港珠澳大桥澳门口岸隧道工程监理工作浅析

黄 震，李士龙（中国港湾工程有限责任公司， 北京 100027）

0 引 言

深基坑支护方法多种多样，由于所处工程环境和施工工艺的不同，因此工序繁多。SMW（Soil-mixing Wall）工法桩于 1976 年首先被日本成辛工业株会发明，到1993年开始广泛应用于日本的基坑支护工程中[1]。但在中国是一种较为新颖的基坑支护型式，应用相对较少。其本质是在水泥土桩中插入 H 型钢，形成型钢+水泥土墙的组合支护方式，水泥土墙用来止水防渗，H 型钢则承担主要的侧向荷载[2]。施工过程中土体置换少，H 型钢主要通过自重下沉，噪声小，且施工速度快，施工设备种类少；待结构达到一定的强度后即可拔出H型钢，进行回收，具有一定的经济效益优势。但该项不是永久性的结构，如若忽视其中的某个环节，在复杂多变的施工中，很可能因质量隐患、顺序流程、操作不当引起重大的安全事故，这会给后续的主体施工带来麻烦，甚至是困难。随后的钢筋混凝土主体结构，无论隧道、桥梁、房建，虽然结构形式不完全一样，但结构原理是相通的。

1 分部（分项）工程概况

1.1 工程简介

港珠澳大桥澳门口岸应急车辆隧道工程位于澳门口岸东北角，全长 470 m，最大开挖深度 13.86 m，与人工岛护岸仅距离 27.5 m。本隧道为明挖隧道，结构由 U 型坞式敞开段、遮光段和单箱单室暗埋段 3 种形式组成，包含取水泵房 1 座。K1+936－K1+222.5 采用 φ850 mm SMW工法桩（搅拌桩加芯），型钢采用 Q235B 钢，内插型钢H700＊300＊13＊24 mm （按主体结构达到设计强度后拔出考虑），水泥采用 42.5 级普通硅酸盐水泥，要求 28 d 无侧限抗压强度不小于 0.8 MPa。其中长度 151.5 m 为型钢，中心距为@1 200 mm，即“隔一插一型”；长度 135 m 为型钢，中心距为@600 mm 的密插型。

1.2 施工环境及条件

1.2.1 地貌地质

勘察深度范围内揭露的底层主要为第四系填土层、第四系海相沉积及第四系残积层，下伏燕山期花岗岩风化带，自上而下主要分为 6 个大层、若干小层：吹填砂（－14 m～－18.5 m）；淤泥（－21 m～－21.6 m）；2-2 粉质黏土（－27.3 m～－31.6 m）；粉质黏土（－31.3 m～ －33.3 m）；中砂（－33.6 m～－35.4 m）；砂质粉土（－33.9 m～－38 m）；全风化（－38.3 m～－41.5 m）；强风化（－47.5 m～－59.5 m）；中风化花岗岩（－52.4 m～－58.9 m），勘察发现有孤石存在，在地面下51 m左右处，为中风化-微风化花岗岩。

1.2.2 气候条件

珠海市地处北回归线以南，属南亚热带海洋性季风气候。夏季 5～6 月是雨季的前汛期，从 7～10 月中旬为台风盛行期。

1.2.3 水文条件

场区内地表水主要为雨水。地下水分为上层滞水、孔隙潜水、孔隙承压水、基岩裂缝水，松散岩类孔隙潜水主要赋予于回填砂土层中，与海水连通性较好，勘察期间埋深约为 1.0 m～ 6.7 m；松散岩类孔隙承压水赋存于冲击层的中粗砂层中，是工程场区的主要含水层之一，具有一定压力水头。

1.2.4 施工条件分析

港珠澳大桥澳门口岸管理区工期极其紧张，3 a 的合理工期由于澳门特别行政区施工场地交付时间问题被迫压缩到 1 a 时间，并导致施工作业面交叉多。隧道工程周边有桥梁、道路及房建施工以及临时干道，附近场地施工荷载大，施工安全要求高，施工时间大多在雨季。基坑支护方案的确定需考虑如下条件：地质条件差，软土覆盖层厚，含水量高，基坑易失稳；临近大海，台风期海水雨水倒灌，基坑易渗水灌水；工期短，施工速度要求高；临近海洋，环保要求高；工程投资大，成本需控制；位置特殊，临近施工面多，施工场地小，荷载大。

2 监控过程要点

党中央国务院对港珠澳大桥的通车时间非常关注，在内地需 2 a～3 a 年才能竣工的隧道主体工程，要在 6 个月左右的时间内完成。工法桩支护、钢围檩安装、开挖、主体结构是四家专业分包队伍，如何整体规划确定关键线路，如何把每个重要的关键细节处理好，如何管理四家专业分包单位使他们协调有序，是项目部和内部监理首先要考虑的问题。隧道工程表面看上去类同，但由于气候环境、地理位置、设计理念、基础类型、设计荷载等的不同，实质上存在着较大的差异，如不认真对待每一个步骤、内容，看不出它们之间的巨大联系和区别，主要依靠曾经的工作经验，就很难说不发生重大的安全和质量事故。

2.1 技术先行

笔者仔细地审核施工单位报的《隧道支护、降水专项施工方案》和《隧道主体专项施工方案》，提出了如下的异议。

（1） 墙体若分两层浇筑，第一、第二块模板均会过高，这不但影响所浇筑的混凝土质量，而且与尚不能拆掉的钢支撑相冲突；若为了避让模板，强行拆卸钢支撑，就存在较大的安全风险。

（2） 圆曲段第三道支撑，用的是钢支撑，钢支撑端头与钢筋混凝土腰梁预埋钢板难以衔接，接触面积小且钢支撑端头钢板有角度和空隙，就会对钢管产生更大的弯矩。

岛上所回填的中砂层与海水连通性好，两者距离 25 m左右，深度 17 m、φ600 mm @20 m 的降水井，对浅层潜水和深层承压水效果明显。但在珠海多雨季节，在海水渗入较大的部位，降水效果很难奏效，SMW工法桩桩底的水泥和中砂层由于海水作用，上来强度的时间确定不了，在海水的作用下，桩底的中砂淘空，发生管涌现象，桩底产生松动、位移，中砂的内摩擦角（25°～33°）远小于边坡坡度 90°，在雨水或海水的作用下，中砂的粘聚力几乎为零，加上距离基坑边缘 10 m 左右，行车和作业机械的扰动，这样中砂土体容易断裂，地表沉降，桩身处在淤泥、粉质黏土、黏性土侧压力骤然加大，工法桩就有坍塌的可能，此时支撑轴力和变形控制指标不好确定，监测频率和周期也难确定。

每道支撑安装之前，基坑底部压边土预留高、宽没有精确的土质土力计算，需深化施工图纸。挖到坑底，若海水渗入量大，雨水突然超出一定量，如何快速地浇筑垫层没有列出。迅速地完成底板钢筋绑扎和混凝土浇筑，对基坑的稳定性至关重要。这些需要细化。

工法桩边缘作为墙体外侧模板，即使有泡沫板间隔，图纸用自粘聚合物改性沥青防水卷材，施工结束时拔取型钢，可能会连带扯坏卷材。这种卷材耐热性是 70℃，由于墙体外侧与工法桩只有十几厘米的间隙，侧墙钢筋绑扎前，就得在泡沫板上预铺防水卷材，在珠海夏天持续的高温天气，防水卷材搭接处可能会张开脱落。外墙混凝土抗渗等级 P8，不敢保证某个部位混凝土不产生裂纹，若外层防水卷材遭到破坏，就难保结构的耐久性；等等。

对此专项方案的审核，要求施工单位及时联系勘察、设计单位，优化专项方案，以通过专家论证。

2.2 质量控制过程的主要问题

港珠澳大桥澳门口岸工程总承建方是中交港湾集团，下面有上海建工集团、中交三航工程局、中交四航工程局、广西建工集团四个分包单位。笔者单位专门从事监理市政工程这一块，是 3 家独立法人、内部监理单位之一，均受聘于中交港湾集团，相当于总承建方下面的安全、质量、材料部。澳门特别行政区政府聘用的质量监督站是澳大工程研究及检测中心。布法兰土木工程有限公司（以下简称“FCB”）作为外部监理单位，分组监管四个分包单位。

2.2.1 SMW 工法桩作业

笔者作为市政标段内部监理的技术总负责，首先根据相关规范、文件、图纸对施工单位进行技术、管理的交底，紧密联系了现场的实际情况，随后发了一张《监理工作联系单》。要求 SMW 工法桩专业分包单位必须在三轴搅拌机钻杆上系上红布，这样便于现场监理检测钻进深度；水泥进场后，必须通知内部材料监理去现场称重确认，收取材料三证，取样复试，并留下影像资料，记录好台账；钻进过程中，要做好深度台账，内部监理要对压力表读数进行旁站，若发现压力不够，要查清楚原因，若是施工单位的主观原因，则要在检测表上写明情况，互相签认。要用比重秤抽检水灰比，防止水泥用量过少。要求隧道工区配合内部监理做好水泥浆、水泥土检测试块，做好标记送到养护室。这些问题，假若隧道工区不予重视，内部监理会发监理工作单，建议项目部按照合同和《现场管理实施细则》进行罚款。

2.2.2 钢筋混凝土支撑梁

在项目部和内部监理的有力配合下，SMW 工法桩按时完工。紧接着，开始作业压顶冠梁和钢筋混凝土支撑梁，隧道主体专业分包队伍施工这道工序。钢筋混凝土支撑梁的两个端头两边设计有加腋板，上下两排直径 25@200 mm 的三级钢筋，在钢筋混凝土支撑梁和压顶冠梁的模板上打孔预埋出约 30 cm 长，再和加腋板同规格、间距的主筋焊接，另一个方向的网片钢筋是上下直径 10@200 mm的光圆钢筋。笔者巡视工地时发现钢筋单面焊接长度只有5 cm～10 cm 不等，混凝土结合面没有凿毛（如图 1 所示）。

图 1 连接钢筋混凝土支撑与冠梁的加腋板

中交四航项目部隧道工区管理人员认为该项属于临时工程，不是永久结构，没必要按照设计图纸和规范去做。笔者认为该项涉及到重大的安全问题，要充分重视，不要轻易下结论。要求专业分包队伍对该项进行整改，报验后仍达不到规范的要求，笔者就发了一张《工作通知单》，督促连夜抢工，补焊了这 5 跨的搭接钢筋。此后，模板就切割到加腋板高度，加腋板钢筋直接锚固到两个大梁里面，既省了焊接时间，又相当于缩短了支撑的跨径（加腋板与矩形断面连在一起，受力面积增大了很多，该部位抗剪、抗扭、抗弯强度极度增大，加腋板把与之相连的矩形梁的力传到了冠梁上，像桥面上的拉索一样，剩下的矩形段承受工法桩两侧土、动荷载引起的轴力、弯矩及自重引起的剪力等）。在基坑开挖和安装钢围檩、钢管时，挖机有时从钢筋混凝土支撑上驶过，或者吊车碰到钢筋混凝土支撑，以及有时深度超挖、压边土留少、基坑长度超挖，均没有发生本段钢筋混凝土支撑出现裂缝的现象。在 8 月底，珠海遭到了几十年一遇的 14 级“天鸽”台风（阵风达到 17 级），基坑被海水完全淹没，海浪窜上堤坝，冲击着支撑，钢筋混凝土支撑仍安然无恙。

2.2.3 SMW工法桩试验检测

钢筋混凝土支撑、压顶冠梁混凝土强度上来后，此时SMW 工法桩桩身水泥也基本上到了试验的龄期，中交四航局项目部就要按照方案进行开挖。笔者要求他们按照《隧道支护专项施工方案》施工，及时做 SMW 水泥搅拌桩桩芯抽样试验，测试桩身强度是否达到设计要求的 0.8 MPa。很多人认为水泥土试块强度合格、水泥浆强度合格，桩身自然就合格；为了节约施工成本、加快施工进度，且又是临时工程，没必要做试验，而且已经得到 FCB 等领导单位的认可。笔者认为临时工程涉及到施工质量安全，规范上有要求做复检试验，JGJ 79—2002《建筑地基处理技术规范》11.4.2 第 1 和第 2 条规定，成桩 7 d 和 3 d 应该进行桩的质量检验，触探方法检验桩身的均匀性不算好，而此规范之 11.4.4 规定成桩 28 d 后要做载荷试验，钻取芯样必不可少。在水泥浆搅拌罐里取样试验的强度，未必就等于实际水土下桩身的强度。比如临时承重结构的植筋，国家规范里有要求做抗拉拔试验，临时脚手架工程的扣件、钢管要做进场复试，临时土钉墙的土钉要做抗拉拔试验。SMW工法桩支护结构虽属临时工程，但性质跟其他几类一样。《隧道支护专家论证方案》里也强调该项要做第三方试验检测。中交四航局项目部继续下道工序，笔者就发了一张《监理工作通知单》，并上报了项目部，项目部支持笔者的工作。中交四航局项目部约定第三方有桩检资质的单位做该项试验，笔者去现场随机选取了有代表性的试验点，严格按照桩深、地层土质、与海距离远近距离选点。28 d后的水泥土，在与海连通的位置，水泥土的颜色很深，但没有多大的强度，像淤泥一样柔软。在空气中晾晒 1 d～3 d，水泥土的强度才能上来，起到止水帷幕的效果。鉴于这种情况，中交四航局项目部赶快请示项目部，向设计说明了情况，设计把基坑较深段（这里是曲线段，整段隧道土质基本一样）由钢管支撑改为钢筋混凝土支撑，刚度大大增强、平面布置也灵活，施工工艺与第一道钢筋混凝土支撑基本相同，笔者也就没有要求中交四航局项目部再次去请专家进行论证。随之的基坑开挖所留压边土、开挖深度、钢支撑安装停留时间、坑底渗水抽取、基坑监测的频率、每段底板最终完成混凝土浇筑时间等等，都严格按照方案进行。时常要考虑土质土力学、结构力学的相关知识，个别时候要验算一番，不能有稍微大一些的偏差，以确保隧道的质量和安全。

2.2.4 主体钢筋混凝土工程

隧道底板下面设计有 PHC 高强预应力管桩，桩底压在海底岩石上，自桩头下空芯 5 m 插有钢筋，浇筑混凝土，外露钢筋如同钻孔灌注桩一样锚固在底板钢筋里。笔者认为管桩空芯部分，从桩头到桩底插 1 根直径 32 mm 或几根25 mm 的三级钢筋（假设，未经过计算），弯折后用混凝土填充，工程量虽不大，但却大大提高了 PHC 管桩的抗压和抗折强度，防水效果也相应提高了不少。桩身根据现场土质和桩身长度，一个桩身断面周围带几把 “刀”状的棱角，在土体里起抗倾覆作用。隧道底板钢筋混凝土如若强度足够，是否可以拉大桩的间距，这是科研、设计单位考虑的问题，因为抢工期，就不增加额外的工程量，只是提出了该问题，设计单位的意思是桩身的承载力足够。

隧道主体工程的质量通病是车丝后，钢筋端部没有打磨平，影响丝扣的有效长度；没有把墙体施工缝表面的浮浆全部凿除以露出石子，只是凿了 30% 左右的小浅坑；勾筋未钩在最外侧水平筋上，钩的平直段长度不够；墙端水平筋遇到暗柱时，没有从柱子钢筋里穿过，且锚固长度不够的部分，没打弯钩；底板顶板之间的弯起钢筋有的向上弯折角度不够，贴在底板下部钢筋上，造成大体积混凝土里面没有钢筋，有的摆放位置不对（如同房建的主次梁交接处），末端弯钩该在墙体主筋里面却在外面从而影响保护层的厚度，有的弯折起始点不对或长度不够（如同预应力钢绞线）；底板钢筋上下部分的附加钢筋，在 PHC 桩头钢筋锚固到底板钢筋区域，上下没有勾筋；墙体钢筋垂直度差，有的钢筋间距过大，有的排距过大；底板主筋贴在 PHC 桩端头混凝土上，没有保护层；底板勾筋在底部钢筋上由于保护层原因，勾的角度不够大；有的水平或竖向主筋在端头长度不够，像钻孔灌注桩的钢筋笼底部个别钢筋的长度不够一样；浇筑混凝土时，混凝土的和易性较差但不退料，反而往里加水；遇到下雨不及时停止浇筑混凝土，并留好施工缝；模板穿墙螺栓内外侧点焊在墙体主筋上，笔者要求电焊在墙体内外侧钢筋网片上等等。这些问题，都在笔者主抓隧道工作时，通过会议、监理工作单的形式得到了解决。

施工单位有的时候不注意报验，比如传力件混凝土浇筑，以为这些是细小工序，没有必要。笔者要他们在隧道微信工作群里报验每一道应该报验的工序，项目部的两位负责隧道工程师也在群里，FCB 主管隧道的工程师也在群里，这样便于两者质量抽检。若说口头通知笔者验收，而笔者并不知道，就自行封闭，则有清楚而充足的证据，足以处理施工单位。

2.3 安全监管

隧道支护和主体施工，是容易发生安全事故的单位工程之一，且一旦发生，往往是严重的事故，最常见的是支护坍塌，把施工人员像“包饺子”一样困死在里面，往往来不及抢救。基坑工程有“结构失稳”“整体滑动失稳”“隆起失稳”“管涌失稳”及承压水造成的“底鼓失稳”等几种失稳状态（如图 2、3 所示）。

图 2 几种常见的基坑失稳状态

图 3 几种常见的基坑失稳状态

（1） 由于土方、钢支撑、主体施工是三家分包队伍，交叉作业，中交四航局项目部须协调好三者的关系，否则往往造成矛盾。土方作业为了节省机械台班，有的跨段开挖得超长超深，钢支撑队伍安装钢围檩的难度相应加大，工人得借助梯子，才能够得着去焊接钢板牛腿，不但影响进度，而且隧道开挖后，暴露的时间过长，假如暴雨时间长，砂土质量陡然加大，有时水泥土帷幕会被冲垮，海水也直接流入到基坑内，基坑排水又需要时间。好在型钢埋入较深，假若相反，或者桩底在砂土或其他较差的土质，或者水泥土不均匀，止水帷幕易遭受破坏，直接作用在SMW 工法桩上的土压力因土层断裂而陡然加大，发生图 2（b）状态的滑裂现象。此时若型钢底下发生管涌现象，在上下两个力的合力作用下，就更容易发生基坑坍塌。压边土未按照《基坑专家论证方案》里的高度、宽度留取，开挖队伍解释说，因为基坑里有 PHC 管桩的影响，要在之间放下挖机铲斗，不得不多挖取砂土，且两边砂土难免往下滑，加上 PHC 桩头需要挖长一些，便于凿断，挖机在坑底需要足够的空间作业。笔者直接联系了项目部隧道组，召开专题会议。笔者在会上反驳：这是贵单位的施工工艺问题，专项方案上说用两台长臂挖机在顶层坑边挖土，而实际却用 1 台长臂在基坑冠梁上，1 台短臂挖机在坑内。PHC桩头也是施工工艺的问题，可以用先进的设备切割。这些都不是违反开挖方案的理由。最后，会议决议，严格按照开挖方案进行施工，再进一台长臂挖机，开挖深度和长度不能出格，尤其是下暴雨的天气，要给钢管支撑作业足够好的施工平台。

（2） 有一段第二道钢支撑安装好之后，开挖第三段，第三段都快开挖结束，深达 7 m 的基坑没有安装 1 道钢支撑，相邻的拉森钢板桩都开始变形，有的地方开始渗水。笔者及时向项目部汇报，与中交四航局项目部主管隧道的副经理一起到现场开了工地会议，项目部按照《现场管理细则》，对中交四航局项目部进行了罚款。

（3） 为了节省施工成本，方案报的是 50 t 的吊车，中交四航局项目部用的是 25 t。在天气晴朗时，可以吊起最多 4.5 t 重的钢管，但在阴雨天气时，钢管会打滑，钢丝绳从中间滑到上端，钢管由横变为竖，砸向钢围檩，要是笔者不通知作业工人及时躲开，也许会造成人员伤亡事故。这个事情，笔者在项目部、内部监理、中交四航局项目部群里发了 2 次图片，项目部领导责令中交四航局项目部必须使用 50 t 吊车，否则重罚。比较了罚款与节省成本，中交四航局项目部果断地采用了 50 t 吊车。

（4） 笔者与设计沟通，向项目部、中交四航局项目部说明情况，各项目部也非常配合，及时开挖，用数台大型抽水泵排基坑明水，基坑底部有淤泥的部位完全挖除，回填碎石。基底承载力合格后，就赶快浇筑混凝土垫层，迅速施工底板钢筋，最熟练的工人人数达到饱和，技术人员也昼夜轮班坚守工地。设计标号 C55 的底板、墙体混凝土，实际用了 C60 标号，几天时间，混凝土强度就上来了强度，压一组同条件试块，或打打回弹，就知道是否可以拆上边钢支撑。为了基坑稳定性，隔一个底板垫层跳做一道底板钢筋混凝土，而跳做底板，发生了三次在旁边底板钢筋绑扎时，底板上一小段侧墙水流冲开水泥土，对墙体防水施工妨碍较大，用特殊混凝土堵住水流洞口，在背后注浆从而堵住。

（5） 为了钢支撑的周转，施工方有时早拆钢管，连带上面的问题，笔者在过程控制中发了《监理工作通知单》，绝对不去承担意想不到的风险，其中一张内容如表 1所示。

表 1 监理工作通知单

（6） 道路与隧道交叉，在隧道顶上通车，该段顶板需要在隧道墙身内搭设满堂脚手架，方案经过了专家论证。脚手架经过 8 月底台风和海浪的冲击，损坏的部分重新架立和进行扭力测试，靠近墙体的两端均顶在墙上，并且植筋连接。大梁下加密的部分脚手架，特别强调要施工单位加了水平、竖向剪刀撑。

2.4 进度控制

隧道支护、主体施工的三家作业队伍，协调起来非常麻烦。线路较长，流水作业施工中，自然互相抵触的时候就多。笔者要求施工单位根据总工期编制施工进度图，每月完成多少工作量，每周报工作计划。每道工序计划开始时间、实际开始时间、原定工期，实际完成时间减去实际开始时间，就是实际所用工期，比较原定工期，若天数增多，就得分析原因，分析是哪方面的原因，然后责令施工单位去加强或整改。哪家分包若耽搁别的分包单位正常施工，就建议项目部对中交四航局项目部进行罚款，写清楚原因，使得中交四航局项目部转罚分包单位，动用经济手段，按时保质保量完成工作任务。

3 结 语

安全生产第一，这个是首当其冲的。技术要先行，所谓“高瞻远瞩、运筹帷幄”，看透全部图纸，尽量做到“胸有成竹”。然后要抓质量工作，没有质量，造成返工，就没有进度可言。抓安全、质量工作的同时，也要根据现场实际情况，抓好进度工作，人员数量、种类要调配合理，现场技术、施工管理人员要得力，只会逢迎拍马、工作态度不认真或业务能力不强的，要及时调离隧道工区。对重要的工序和重点部位，监理和施工人员要提前沟通，不要等施工过半、完成时，监理才提出问题，那就为时已晚。监理要经常巡视重要工序的施工，做好过程控制，对施工过程中违反设计图纸、规范要求、行业标准的质量问题，要及时发现并根据图纸、规范、现场情况而责令整改。在保证原则的前提下，灵活处理一些质量问题，同时要时刻保持细心和敏锐。