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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期: 熱度:
摘要:通過有效識別勘察、設計、施工、環境保護及全過程管理中的各個環節所存在的風險因素,提出針對性控制對應措施,規避與控制施工風險,確保工程項目的投資、進度、質量和安全管理目標的實現。提高監理在深基坑施工中安全風險管理意識與風險管控、預控能力。
關鍵詞: 深基坑,監理要點,風險識別,對應措施,風險管控及預控能力
0 前言
隨著城市化的進程發展人口規模的擴大,工作、生活的節奏加快,舒適、快捷的軌道交道倍受人們喜愛。地下交通到達一方,帶動一片經濟發展市場繁榮,社會效益較大。當地下軌道交通工程穿越既有街區、鬧市中心,因地質結構復雜多變,建筑物密集,原建筑物地基基礎標準低,相關資料缺失不全或反映與實際情況不符;幼冃巍B漏、地層擾動、地基失穩,易造成基坑周邊地面路面塌陷、建筑(構)物開裂,一旦發生群眾反響大,施工受阻,社會矛盾易激化。因此監理在深基坑施工中安全質量風險控制,在參建各方中具有不可替代的作用。筆者就南京地鐵十號線鳳凰大街站地下島式車站深基坑施工中,監理安全風險控制的心得體會、經驗總結的點滴與大家分享、探討(不含日常安全文明生產管理)。
1 工程概況
1.1 車站工程概況
鳳凰大街站位于浦口區珠江鎮中心地段文德路下方,車站沿文德路東西向設置在文德路與鳳凰大街交叉路口,呈一字型布置, 車站起點里程為右CK20+83.200,終點里程為右CK20+282.205,站臺中心里程為右CK20+161.000;車站長度199.6m,標準段寬19.8m,端頭井段寬24m,頂板覆土3.0m,基坑深17~18m。
本車站為地下兩層島式車站。地下一層為站廳層,地下二層為站臺層,車站總建筑面積10675㎡。車站設風亭2組和出入口3個。
主體圍護結構采用800mm厚地下連續墻+1道鋼筋混凝土支撐、3道鋼支撐加1道換撐圍護體系,接頭型式為H型鋼接頭,墻深21.08~21.52m,墻趾進入K2P-3中風化基巖層3.5m。地下連續墻砼灌注量為8172m³,明挖順作法、局部縱向半鋪蓋法施工;附屬結構采用Φ1000mmA、B鉆孔咬合樁圍護結構,咬合厚度250mm,插入基坑底部下為6m左右,鉆孔咬合樁砼灌注量為6782m³,明挖法施工。詳見鳳凰大街站標準段斷面示意圖。車站兩端區間均采用盾構法施工,盾構機在本站過站。
1.2 工程地質
鳳凰大街站所屬長江高漫灘地貌。主要土層為①-1雜填土、①-2-2素填土、①-3淤泥、②-1b2-3粉質粘土、②-2b4淤泥質粉質粘土~粉質粘土、4-3b1-2粉質粘土、4-4e-2粉質粘土混卵礫石、K2P-2強風化粉砂質泥巖、K2P-3中風化泥質粉砂巖、泥質粉砂巖等。車站底板位于中風化泥質粉砂巖中,局部位于強風化泥質粉砂巖中。
鳳凰大街站整體場地地勢較平坦,地面標高10.0~10.3米之間,相對高差0.3米。地表除0.70~4.60m厚的填土外,組成物基本為第四系全新統的淤泥質粉質粘土~泥質粉砂巖、泥巖、粉砂巖。地質情況詳見鳳凰大街站地質縱斷面示意圖。
1.3 周邊環境
鳳凰大街站位于浦口區珠江鎮中心地段,周邊環境較為復雜,建筑(構)物較為密集,車站主體周邊主要建筑有:東南角為6層浦口區衛生監督所商業辦公樓、相鄰6層商業住宅樓、南側為6層浦口文化大樓(商業辦公樓)、西南角為浦口區拆遷辦公樓;車站北側自西向東分別為5層時光眼鏡商店商業住宅樓、8層中國銀行浦口支行營業辦公大樓、7層恒盛服飾商廈大樓、7層馨雅賓館商業住宅樓等建筑(構)物分布在車站主體周邊。
1.4 地下管線情況
東西向文德路與南北向鳳凰大街地下管線縱橫交錯、分布復雜,相關資料提供:有Φ200塑料天然氣管道1條、給水管道2條(其中Φ300混凝土給水管道1條)、雨水排污管道3條(改道合并為Φ1000混凝土雨水管道1條)。10KV高壓電纜1條、通訊電纜18條、有線電纜1條、照明電纜10條及一些情況不明管線。
2 風險控制的重點與難點
車站所處文德路是浦口區珠江鎮商業中心地段,行人交通車流量大,地下管線復雜,施工干擾大,周圍辦公、商場商鋪、住宅建筑物密集,距離基坑較近。均是安全風險控制的重點保護對象,基坑順開明挖是本工程的難點。
3 風險識別與控制及應對措施
綜合分析車站所處場地工程地質條件、水文地質條件、周邊環境,基坑圍護設計、基坑支護結構形式,施工時間跨度等多方面的特性。監理鳳凰大街站地下島式車站深基坑施工安全風險控制因素,可以從以下幾個方面確定:
3.1 監理監管行為風險
監理風險的識別主要包括:對施工單位的施工行為、質量、風險控制要求執行情況等監督不力;未重視施工過程中出現的與設計要求不一致的情況(如堆載、地下水位、施工工況、工序安排等),聽之任之;未重視揭示的巖土層條件與原勘察報告不符合的情況,仍按原設計要求施工;監理人員專業技能不熟練,未能發現本應該發現的問題或隱患。任何監管行為的風險均可能導致基坑及周邊環境甚至人的生命安全隱患發生。
監理監管的風險預控措施:
1、嚴格按照相關規范、設計文件、施工組織設計要求進行現場監管,發現安全隱患,及時采取相應措施有效控制。嚴把施工組織設計方案的審查關,著重審查:1)是否有針對性;2)質量保證措施是否落實;3)安全保證措施是否落實等。確保施工組織設計方案符合設計圖紙、相關規范、文件要求。
2、若發現施工現場與設計要求不符或風險控制執行情況不符要求,應立即予以制止并反饋業主、有關職能部門進行督促,以便時采取相應的措施。
施工現場條件與設計前提條件不一致時,應及時反饋設計(如超載情況、施工工況要求等問題)提出相應的處理措施。責令整改,整改合格后方可進行下道工序施工。
3、如基坑開挖過程中發現與地質報告顯示不符土質條件,應及時反饋設計進行校核,如復核結果不影響基坑支護結構及周邊環境的安全穩定,則可繼續施工;如復核結果不利于基坑穩定,則應采取適當加固措施后方可繼續施工,但加固方案需經設計相關部門同意認可是繼續施工的前提。
4、加強專業技能的學習與培訓,不斷地積累、總結經驗教訓,增強監管質量安全隱患的辨識能力。
3.2 勘探風險
勘探風險的識別主要包括:勘探孔(點)布置間距大;巖土物理力學分析評價可能出現的偏差;未查明風化巖和殘積土的性質及分布范圍的風險。
在第58幅地連墻成槽施工深至17.6米時,成槽機開槽作業遇到困難,每小時進尺不到200mm,并同時出現抓斗作業側向向左偏移傾斜,后改用沖擊鉆機為十字鉆頭,錘頭重量為3.5噸,沖程1~3米,施工作業時還是出現落錘側向向左偏移傾斜,超過規范標準、設計要求。
監理結合地質報告等綜合分析:施工機械工作效率降低,已進入K2P-3中風化粉砂質泥巖,強度達12MPa;垂直度出現偏差,巖層軟硬不均。是偶遇地下巖石,屬未查明風化巖和殘積土的性質及分布范圍的風險。
單獨采用BG60成槽機械已不能滿足地層開挖施工要求。監理根據多年施工經驗判斷,即是進行補勘探也是收効甚微。處理方法:選用液壓加力定位旋挖機輔助成槽機作業,為成槽機開槽作業引孔定位,兩孔距離等于成槽機抓斗幅寬,實施后成槽速度成倍提高,超聲波探測檢查地連墻的側向垂直度符合規范標準、設計要求。保證了因地下障礙物勘探無法準確探明的情況下,使成槽的施工難題、施工質量及施工進度的問題得到順利解決。事后土方開挖到相應位置范圍也出現了多塊整塊巖石呈不均勻分布,也證明當時的經驗判斷。形式種00個硬路面清
3.3 設計風險
設計風險的識別主要包括:地下連續墻嵌固深度不足的風險;基坑開挖條件下的環境分析不足的風險等。
如基坑開挖條件下環境分析不足的風險 由于車站基坑端頭寬24米大于標準段寬19.8米,基坑施工放線,發現基坑東頭端頭井地下連續墻南外側距浦口區衛生監督所商業辦公樓外墻裝飾面僅為1.4米距離,為緩解街面交通壓力、商場商鋪能夠正常營業,設計采用局部縱向半鋪蓋法施工設計。但未對基坑開挖條件下的浦口區衛生監督所商業辦公樓等重點建筑物的變形進行分析。使得設計方案實施過程中周邊建筑物的變形情況具有不確定性,可能會引起建筑物的較大變形、開裂,影響正常使用。
擬定的風險預控措施 監理將上述情況及時通過建設單位反饋給設計單位,建議補充基坑開挖條件下的環境分析,并根據分析結果,明確圍護結構的剛度等設計是否需作相應調整。設計院采納了監理建議,將圍護結構的剛度設計重新作出相應調整補充,在基坑東端南側21~28軸之間縱向增加一道長47.1米800×1300連接梁,梁下采用7根高18米600×600格構柱(基坑中)+Φ1000砼灌注樁(嵌入基坑墊層以下10米)均布支撐,地面局部采用縱向半鋪蓋法施工設計,加強基坑端頭井圍護結構的穩定性。
風險應對措施
1、如發生建筑(構)物變化速率及累計報警值雙報警,而采取相應措施后仍無法控制變形繼續發展,應根據具體情況采取地基加固措施;
2、對建筑(構)物采取加固措施過程中應盡量減少對建筑(構)物地基土的擾動,同時加固期間應加強對建筑(構)物的監控,以便及時調整施工工藝。
此設計方案的調整實施,相應措施使基坑端頭井圍護結構的鋼度及穩定性得到加強,使得距離基坑東端南側僅為1.4~2米的浦口區衛生監督所6層商業辦公樓、相鄰6層商業住宅樓施工安全隱患得到消除,取得了車站深基坑安全風險控制的顯著效果。
3.4 施工風險的監管
施工風險的識別主要包括:地下連續墻止水可靠性不足的風險、內支撐體系失穩的風險、土方開挖不當的風險等。
一、地下連續墻止水可靠性不足的滲漏風險 因地下連續墻施工質量控制不當,誘發導致的潛在后果如:
1、地下連續墻施工接縫H型鋼槽壁刷壁不凈,可能造成兩幅墻之間夾有泥巖,產生接縫質量較差或底部產生褲衩,基坑開挖后接頭處出現滲漏現象;
2、砼澆筑時防繞流措施不完善,出現砼超灌或砼超灌量較大,使H型鋼在砼澆筑時承受較大側向壓力,發生彎曲變形甚至焊接、接頭斷裂事故,影響后行幅地連墻施工、鋼筋籠置放及墻體的整體強度;
3、地下連續墻接縫處止水失效,基坑開挖后將產生滲水現象。
擬定的風險預控措施:
1、加強刷壁質量控制,做好刷壁質量檢查。必須將H型鋼槽壁上的泥巴刷凈,刷壁器鐵刷上沒有泥為止,且刷壁深度必須控制到位,以確保相鄰幅地下連續墻砼灌注緊密結合;
2、認真審查批準施工組織設計中相關防繞流措施,建議采用砂袋回填或接頭箱措施。采用砂袋回填時,砂袋需填至地連墻頂部并確保其密實度后方可灌注砼;加強H型鋼接頭及H型鋼與鋼筋籠焊接質量的缺陷檢查;焊接材料的選型等控制;
3、加強地下連續墻施工質量監管與控制,對存在質量缺陷的槽段進行梳理,要求施工單位編制補強方案,監督指導實施。
擬定的風險應對措施:
1、在土方開挖前,須進行預降水施工,并觀察、測量坑外觀察井水位的變化,以判斷圍護結構是否有明顯漏水現象,預降水時若發現坑外觀察井水位明顯降低,需在地下連續墻外相應的位置,采用高壓旋噴樁施工作業堵漏。
2、在土方開挖中,如出現地下連續墻滲水情況時,可根據滲水量的多少、渾濁程度決定,采取堵、引相結合的方法進行處理。比較大的滲水處采取掏槽后埋設軟管引流,比較小的滲漏處用化學灌漿法進行堵漏,等相應方式封堵坑內滲漏點。
二、土方開挖不當的風險 在長199.6米×寬19.8米長條形基坑開挖施工中,保證縱向坡比穩定性是至關重要的,一旦發生坡比坍塌,就可能沖撞橫向鋼支撐并導致圍護墻失穩,釀成災害性的事故。風險誘發導致的潛在后果:
1、土方開挖與支撐體系施工先后順序控制未按設計控制工況要求進行,并出現超挖現象;由于施工工況與設計工況不符,使基坑支護結構體系受力狀況發生變化,引起支撐產生應力集中、支撐體系失穩、基坑支護結構變形較大,危及環境保護等問題;
2、土方開挖時挖土機械對支護結構(如地下連續墻、鋼支撐、立柱等)的保護不到位,使支撐體系或支護結構受到碰撞發生失穩、破壞等現象,影響基坑穩定、造成人員傷亡;
3、土方開挖過程中,基坑內臨時坡比控制不合理,未針對軟土及粉質粘土等不同土質情況區別處理。不重視內側臨時坡比的穩定性,易引起開挖機械傾覆、人員傷亡等事故;
4、基坑開挖到底標高后,土建施工(墊層、底板、主體)未能及時跟進,使基坑暴露時間較長,強風化巖遇水易軟化強度降低。時間效應引發的變形累計值及影響范圍的擴大,基坑處于不穩定狀態;
5、坑邊施工荷載超出設計要求范圍,可造成圍護結構側壓力增大、大變形及局部應力集中現象,危及基坑及周邊環境安全。
擬定的風險預控措施:
1、加強對施工現場監督管理,嚴格按照經專家評審通過的土方開挖專項方案,作為約束施工單位的行為進行實施,并提出相應的懲處措施;嚴格按照設計要求工況架設鋼支撐,基坑開挖至支撐設計中心標高以下0.5m 時必須停止開挖,及時架設鋼支撐。杜絕先挖后撐,將土方開挖所產生的變形控制在可接受的范圍內;
2、監督施工現場嚴格執行施工機械安全操作規程,避免在土方開挖過程中對格構柱、已架設的鋼支撐等成品結構產生干擾作用;
3、根據每層開挖土層的工程地質條件,設定臨時坑內放坡坡比(建議:軟土為1:3,粉質粘土為1:1.5),控制分層厚度(建議軟土不大于2m,粉質粘土不大于3m),并嚴格按要求實施;
4、基坑開挖到底標高時,要求土建墊層、電氣接地網施工及時配合,嚴格要求施工方控制在24h 內封底;
5、嚴格按設計提出的施工荷載控制要求進行,對現場監督管理。
擬定的風險應對措施:
一旦發現坑底隆起較大跡象時,首先要求施工方停止土方開挖。情況嚴重時,應立即要求施工方回填土方,直至基坑外沉降趨勢收斂方可停止回灌和回填。然后迅速會同設計、施工等相關單位一起查明原因并制定解決方案后方可復工。
三、內支撐體系失穩的風險 風險誘發導致的潛在后果:
1、預應力施加不足或預應力損失而未及時補加,鋼支撐松弛或脫落,引起支護結構較大變形,甚至失穩或易造成施工人員傷亡事故;
2、地下連續墻變形超量和內支撐發生應力集中現象,影響支護結構體系穩定性及周邊環境的安全穩定;
3、鋼支撐架設不及時或架設方式不當;支護結構大變形誘發地下連續墻開裂滲漏,引起滲水現象,造成環境安全隱患;
4、在基坑內進行材料、構件、設備吊裝運輸過程中,碰撞鋼支撐或立柱;虍a生的沖擊力造成內支撐平面外失穩,導致支護結構的整體剛度減弱,使支護結構體系變形過大。
擬定的風險預控措施:
1、支撐預加軸力旁站時,首先應檢查各端部節點的連接狀況,經確認符合要求后方可施加預應力;預應力的施加應在支撐的頭端兩側同步對稱進行,雙管支撐預應力的施加應同時施加;
2、根據“施工監測日報表”支撐軸力監測數據結果的變化情況,確定是否需要補加預應力并及時實施;
3、基坑開挖至支撐設計中心標高以下0.5m 時必須停止開挖,及時架設鋼支撐。鋼支撐事先在地面按設計需要的長度進行接長拼接,法蘭螺栓采用高強螺栓,采用對角和分等份順序擰緊;防松弛或脫落相關保護措施是否到位;鋼支撐安裝時,管身、端頭、千斤頂各軸線要在同一平面上;鋼支撐與地連墻接觸面是否安全可靠。
4、針對挖掘機及吊裝作業施工人員進行專項安全技術交底,施工過程中安排專人負責指揮,防止碰撞鋼支撐及格構柱事故的發生。
擬定的風險應對措施:
1、若支撐軸力過大失穩,一般在失穩前有擠壓拱起或旁彎下沉的先兆,支撐軸力監測數據也會發生異常,一旦發現應立刻停止土方開挖,在失穩的支撐兩旁加設雙鋼管支撐,并施加預應力,同時對周圍支撐復查,防止失穩現象擴散。
2、若鋼支撐松弛或脫落失穩,因預應力施加不足或預應力損失,應及時補加預應力;同時對所有支撐復查,對松弛的鋼支撐復加預應力;
3、如支撐失穩引起基坑坍塌,立即對基坑坍塌處回填土方,并清理基坑周邊的超載,防止失穩現象的擴散。
3.5 第三方測量風險、環境保護風險的監管
中國銀行浦口支行營業辦公大樓原資料反映6層,實際是8層,位于車站基坑端頭井西北角,距離基坑邊緣2.4米,列為監理日常巡視工作的重點關注對象之一;油练介_挖過程中鋼支撐架設及時,開挖到底標高后, 200mm厚C20砼墊層澆筑封閉及時,厚900mmC50P8鋼筋砼底板澆筑完成。在站臺層側墻中板施工期間,監理巡視發現該建筑物主體北側與附加構造物及返水坡沿線有5mm的沉降裂縫。但查閱7日內“施工監測日報表”監測數據未發生異常變化。
監理綜合各方因素分析:1、監測點部署過少,監測數據未能反映實際情況,監測數據達報警值的情況未及時報警;2、土方開挖到底后,因端頭井施工面積、工作量較大,盾構進洞鋼環安裝、洞圈鋼筋綁扎工藝相對復雜,致使基坑暴露時間過長;3、八層高建筑物所在基坑北側與基坑南側車站附屬結構風亭拆遷后的預留空地,地面荷載出現嚴重不平衡。
監理結合設計、第三方監測行為、環境保護的風險分析:造成基坑支護結構的變形累計值及影響范圍的擴大,基坑處于不穩定狀態。當變形發展已危及基坑和環境安全時,如數據反饋錯誤或未及時報警,將延誤應急處理的最佳時機,造成不可估計的嚴重后果。
監理相應風險應對措施:及時簽發監理工程師通知單,監理建議:1、要求第三方監測增加監測點,從該建筑物原來JCJ7、JCJ8、JCJ9三個監測點增加到六個監測點;2、測點設置應直接有效,按照不同的施工工況監測頻率進行數據采集,為避免出現監測數據滯后的情況; 3、監理建議施工方在基坑南側車站附屬結構風亭拆遷預留空地在設計荷載許可范圍下進行土方堆載,減少基坑兩側地面荷載平衡差;4、要求施工方增加施工人員實行三班制流水施工作業、并增加投入模板支撐系統周轉材料,加快施工速度,盡快完成側墻中板澆筑;5、重視對基坑支護結構及周邊環境的巡視工作,如有異常,及時反饋,指導施工啟動應急預案,將環境風險控制在可控范圍內。
經過施工單位努力和各方配合從而達到減小、延緩基坑支護結構的變形累計值及影響范圍的擴大,消除環境保護安全風險隱患。
4 結束語
在屬于正常建設程序條件下潛在的施工風險,因質量控制、施工方法、自然因素與管理水平、監管力度的差異與變化,所誘導生產的后續連鎖風險,更需要監理在監管過程中,進行動態梳理、補充并完善應對控制措施。經過參建各方人員的共同努力,克服了車站深基坑周邊建筑(構)物密集、地層上軟下硬、地下管線復雜、交通流量大、施工困難,安全順利地完成了南京地鐵十號線鳳凰大街站地下島式車站主體結構封頂,為同類型深基坑施工監理安全風險控制提供了指導與參考意義。
參考文獻:
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本文選自國家級期刊《城市建筑》.《城市建筑》創辦于2004年,以年輕充滿激情的姿態,嚴謹堅持學術性的態度,報道國內外設計項目,宣傳建筑成就,推介學術成果,探索建筑新路;為優秀建筑作品提拱展示舞臺,為業內人士的學術交流提供平臺。
文章標題:地下島式車站深基坑施工監理安全風險控制
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