大大缩短了施工工期；（4）采取技术措施，加快底板施工：通过优化设计，办理了底板施工设计变更单，由原设计的三个施工段变更为六个施工段，缩短了每个施工段的持续时间，不仅加快了底板施工进度，也极大的降低了施工安全风险。

3.2.3应急抢险钻孔设备不能很好适应施工工况问题。面对措施井基坑开挖高风险的严峻形势，应急抢险钻孔设备的落实被放到了十分突出的位置。但尽管在经济发达的上海地区，应急抢险钻孔专用设备——“Atlas Copco”也只有区区几台，钻孔抢险设备组织难度较大，施工单位最初试图采用自购的HTM-120型全液压潜孔钻机作为抢险钻孔应急之用，但是经过实地反复实践，其性能不能满足应急抢险“快速、准确、高效”的要求，在此情况下，监理要求施工单位将HTM-120型全液压潜孔钻机退场、并马上向上级申请组织调拨最关键的抢险钻孔设备——“Atlas Copco”马上进场，随时待命。

3.2.4地墙内侧表面局部出现钢筋夹泥问题。

3.2.4.1基坑开挖以后，监理发现在地墙内侧表面局部区域外层钢筋之间存在夹泥现象，虽然夹泥厚度不大，但若处理不彻底，将对结构质量和使用寿命造成不利影响，甚至存在安全隐患。

3.2.4.2采取的措施有：（1）要求施工单位及时编报《地墙夹泥处理方案》；（2）监理对夹泥部位进行见证摸排，弄清夹泥情况，并报建设单位备案；（3）处理过程严格按照方案实施，监理重点把关，实行旁站监理，保证清理质量。

4. 监理工作成效

盾构措施井自2008年3月4日开挖至2008年6月2日最后一块底板完成，历时三个月，环境监测报表显示，除1个墙体测斜点发生墙体水平位移累计报警外，其余监测点数据均未达到报警值；至2008年8月15日结构完成、降水井停抽时，周围环境地表沉降值均控制在允许范围之内，有效地控制了重大风险源，顺利实现了进度、安全、质量等各项目标；在上海市2008年第三季度深基坑、旁通道施工专项检查评比中，该措施井工程受到上海市安质监总站的通报表扬（见沪安质监074号文）。

5. 几点体会

5.1众所周知，当前重大市政工程的安全质量形势相当严竣，重大安全和质量事故时有发生，一个最重要的原因是从业人员的数量和素质不能满足高速发展的市政建设的需要。在此形势下，笔者认为：建设一项重大的市政工程已经不仅仅是施工单位自己的事，更不仅仅是监理单位的事了。要建设好一项工程，关乎到社会的方方面面，必须充分利用参建各方甚至动用全社会的力量，才能最终达到“政府放心”、“人民满意”的期望效果。例如：对深基坑工程设计及施工方案科学技术委员会专家评审、开挖之前深基坑开挖条件节点 “四方验收”、开挖过程中针对异常情况组织的专家会诊、应急资源特别是专用抢险设备如“Atlas Copco”的调拨、预案中抢险路线的选择和疏通等等，都是施工项目部乃至施工企业所力所不及的，必须动用社会资源。

5.2地墙质量的好坏，直接影响围护结构的效果和施工的安全，所以深基坑工程要从地墙等围护结构施工开始，认真抓好质量控制，尽量减少地墙接缝夹泥、接驳器附近混凝土疏松等质量通病，为后期的基坑开挖打好坚实的基础。

5.3降水质量是深基坑开挖安全的生命线，必须在分包队伍选择、人员配备、现场协调配合等方面充分重视。稳定的队伍、稳定的水位是降水工作成败的关键，“按需降水”把握得当，不仅是保证深基坑挖土安全的必要条件，也是减少周围环境变形的必要措施。

5.4根据地下工程高风险的特点，监理工作也要与时俱进，不断总结探索新方法和新手段，提高工作成效：如对水位水量进行单独计量，能够收到类似“测量复核”、“工程材料平行检验”的功效；开挖期间坚持每天由总监组织召开现场碰头会，对协调参建各方的关系具有较高的现实意义；建立基坑开挖风险控制专项奖励制度是体现监理组内部“责、权、利”关系的有益尝试。

5.5本工程从施工单位自购一台HTM-120型全液压潜孔钻机尝试钻孔开始，到最终将“Atlas Copco”这一关键应急设备运至现场，体现了项目部对重大风险的认识高度和处理安全隐患的决心，实践了应急措施“写在纸上、挂在嘴上、落到实处”的有机统一；尽管最终基坑顺利见底，并没有发生涌砂抢险紧急事件，“Atlas Copco”也没有派上用场，看似劳民伤财，但“Atlas Copco”的到场是完全必要的，用实践诠释了“应急预案”的真实含义。

5.6上海地区深基坑工程施工工艺已经相当成熟，而且已经积累了非常丰富而又相当专业的施工管理经验，只要参建各方真正重视了风险的存在，切实落实了相应的措施，那么，违章指挥、违章操作、违反劳动纪律的“三违”现象必然就少了，在过程中再辅以科学的组织管理，“一切事故都是可以避免的”将可能成为现实！