地下岛式车站深基坑施工监理安全风险控制
关键词： 深基坑,监理要点,风险识别,对应措施,风险管控及预控能力
0 前言
随着城市化的进程发展人口规模的扩大，工作、生活的节奏加快，舒适、快捷的轨道交道倍受人们喜爱。地下交通到达一方，带动一片经济发展市场繁荣，社会效益较大。当地下轨道交通工程穿越既有街区、闹市中心，因地质结构复杂多变，建筑物密集，原建筑物地基基础标准低，相关资料缺失不全或反映与实际情况不符。基坑变形、渗漏、地层扰动、地基失稳，易造成基坑周边地面路面塌陷、建筑(构)物开裂，一旦发生群众反响大，施工受阻，社会矛盾易激化。因此监理在深基坑施工中安全质量风险控制，在参建各方中具有不可替代的作用。笔者就南京地铁十号线凤凰大街站地下岛式车站深基坑施工中，监理安全风险控制的心得体会、经验总结的点滴与大家分享、探讨(不含日常安全文明生产管理)。
1 工程概况
1.1 车站工程概况
凤凰大街站位于浦口区珠江镇中心地段文德路下方，车站沿文德路东西向设置在文德路与凤凰大街交叉路口，呈一字型布置， 车站起点里程为右CK20+83.200，终点里程为右CK20+282.205，站台中心里程为右CK20+161.000;车站长度199.6m，标准段宽19.8m，端头井段宽24m，顶板覆土3.0m，基坑深17～18m。
本车站为地下两层岛式车站。地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站总建筑面积10675㎡。车站设风亭2组和出入口3个。
主体围护结构采用800mm厚地下连续墙+1道钢筋混凝土支撑、3道钢支撑加1道换撑围护体系，接头型式为H型钢接头，墙深21.08～21.52m，墙趾进入K2P-3中风化基岩层3.5m。地下连续墙砼灌注量为8172m³，明挖顺作法、局部纵向半铺盖法施工;附属结构采用Φ1000mmA、B钻孔咬合桩围护结构，咬合厚度250mm，插入基坑底部下为6m左右，钻孔咬合桩砼灌注量为6782m³，明挖法施工。详见凤凰大街站标准段断面示意图。车站两端区间均采用盾构法施工，盾构机在本站过站。
1.2 工程地质
凤凰大街站所属长江高漫滩地貌。主要土层为①-1杂填土、①-2-2素填土、①-3淤泥、②-1b2-3粉质粘土、②-2b4淤泥质粉质粘土～粉质粘土、4-3b1-2粉质粘土、4-4e-2粉质粘土混卵砾石、K2P-2强风化粉砂质泥岩、K2P-3中风化泥质粉砂岩、泥质粉砂岩等。车站底板位于中风化泥质粉砂岩中，局部位于强风化泥质粉砂岩中。
凤凰大街站整体场地地势较平坦，地面标高10.0～10.3米之间，相对高差0.3米。地表除0.70～4.60m厚的填土外，组成物基本为第四系全新统的淤泥质粉质粘土~泥质粉砂岩、泥岩、粉砂岩。地质情况详见凤凰大街站地质纵断面示意图。
1.3 周边环境
凤凰大街站位于浦口区珠江镇中心地段，周边环境较为复杂，建筑(构)物较为密集，车站主体周边主要建筑有：东南角为6层浦口区卫生监督所商业办公楼、相邻6层商业住宅楼、南侧为6层浦口文化大楼(商业办公楼)、西南角为浦口区拆迁办公楼;车站北侧自西向东分别为5层时光眼镜商店商业住宅楼、8层中国银行浦口支行营业办公大楼、7层恒盛服饰商厦大楼、7层馨雅宾馆商业住宅楼等建筑(构)物分布在车站主体周边。
1.4 地下管线情况
东西向文德路与南北向凤凰大街地下管线纵横交错、分布复杂，相关资料提供：有Φ200塑料天然气管道1条、给水管道2条(其中Φ300混凝土给水管道1条)、雨水排污管道3条(改道合并为Φ1000混凝土雨水管道1条)。10KV高压电缆1条、通讯电缆18条、有线电缆1条、照明电缆10条及一些情况不明管线。
2 风险控制的重点与难点
车站所处文德路是浦口区珠江镇商业中心地段，行人交通车流量大，地下管线复杂，施工干扰大，周围办公、商场商铺、住宅建筑物密集，距离基坑较近。均是安全风险控制的重点保护对象，基坑顺开明挖是本工程的难点。
3 风险识别与控制及应对措施
综合分析车站所处场地工程地质条件、水文地质条件、周边环境，基坑围护设计、基坑支护结构形式，施工时间跨度等多方面的特性。监理凤凰大街站地下岛式车站深基坑施工安全风险控制因素，可以从以下几个方面确定：
3.1 监理监管行为风险
监理风险的识别主要包括：对施工单位的施工行为、质量、风险控制要求执行情况等监督不力;未重视施工过程中出现的与设计要求不一致的情况(如堆载、地下水位、施工工况、工序安排等)，听之任之;未重视揭示的岩土层条件与原勘察报告不符合的情况，仍按原设计要求施工;监理人员专业技能不熟练，未能发现本应该发现的问题或隐患。任何监管行为的风险均可能导致基坑及周边环境甚至人的生命安全隐患发生。
监理监管的风险预控措施：
1、严格按照相关规范、设计文件、施工组织设计要求进行现场监管，发现安全隐患，及时采取相应措施有效控制。严把施工组织设计方案的审查关，着重审查：1)是否有针对性;2)质量保证措施是否落实;3)安全保证措施是否落实等。确保施工组织设计方案符合设计图纸、相关规范、文件要求。
2、若发现施工现场与设计要求不符或风险控制执行情况不符要求，应立即予以制止并反馈业主、有关职能部门进行督促，以便时采取相应的措施。
施工现场条件与设计前提条件不一致时，应及时反馈设计(如超载情况、施工工况要求等问题)提出相应的处理措施。责令整改，整改合格后方可进行下道工序施工。
3、如基坑开挖过程中发现与地质报告显示不符土质条件，应及时反馈设计进行校核，如复核结果不影响基坑支护结构及周边环境的安全稳定，则可继续施工;如复核结果不利于基坑稳定，则应采取适当加固措施后方可继续施工，但加固方案需经设计相关部门同意认可是继续施工的前提。
4、加强专业技能的学习与培训，不断地积累、总结经验教训，增强监管质量安全隐患的辨识能力。
3.2 勘探风险
勘探风险的识别主要包括：勘探孔(点)布置间距大;岩土物理力学分析评价可能出现的偏差;未查明风化岩和残积土的性质及分布范围的风险。
在第58幅地连墙成槽施工深至17.6米时，成槽机开槽作业遇到困难，每小时进尺不到200mm，并同时出现抓斗作业侧向向左偏移倾斜，后改用冲击钻机为十字钻头，锤头重量为3.5吨，冲程1～3米，施工作业时还是出现落锤侧向向左偏移倾斜，超过规范标准、设计要求。
监理结合地质报告等综合分析：施工机械工作效率降低，已进入K2P-3中风化粉砂质泥岩，强度达12MPa;垂直度出现偏差，岩层软硬不均。是偶遇地下岩石，属未查明风化岩和残积土的性质及分布范围的风险。
单独采用BG60成槽机械已不能满足地层开挖施工要求。监理根据多年施工经验判断，即是进行补勘探也是收効甚微。处理方法：选用液压加力定位旋挖机辅助成槽机作业，为成槽机开槽作业引孔定位，两孔距离等于成槽机抓斗幅宽，实施后成槽速度成倍提高，超声波探测检查地连墙的侧向垂直度符合规范标准、设计要求。保证了因地下障碍物勘探无法准确探明的情况下，使成槽的施工难题、施工质量及施工进度的问题得到顺利解决。事后土方开挖到相应位置范围也出现了多块整块岩石呈不均匀分布，也证明当时的经验判断。形式种00个硬路面清
3.3 设计风险
设计风险的识别主要包括：地下连续墙嵌固深度不足的风险;基坑开挖条件下的环境分析不足的风险等。
如基坑开挖条件下环境分析不足的风险 由于车站基坑端头宽24米大于标准段宽19.8米，基坑施工放线，发现基坑东头端头井地下连续墙南外侧距浦口区卫生监督所商业办公楼外墙装饰面仅为1.4米距离，为缓解街面交通压力、商场商铺能够正常营业，设计采用局部纵向半铺盖法施工设计。但未对基坑开挖条件下的浦口区卫生监督所商业办公楼等重点建筑物的变形进行分析。使得设计方案实施过程中周边建筑物的变形情况具有不确定性，可能会引起建筑物的较大变形、开裂，影响正常使用。
拟定的风险预控措施 监理将上述情况及时通过建设单位反馈给设计单位，建议补充基坑开挖条件下的环境分析，并根据分析结果，明确围护结构的刚度等设计是否需作相应调整。设计院采纳了监理建议，将围护结构的刚度设计重新作出相应调整补充，在基坑东端南侧21～28轴之间纵向增加一道长47.1米800×1300连接梁，梁下采用7根高18米600×600格构柱(基坑中)+Φ1000砼灌注桩(嵌入基坑垫层以下10米)均布支撑，地面局部采用纵向半铺盖法施工设计，加强基坑端头井围护结构的稳定性。
风险应对措施
1、如发生建筑(构)物变化速率及累计报警值双报警，而采取相应措施后仍无法控制变形继续发展，应根据具体情况采取地基加固措施;
2、对建筑(构)物采取加固措施过程中应尽量减少对建筑(构)物地基土的扰动，同时加固期间应加强对建筑(构)物的监控，以便及时调整施工工艺。
此设计方案的调整实施，相应措施使基坑端头井围护结构的钢度及稳定性得到加强，使得距离基坑东端南侧仅为1.4～2米的浦口区卫生监督所6层商业办公楼、相邻6层商业住宅楼施工安全隐患得到消除，取得了车站深基坑安全风险控制的显著效果。
3.4 施工风险的监管
施工风险的识别主要包括：地下连续墙止水可靠性不足的风险、内支撑体系失稳的风险、土方开挖不当的风险等。
一、地下连续墙止水可靠性不足的渗漏风险 因地下连续墙施工质量控制不当，诱发导致的潜在后果如：
1、地下连续墙施工接缝H型钢槽壁刷壁不净，可能造成两幅墙之间夹有泥岩，产生接缝质量较差或底部产生裤衩，基坑开挖后接头处出现渗漏现象;
2、砼浇筑时防绕流措施不完善，出现砼超灌或砼超灌量较大，使H型钢在砼浇筑时承受较大侧向压力，发生弯曲变形甚至焊接、接头断裂事故，影响后行幅地连墙施工、钢筋笼置放及墙体的整体强度;
3、地下连续墙接缝处止水失效，基坑开挖后将产生渗水现象。
拟定的风险预控措施：
1、加强刷壁质量控制，做好刷壁质量检查。必须将H型钢槽壁上的泥巴刷净，刷壁器铁刷上没有泥为止，且刷壁深度必须控制到位，以确保相邻幅地下连续墙砼灌注紧密结合;
2、认真审查批准施工组织设计中相关防绕流措施，建议采用砂袋回填或接头箱措施。采用砂袋回填时，砂袋需填至地连墙顶部并确保其密实度后方可灌注砼;加强H型钢接头及H型钢与钢筋笼焊接质量的缺陷检查;焊接材料的选型等控制;
3、加强地下连续墙施工质量监管与控制，对存在质量缺陷的槽段进行梳理，要求施工单位编制补强方案，监督指导实施。
拟定的风险应对措施：
1、在土方开挖前，须进行预降水施工，并观察、测量坑外观察井水位的变化，以判断围护结构是否有明显漏水现象，预降水时若发现坑外观察井水位明显降低，需在地下连续墙外相应的位置，采用高压旋喷桩施工作业堵漏。
2、在土方开挖中，如出现地下连续墙渗水情况时，可根据渗水量的多少、浑浊程度决定，采取堵、引相结合的方法进行处理。比较大的渗水处采取掏槽后埋设软管引流，比较小的渗漏处用化学灌浆法进行堵漏，等相应方式封堵坑内渗漏点。
二、土方开挖不当的风险 在长199.6米×宽19.8米长条形基坑开挖施工中，保证纵向坡比稳定性是至关重要的，一旦发生坡比坍塌，就可能冲撞横向钢支撑并导致围护墙失稳，酿成灾害性的事故。风险诱发导致的潜在后果：
1、土方开挖与支撑体系施工先后顺序控制未按设计控制工况要求进行，并出现超挖现象;由于施工工况与设计工况不符，使基坑支护结构体系受力状况发生变化，引起支撑产生应力集中、支撑体系失稳、基坑支护结构变形较大，危及环境保护等问题;
2、土方开挖时挖土机械对支护结构(如地下连续墙、钢支撑、立柱等)的保护不到位，使支撑体系或支护结构受到碰撞发生失稳、破坏等现象，影响基坑稳定、造成人员伤亡;
3、土方开挖过程中，基坑内临时坡比控制不合理，未针对软土及粉质粘土等不同土质情况区别处理。不重视内侧临时坡比的稳定性，易引起开挖机械倾覆、人员伤亡等事故;
4、基坑开挖到底标高后，土建施工(垫层、底板、主体)未能及时跟进，使基坑暴露时间较长，强风化岩遇水易软化强度降低。时间效应引发的变形累计值及影响范围的扩大，基坑处于不稳定状态;
5、坑边施工荷载超出设计要求范围，可造成围护结构侧压力增大、大变形及局部应力集中现象，危及基坑及周边环境安全。
拟定的风险预控措施：
1、加强对施工现场监督管理，严格按照经专家评审通过的土方开挖专项方案，作为约束施工单位的行为进行实施，并提出相应的惩处措施;严格按照设计要求工况架设钢支撑，基坑开挖至支撑设计中心标高以下0.5m 时必须停止开挖，及时架设钢支撑。杜绝先挖后撑，将土方开挖所产生的变形控制在可接受的范围内;
2、监督施工现场严格执行施工机械安全操作规程，避免在土方开挖过程中对格构柱、已架设的钢支撑等成品结构产生干扰作用;
3、根据每层开挖土层的工程地质条件，设定临时坑内放坡坡比(建议：软土为1：3，粉质粘土为1：1.5)，控制分层厚度(建议软土不大于2m，粉质粘土不大于3m)，并严格按要求实施;
4、基坑开挖到底标高时，要求土建垫层、电气接地网施工及时配合，严格要求施工方控制在24h 内封底;
5、严格按设计提出的施工荷载控制要求进行，对现场监督管理。
拟定的风险应对措施：
一旦发现坑底隆起较大迹象时，首先要求施工方停止土方开挖。情况严重时，应立即要求施工方回填土方，直至基坑外沉降趋势收敛方可停止回灌和回填。然后迅速会同设计、施工等相关单位一起查明原因并制定解决方案后方可复工。
三、内支撑体系失稳的风险 风险诱发导致的潜在后果：
1、预应力施加不足或预应力损失而未及时补加，钢支撑松弛或脱落，引起支护结构较大变形，甚至失稳或易造成施工人员伤亡事故;
2、地下连续墙变形超量和内支撑发生应力集中现象，影响支护结构体系稳定性及周边环境的安全稳定;
3、钢支撑架设不及时或架设方式不当;支护结构大变形诱发地下连续墙开裂渗漏，引起渗水现象，造成环境安全隐患;
4、在基坑内进行材料、构件、设备吊装运输过程中，碰撞钢支撑或立柱。或产生的冲击力造成内支撑平面外失稳，导致支护结构的整体刚度减弱，使支护结构体系变形过大。
拟定的风险预控措施：
1、支撑预加轴力旁站时，首先应检查各端部节点的连接状况，经确认符合要求后方可施加预应力;预应力的施加应在支撑的头端两侧同步对称进行，双管支撑预应力的施加应同时施加;
2、根据“施工监测日报表”支撑轴力监测数据结果的变化情况，确定是否需要补加预应力并及时实施;
3、基坑开挖至支撑设计中心标高以下0.5m 时必须停止开挖，及时架设钢支撑。钢支撑事先在地面按设计需要的长度进行接长拼接，法兰螺栓采用高强螺栓，采用对角和分等份顺序拧紧;防松弛或脱落相关保护措施是否到位;钢支撑安装时，管身、端头、千斤顶各轴线要在同一平面上;钢支撑与地连墙接触面是否安全可靠。
4、针对挖掘机及吊装作业施工人员进行专项安全技术交底，施工过程中安排专人负责指挥，防止碰撞钢支撑及格构柱事故的发生。
拟定的风险应对措施：
1、若支撑轴力过大失稳，一般在失稳前有挤压拱起或旁弯下沉的先兆，支撑轴力监测数据也会发生异常，一旦发现应立刻停止土方开挖，在失稳的支撑两旁加设双钢管支撑，并施加预应力，同时对周围支撑复查，防止失稳现象扩散。
2、若钢支撑松弛或脱落失稳，因预应力施加不足或预应力损失，应及时补加预应力;同时对所有支撑复查，对松弛的钢支撑复加预应力;
3、如支撑失稳引起基坑坍塌，立即对基坑坍塌处回填土方，并清理基坑周边的超载，防止失稳现象的扩散。
3.5 第三方测量风险、环境保护风险的监管
中国银行浦口支行营业办公大楼原资料反映6层，实际是8层，位于车站基坑端头井西北角，距离基坑边缘2.4米，列为监理日常巡视工作的重点关注对象之一。基坑土方开挖过程中钢支撑架设及时，开挖到底标高后， 200mm厚C20砼垫层浇筑封闭及时，厚900mmC50P8钢筋砼底板浇筑完成。在站台层侧墙中板施工期间，监理巡视发现该建筑物主体北侧与附加构造物及返水坡沿线有5mm的沉降裂缝。但查阅7日内“施工监测日报表”监测数据未发生异常变化。
监理综合各方因素分析：1、监测点部署过少，监测数据未能反映实际情况，监测数据达报警值的情况未及时报警;2、土方开挖到底后，因端头井施工面积、工作量较大，盾构进洞钢环安装、洞圈钢筋绑扎工艺相对复杂，致使基坑暴露时间过长;3、八层高建筑物所在基坑北侧与基坑南侧车站附属结构风亭拆迁后的预留空地，地面荷载出现严重不平衡。
监理结合设计、第三方监测行为、环境保护的风险分析：造成基坑支护结构的变形累计值及影响范围的扩大，基坑处于不稳定状态。当变形发展已危及基坑和环境安全时，如数据反馈错误或未及时报警，将延误应急处理的最佳时机，造成不可估计的严重后果。
监理相应风险应对措施：及时签发监理工程师通知单，监理建议：1、要求第三方监测增加监测点，从该建筑物原来JCJ7、JCJ8、JCJ9三个监测点增加到六个监测点;2、测点设置应直接有效，按照不同的施工工况监测频率进行数据采集，为避免出现监测数据滞后的情况; 3、监理建议施工方在基坑南侧车站附属结构风亭拆迁预留空地在设计荷载许可范围下进行土方堆载，减少基坑两侧地面荷载平衡差;4、要求施工方增加施工人员实行三班制流水施工作业、并增加投入模板支撑系统周转材料，加快施工速度，尽快完成侧墙中板浇筑;5、重视对基坑支护结构及周边环境的巡视工作，如有异常，及时反馈，指导施工启动应急预案，将环境风险控制在可控范围内。
经过施工单位努力和各方配合从而达到减小、延缓基坑支护结构的变形累计值及影响范围的扩大，消除环境保护安全风险隐患。
4 结束语
在属于正常建设程序条件下潜在的施工风险，因质量控制、施工方法、自然因素与管理水平、监管力度的差异与变化，所诱导生产的后续连锁风险，更需要监理在监管过程中，进行动态梳理、补充并完善应对控制措施。经过参建各方人员的共同努力，克服了车站深基坑周边建筑(构)物密集、地层上软下硬、地下管线复杂、交通流量大、施工困难，安全顺利地完成了南京地铁十号线凤凰大街站地下岛式车站主体结构封顶，为同类型深基坑施工监理安全风险控制提供了指导与参考意义。
参考文献：
[1]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997。
[2]王一川，钱江遂道深基坑工程技术指南.北京：中国建筑工业出版社，2010，10。
本文选自国家级期刊《城市建筑》.《城市建筑》创办于2004年，以年轻充满激情的姿态，严谨坚持学术性的态度，报道国内外设计项目，宣传建筑成就，推介学术成果，探索建筑新路;为优秀建筑作品提拱展示舞台，为业内人士的学术交流提供平台。