深基坑工程监理控制要点分析
2021-03-30周越明
周越明
(上海容基工程项目管理有限公司,上海 200023)
0 引言
随着建筑行业的发展,越来越多的新建工程不但面临高层、超高层、深基坑等自身工艺难点,其周边环境情况也越来越复杂。基础结构施工阶段是整个工程的核心阶段,深基坑施工管理的成效决定整个工程的成败。目前,总承包施工单位对深基坑施工阶段的重视程度已得到提高,但由于总承包单位受限于自身角色和实践经验,其对深基坑的管理更多着重于土方开挖和基础结构施工阶段,围护、桩基和降水施工阶段的管理主要还是依靠专业分包。
然而,整个深基坑的施工管控风险不仅存在于土方开挖和基础结构施工阶段,围护、桩基和降水的施工质量早已为基坑施工奠定基础。同时,围护、桩基和降水施工也存在很多重大危险源,深基坑工程如果发生事故,不仅会延误工期,还会造成人员伤亡和财产损失。
深基坑施工阶段监理过程中,监理工程师作为业主委托公正的第三方,肩负着不可推脱的责任。其重点应做好事前图纸会审、方案审查、事中过程质量监控,更应做好事后质量处理监管。针对特定深基坑工程的特点设置质量控制点,锁定监理目标并跟踪监管,以便及时发现并解决问题。
1 项目概况
上海交通大学医学院附属仁济医院肝脏泌尿外科临床诊疗中心项目位于仁济医院东院,新建一栋13 层集门诊、医技、住院于一体的肝脏泌尿外科诊疗中心。项目主体部分为一栋13 层带5 层裙房的主楼和一栋无地下室的5 层附楼。主楼结构高度56.4m、其裙房主屋面结构高度24.4m,附楼结构高度23.2m。地下部分为三层、局部二层,总建筑面积50658m2。
本工程基坑面积约5412m2,周长超过600m;地下三层,开挖深度17.10m/12.80m 等。主楼的基础形为桩基+平板式筏形基础;附楼无地下室,基础为柱下独立承台,桩型主附楼一致。主楼基坑为三层地下区域作为一个大基坑(一区),基坑呈长方形,南北向长约68.3m,东西向宽约55m,基坑面积约3855m2,挖深约17.10m;临近地铁的局部地下两层区域作为一个小基坑(二区),呈长方形,南北向宽约13.7m,东西向长约55m,基坑面积约754m2,挖深约12.80m。一区和二区基坑当中设置分隔墙。围护支撑体系采用地下连续墙加混凝土支撑(二区局部钢支撑),止水体系采用三轴搅拌桩槽壁加固,加固体系一区采用三轴搅拌桩裙边加固,二区基坑抽条加固加满堂加固。
2 深基坑工程施工重难点分析
2.1 基坑面积大,埋深深
本工程基坑面积约5464m2,周长超过600m;地下三层,局部两层,开挖深度17.10m/12.80m 等。总土方量超过8 万m3。
2.2 周边环境较复杂
本工程位于仁济医院东院中部,场地西侧为外科大楼,距离基坑(围护内侧)最近约4.6m;场地南侧教学宿舍楼,距离基坑(围护内侧)最近约11m;场地东侧为内科病房楼,距离基坑(围护内侧)最近约4.8m;场地北侧为医疗辅助用房及浦建路,主楼建筑外轮廓线与地铁区间隧道结构外边线最小净距约13.38m,裙楼与地铁区间隧道结构外边线最小净距约9.2m,基坑边线平行地铁延长距离约55m。
2.3 地质水文条件相对较差
本工程基坑内浅层含粉质粘土层和淤泥质黏土层,呈饱和、流塑状态,是上海地区最为软弱的土层,也是对基坑围护体变形、内力增大最不利的两个土层。此外,本场地自然地面以下深度约30m 的第⑦层承压水层,⑦⑨层承压水连通,设计方案采用悬挂式止水,存在坑底突涌和失稳破坏的可能。
2.4 安全文明要求高
在本工程施工同时,周边内科病房楼、外科大楼、教学宿舍楼等都需要维持正常运营。施工过程中可能接触到的人群既有前来就诊的患者、家属,也有院方的医生,必须解决好防扰民及各类安防问题。
由于施工区域位于施工中间位置,施工人员势必要与医院正常工作的人员一并经医院的出入口进出,同样施工车辆(土方车、混凝土搅拌车等)与医院车辆的进出上也会出现这类情况,必须与院方协调好此类问题。由于医院区内还有较多非施工区域,因此在施工过程中,必须做好对非施工区域内绿化、设备等物品的保护。
3 深基坑工程监理工作要点分析
3.1 施工单位管理人员水平审查
基坑工程施工主要风险来自于不确定因素多,现场管理人员的技术能力、施工经验和管理水平对基坑工程的质量、安全起关键性作用。因此,监理单位应在设计方案确定后,依据工艺、工序的特征重点审查施工单位项目经理和主要管理人员的履历和施工经验。
监理单位应协助业主查总承包单位及其选定的专业队伍,对施工单位主要管理人员进行面试,选择社会信誉好、施工经验丰富、技术力量强的总承包单位、专业分包队伍。施工单位进场后,进一步审查施工单位人员落实情况,谨防合同签订后实施过程中出现层层转包。
3.2 加强设计基础资料的审查
监理资料审查不能局限于基坑施工方案是否专家论证、是否评审通过等程序性问题,还需从源头出发,了解场地地质条件、水文条件,设计方案意图,施工方案是否合理,是否考虑本工程特殊情况,是否具有针对措施等。设计基础资料审查主要清单如下:
地勘单位的岩土工程、水文地质勘察报告。
场地周边环境设计、归档资料:包括基坑30m 范围内地下管线(雨污水、上水、煤气、消防、医用气体等)、邻近道路、邻近建(构)筑物平面位置、埋深及基础形式,房屋检测报告,临近隧道结构的设计情况、目前状况等。
设计方案,如:围护系统、止水系统、支撑系统设计方案,桩基结构设计方案,基础结构设计方案等。
总包单位基坑专项施工评审方案,着重关注重点工艺的施工方法、施工部署、各阶段场地平面布置、施工进度安排、劳动力计划、材料管理、资料管理流程等。
3.3 施工组织设计方案审查
施工组织设计方案是工程施工准备阶段的第一本方案,也是整个工程最重要的方案,其衍生出的专项方案有:基坑专项施工方案、地下连续墙专项施工方案、降水专项施工方案、塔吊基础专项施工方案、土方开挖和支撑专项施工方案、拆撑专项施工方案、基础结构专项施工方案等,决定了整个基坑施工阶段的走向。
然而,现在项目上有很多施工单位在编制施工组织设计时,往往依据本工程施工工艺种类,照搬各类工艺的通用方案模板,不作任何修改,有些方案还出现施工单位名称、项目名称、人员名称错误等低级问题,既不考虑现场实际情况,也不考虑本工程特点难点,整个方案针对性不强、似是而非、未能起到实质性指导工程施工的作用。
因此,项目监理机构应严格执行监理规范的要求,要求施工单位按程序逐级审批施工组织设计,专业监理工程师对报审的方案认真审核并提出科学合理的意见,总监审批合格后方能施工。特别是针对本工程可预见性的或长期施工监管经验中总结的容易出现问题的重难点,要求施工单位必须出具针对措施和应急预案,确保整个方案的适用性和可实施性。注重程序性是一种有效的管理手段,能有效提高施工单位的重视程度。
3.4 基坑止水体系、降水监理监管要点
基坑降水施工是深基坑工程的核心阶段之一,预降水试验、降水过程管理、回灌一体化管理、应急处理措施等对施工单位能力要求很高。潜水的降水效果直接决定后续土方开挖工况的顺利程度,间接决定支撑的形成速度,从而影响整个围护体系的安全性和稳定性。承压水的降水效果直接决定本工程是否出现坑底突涌、失稳破坏等重大基坑风险。另外,降水工况对整体项目周边环境也存在重大影响。
基坑降水虽然经济体量不大,但能直观反映围护施工阶段止水体系的施工质量,也能直接决定深基坑开挖后的顺利程度。本工程周边建筑距离基坑边线很近,基坑北侧还存在现状较差的地铁隧道结构。另外,本工程⑦⑨层承压水连通,采用悬挂式止水,承压水只能控制不能截断。故本工程监理需重点监管止水体系施工质量和降水工程的施工状态。
本工程止水帷幕采用三轴搅拌桩,潜水降水采用疏干井,承压水降水采用真空深井,监理监管项如下:
三轴搅拌桩施工质量应重点关注水泥掺量、搭接长度和成桩速度。三轴搅拌桩施工过程中应注重对泥浆后台的监管,落实旁站管理,严格监控泥浆后台的水灰比及泵流速,确保水泥掺量。搅拌桩的成桩速度对施工质量及周边环境影响较大,本工程应根据土体扰动试验结果实施,保证桩体搅拌均匀,桩长达到设计深度,避免桩头出现空搅,如遇到地下不明障碍物影响施工的情况,应及时与设计沟通补救措施。
严控对施工工程施工可能出现破坏止水体系的情况,如:支护结构上开口运土、坑边违规堆载、重车行驶等。
做好预降水生产性试验和回灌性能试验,降水过程中按需降水,严禁超降。确保降水过程中的连续供电、设双电源自动切换,以及必要时应急状态下的抽灌一体化运行。
3.5 土方开挖与支撑监理要点
本工程临近地铁隧道,基坑施工要求很高。土方开挖与支撑施工必须流水搭接进行,确保土方开挖后尽快形成支撑,保证围护结构体系的稳定,监理监管项如下:
基坑的开挖必须严格按照经审批的施工组织设计方案进行。
信息化施工是基坑监控的主要技术手段,基坑开挖前应落实周边环境监测点及隧道结构监测点布置及初始值测量,审批并落实监测方案实施。
细化基坑开挖分块、工作量、施工进度、土方开挖的施工线路、土方车辆、运输路线、弃土场地等,备齐必要的抢险用的设备、材料、人员。
在土方开挖过程中,要求施工单位应严格按施工方案中的施工程序及施工参数施工。施工参数主要是土方的开挖深度、分块的平面尺寸、分块先后的施工顺序、出土的时限、支撑流水搭接工况等定量施工管理指标。
开挖过程中的应急处理管理:定时检查降水设备运行情况、开挖后围护体的稳定性、环境监测情况、隧道结构监测情况、按应急管理要求启动应急程序。
3.6 基坑变形监测监理要点
审查环境监测方案和隧道结构监测方案:包括测点布控情况,测量设备使用情况、保养情况和精度控制情况,基坑施工阶段变形监测的观测时间、周期、资料报送流程等。监测方案应经过基坑围护设计单位的审核与确认,因主楼基坑安全等级为一级,则监测方案还应与基坑施工方案一起报送专家评审。
审查基准点、变形观测点的数量和位置是否全面反映建筑物的沉降情况,布设是否符合图纸及规范要求。观测点应便于观测且能够长期保存,若受到破坏应及时出具补救方案。
在基坑施工监理过程中要求第三方重点监测:周边地下管线垂直及水平位移、坑外地表沉降、坑顶及围护体压顶垂直及水平位移、围护体深层水平位移(桩身测斜)、坑外深层土体水平位移、基坑外地下水位观测、坑底回弹。
每次的监测成果报告应提交总包、围护设计方和监理方、业主方,要求监测方派人参加每周工地例会,除了平时提交检测日报外,还应在会上汇报一周的监测总结,分析基坑施工对周边环境的影响,从而确保安全施工。
监督第三方是否按方案要求的频率和点位进行测量,审核其提交的监测成果报告及数据,看是否有偷懒造假现象、该报警未报警等问题。
如遇连续恶劣天气不能用仪器观测,则要求测量人员会同总包和监理的安全员加强对基坑周边进行巡视。监测工作应该从桩基工程开始一直到地下室外侧回填土完成才能结束。
3.7 深基坑应急抢险监理要点
深基坑工程在整个项目占比较大,施工周期长、参建人员多且投资较大,其施工过程可能受各式各样的不可预见因素影响,各类应急状况处理难度大、风险高,这就要求必须做好应急预案的准备。
深基坑施工过程中比较常见的突发事件有:坑底管涌、流砂;围护结构局部出现成因不明的破坏如裂缝、沉降等;连续多日狂风暴雨等异常气象延长基坑暴露时间;相邻工地的施工影响如超额降水、打桩挤土效应、土方开挖后支护不及时等;不明地下障碍物影响基坑支护结构或止水帷幕的施工等。
突发状况发生后,应及时启动应急预案程序,通报业主并会同设计、勘察、施工等相关单位商讨解决问题的办法。
4 结论
深基坑施工阶段是工程最重要的施工阶段,其施工周期在工程总工期中的比重较大,其施工工艺、工序繁多、工况复杂,整个施工阶段是一个循序渐进的过程,不可能一蹴而就。深基坑施工过程中,施工监理人员要监督施工单位按程序施工,加强程序意识,程序性问题的红线不可越界。现本工程已顺利完工,并争创上海市白玉兰奖、国家优质工程奖。在基坑工程中做到先设计后施工、先有方案后施工,边施工边监测,不能容忍施工单位为了工期目标、成本目标而违反科学地盲目、野蛮施工。
另外,针对不同的工况、不同的阶段,监理单位不仅要管控过程质量,还须做好事前方案监管工作,统筹整体施工部署,细化监管目标,着重施工准备阶段和各工况工序施工阶段初期的监理监管工作,实现有力地控制整个深基坑施工过程,保证深基坑工程安全、按时、保质保量地完成。