長寬地道工程周邊環境和本體結構穩定性的監理重點

凌 旭

（上海市城市建設工程學校，上海 200232）

0 前言

中環線邯鄲路地道工程位于上海市楊浦區，穿越復旦大學南北校區。西起松花江路與邯鄲路交叉路口以東45 m，東至國定路與邯鄲路交叉路口以東約220 m，全長1 286.4 m。其中地道總長1 065 m，地面道路總長220.9 m。地道為長距離淺埋式地道，基坑圍護形式主要采取咬合樁和SMW工法樁兩種?；幼畲笊疃?0.6 m，基坑寬度34.5 m～42.9 m?；痈浇饕ㄖ镉忻绹芯恐行摹偷┐髮W圖書館、上海高科技企業楊浦孵化基地等重要建筑；地下管線種類和數量多，即有老管線又有新規劃的管線。

施工場區屬濱海平原地貌類型，土質類型有砂質粉土、粉質粘土、夾粉砂等，均為不良土質。

在基坑開挖范圍內，地面下2.4～16 m之間為②3層粘質粉土夾粉砂層到飽和粉狀土，呈松散狀，土質不均勻?；娱_挖過程中，在水頭差的作用下，易產生流砂、管涌現象，因此對圍護結構的止水性和基坑降水要求較高。

1 長寬地道工程施工過程中對周邊環境的監理控制重點

地道工程施工中本體結構的穩定與周邊環境的安全是緊密聯系的。周邊環境的變化，如建筑物的沉降，坑內外水位的變化；基坑施工中，如基坑開挖放坡不符合設計和施工組織的要求，圍護結構支撐力不足及圍護結構的滲漏等也反映了地道工程施工中的動態狀況是否安全和穩定。監控內容主要有：環境監測（建筑物、地下管線）及地道本體結構（墻頂水平位移、墻頂沉降、土體側向變形、支撐軸力、地下水位、立柱沉降）穩定性監測。為此監理應重點做好如下幾個方面的工作：

（1）督促施工單位摸清地道工程的周邊環境情況，并編制與之相適應的監測方案，監理予以認真審核。重點審查監測方法、監測點的布置以及各類監測儀器及儀器精度是否滿足要求。

（2）根據設計確定的各類監測對象的控制值，及時對各種監測數據進行整理分析，判斷監測對象的穩定性，并及時反饋到施工中指導施工。

（3）當監測數據達到控制標準值的70%時，定為報警值，應要求監測單位加強監測頻率。當監測數據達到或超過控制標準值時，應立即發出停止施工令，并要求施工單位采取特殊處理措施后方能繼續施工。

監理對監測數據的分析，可以及時客觀了解施工對地下管線及臨近建筑物的影響程度，以便在施工中有目的的及時要求施工單位調整施工參數、工藝，以確保施工生產的安全；及時反映基坑施工過程中坑外土體的動態變化，明確各施工階段對坑外土層的影響，及時分析可能出現事故的隱患；了解降水過程中，坑內外水位的變化，分析可能出現的漏水等現象，對圍護的薄弱環節作出預先判斷，以便及時采取補救措施；客觀、準確反映基坑支撐軸力及基坑圍檁的受力變化情況。使監理及時掌握基坑的穩定情況等。

2 地道本體結構穩定性控制的監理重點

圍護體系的穩定與否對地道工程本體結構的施工至關重要。該地道工程的圍護形式主要有：鉆孔咬合樁和SMW工法樁的圍護。

2.1 鉆孔咬合樁的監理控制重點

鉆孔咬合樁以其精度高、造價低、進度快，截水效果好而且還具有低噪音、無泥漿污染等環保優點，使得它在城市地鐵、市政地下工程建設中得到了工程師們的青睞。

鉆孔咬合樁適用于沿海地區軟弱地層、含水砂層地質情況下的地下工程深基坑圍護結構，由于鉆孔咬和樁的鋼筋混凝土樁與素混凝土樁切割咬和成排樁圍護，對基坑開挖的防水效果很好。從已完成的某實際工程分析，由于采用的是素混凝土樁與鋼筋混凝土樁相間布置，其工程造價在同等地質條件下比連續墻降低41%左右，比人工挖孔樁降低20%左右。

近年來，鉆孔咬合樁施工工藝在國內已逐漸成熟，但在上海屬首次應用,而且缺乏應用的技術規程。為使鉆孔咬合樁的圍護效果達到邯鄲路地道工程的設計要求，監理著重做好如下幾方面的監控工作。

2.1.1 成樁前的主要技術參數確定

鉆孔咬合樁在該工程中運用的主要技術參數是通過現場試驗確定的。根據工程的特點及設計要求,對鉆孔咬合樁在正式施工之前進行試樁施工。目的是驗證鉆孔咬合樁施工工藝在邯鄲路地道工程中應用的合理性、可行性，同時為施工設計提供準確的技術參數。試樁采用一葷一素的型式布置，試樁段長18m（K0+755～K0+773）；樁長22.5m；樁徑φ1000mm，相鄰樁中心間距為800 mm，試樁根數23根。通過試樁摸清了地質水文情況；有效地控制了孔口定位精度、成孔垂直度；保證了咬合厚度；驗證了超緩凝混凝土緩凝劑的摻量、緩凝時間、坍落度及普通混凝土坍落度的合理性。

通過鉆孔取芯、超聲波檢測及混凝土試件的試驗檢測，驗證了樁頭質量、樁身完整性、混凝土抗壓強度等均達到了設計規定的標準，能夠滿足設計要求。試樁施工是成功的，驗證了咬合樁施工工藝在邯鄲路地道工程中應用是合理可行的，確定了合理的施工技術參數。

2.1.2 超緩凝混凝土試配的監控

超緩凝混凝土是鉆孔咬合樁施工工藝所需的特殊材料，這種混凝土主要用于A樁，其作用是延長A樁混凝土的初凝時間，以達到其相鄰B樁的成孔能夠在A樁混凝土初凝之前完成，這樣便給套管鉆機切割A樁混凝土創造了條件。因此超緩混凝土是鉆孔咬合樁施工工藝成敗的關健，緩凝時間、緩凝配比中外加劑摻量，又是試配工作的重點。為達到設計要求，確定更適應本工程的施工配合比，監理組跟蹤配合施工單位和試驗單位，進行了大量試驗工作，掌握第一手試配資料及數據。試配共進行了22次，38組。在試配中采取了多種方法，除了常規的制作混凝土試件，監理提出了更接近于施工實際的模擬試驗方法，即：采用一只空油桶在桶內中心安放直徑為20 mm的硬塑料導管，導管外壁周圍充填人工拌制的泥砂土（近似地下土質），按施工操作程序首先拌制混凝土，檢測坍落度，將試配的超緩凝混凝土灌注導管內，隨著混凝土的筑入提升導管，直至灌注成樁為止。將其放置室溫為29℃條件下。然后用電鉆將外桶壁鉆穿，插入探桿檢測初凝情況。其第一模擬試驗結果初凝時間72 h；終凝時間80 h；混凝土14 d的試配強度為31.8 MPa；已達到設計強度的106%。但是，緩凝時間超過60 h對施工效果同樣有影響，因此，根據模擬試驗結果再次進行配合比調配。很快達到設計要求值，確定了超緩凝混凝土外加劑摻量為1.5%。

由于咬合鉆孔樁施工工藝的特殊性，要求超緩凝混凝土的緩凝期必須穩定，不能波動，否則將有可能給工程帶來很大的損失，因此，監理在對委托的混凝土供應商進行技術交底時特別強調，必須嚴格按照確定的配合比進行超緩凝混凝土配制，同時要求混凝土供應商設置專用生產線來生產超緩凝混凝土，其所用的設備、人員、原材料都相對固定，以減少出錯的機會，確?；炷恋馁|量。監理進行駐場監控配料，對到場的超緩凝混凝土設專人取樣檢測坍落度、緩凝時間及強度。

2.1.3 樁的垂直度控制

為了保證鉆孔咬合樁底部有足夠厚度的咬合量，除對其孔口定位誤差嚴格控制外，還應對其垂直度進行嚴格的控制，主要抓好如下兩個環節的工作。

2.1.3.1 套管的順直度檢查和校正

鉆孔咬合樁施工前在平整地面上進行套管順直度的檢查和校正，首先檢查和校正單節套管的順直度，然后將按照樁長配置的套管全部連接起來進行整根套管（15～25 m）的順直度偏差宜小于10 mm。檢測方法：于地面上測放出兩條相互平行的直線，將套管置于兩條直線之間，然后用線錘和直尺進行檢測。

2.1.3.2 成孔過程中樁的垂直度監測和檢查

地面監測：在地面選擇兩個相互垂直的方向采用經緯儀或線錘監測地面以上部分的套管的垂直度，發現偏差隨時糾正。這項檢測在每根樁的成孔過程中應自始自終堅持，不能中斷。

孔內檢查：每節套管壓完后安裝下一節套管之前，都要停下來用測斜儀或“測環”進行孔內垂直度檢查，不合格時需進行糾偏，直至合格才能進行下一節套管施工。

2.1.4 事故樁的處理方法

在鉆孔咬合樁施工過程中，如因A樁超緩混凝土的質量不穩定出現早凝現象或機械設備故障等原因，造成鉆孔咬合樁的施工未能按正常要求進行而形成事故樁。針對出現的事故樁，監理要求：按以下兩種情況處理。

2.1.4.1 背樁補強

如圖1所示，B1樁成孔施工時，其兩側A1、A2樁的混凝土均已凝固，在這種情況下，則放棄B1樁的施工，調整樁序繼續后面咬合樁的施工，以后在B1樁外側增加三根咬合樁及兩根旋噴樁作為補強、防水處理。在基坑開挖過程中將A1和A2樁之間的夾土清除噴上混凝土即可。

圖1 咬合樁背樁補強示意圖

2.1.4.2 預留咬合企口

如圖2所示，在B1樁成孔施工中發現A1樁混凝土已有早凝傾向但還未完全凝固時，此時為避免繼續按正常順序施工造成事故樁，可及時在A1樁右側施工一砂樁以預留出咬合企口，待調整完成后再繼續后面樁的施工。

圖2 預留咬合企口示意圖

鉆孔咬合樁重點控制好超緩凝時間、咬合厚度及砂樁接頭處理；從開挖結果看，咬合樁樁身平滑，垂直度好，阻水防滲效果顯著；鋼筋混凝土樁墻剛度大，變形小，能保證基坑安全和減小對周邊環境的影響。通過鉆孔咬合樁施工，在超緩凝混凝土質量控制，樁身垂直度及咬合厚度的控制方面都積累了寶貴的經驗，成功驗證了鉆孔咬合樁施工工藝在上海地區軟土及富水地層中應用的可行性。但是由于缺乏國家級或地方應用的技術規程（規范）使得這一新工藝僅僅是作為臨時結構在使用，大大降低了其應用前景。

2.2 SMW工法樁的監理控制重點

SMW工法樁由于具備對周圍地基影響小，止水性好，可在多種地層運用，以及工期短，造價低，對周邊環境污染小的特點，近年來已得到廣泛的運用。但如果在施工過程中各要素（水泥摻量，型鋼材質）和施工工序控制不嚴會導致圍護變形過大，引起周邊建筑、地下管線以及鄰近道路的沉降、斷裂和開裂，從而引起坑外水體滲入坑內，對深基坑的施工帶來不利影響，甚至造成基坑事故。因此，在SMW工法樁的施工過程中，監理應重點控制好如下幾個方面的工作。

2.2.1 對設備進行必要的檢查

為避免攪拌體不均勻和施工中噴漿突然中斷，監理對施工單位進場的攪拌機械、注漿設備以及制漿設備等進行必要的檢查，并進行試運轉，以確保設備合格方可用于工程。按設計要求控制水灰比和水泥摻量，并根據樁長和樁徑，監理在施工前，監理計算確定每根樁的水泥摻量，折算到每根樁的水泥摻量，便于現場監理直觀有效的控制。攪拌時予以記錄并要求增加灰漿攪拌的時間和次數，保證拌和均勻。

2.2.2 控制H型鋼的插入位置及插入深度

由于SMW工法樁中的H型鋼是可以重復回收利用的周轉性材料，在多次插、拔過程中容易產生扭曲變形而造成插入不到位。因此監理對進場的H型鋼首先要進行外觀質量的檢查驗收。如果變形量超出要求的進入施工現場。對于接長的H型鋼，其焊縫的質量由監理委托第三方進行超聲波檢測，如不合格，予以清退出場。

為避免鉆孔偏斜H型鋼在插入時被孔壁卡住，在鉆孔時督促施工到位精心操作，保持機架平穩，保證成孔的垂直度不大于1/100。同時在成樁后的30 min內及時插入H型鋼。插入前，開挖導向溝后固定型鋼，在定位型鋼上按設計樁位設置H型定位卡。定位卡必須準確、水平和牢固。為提高定位效果，可采取在攪拌軸上部動力頭外側臨時加焊鋼筋，鋼筋上懸吊線錘，對準定位卡的方法。為了保證H型鋼順利插入SMW工法樁內，三輔機下沉要慢，且在樁底必須重復攪拌、注漿，以保證土體破碎和全樁注漿的均勻性。當攪拌機壓漿攪拌結束后應及時移位。依靠H型鋼自重保持垂直度，對準定位卡下放H型鋼入孔，同時用緯儀雙向校正其偏差。如插不到位，應重插或重復攪拌。當H型鋼插入到設計標高后，應吊住固定，至水泥結硬后方可拆除固定物。

2.2.3 SMW工法樁施工的應急措施

受交通翻交和場地限制，圍護樁難免出現施工冷縫，以及遇到的地下障礙物，因此監理要求施工單位編制相關的應急預案。監理就可能出現的如下情況提出相應的處理措施。

（1）在SMW工法施工過程中，若因處理障礙物、機械設備壞修、斷電等意外情況發生而造成施工時間過長時，要求在相鄰兩幅樁外側進行補樁。

（2）若發現管道堵塞，立即停泵處理。待處理完后立即把攪拌鉆具上提或下沉1.0 m后方能繼續注漿，待10～20 s之后恢復向上提升攪拌，以防斷樁。

（3）在基坑開挖過程中，要求施工單位組織專業堵漏小組在施工現場進行值班，一旦發現滲漏現象，立即組織施工。如發現小孔滲漏，在型鋼與型鋼之間焊接鋼板，再回填注漿；如發現大洞滲漏，應在圍護墻體外側采用雙液注漿進行堵漏。

SMW工法樁重點控制切土噴漿速度、漿量、風壓及型鋼焊接插入質量。經對成樁后的樁身鉆取加固土樣觀測，其攪拌均勻，樁身強度經第三方檢測比設計要求高出許多，且沒有明顯滲水。

2.3 基坑開挖過程中的監理控制重點

該地道工程基坑開挖寬度34.5～42.9 m?？缍却?，對基坑施工的要求高。如開挖不當，支撐不及時，變形過大，再完好的圍護結構也會斷裂滲漏。按照“分層、分段、快速、限時開挖，支撐緊跟”的“時空效應理念”，為此著重做好如下幾個方面的監理控制工作。

2.3.1 開挖前的基坑降水方案審查

根據具體土質條件和施工狀況，重點提出：基坑內真空深井、配合輕型井點降水。真空深井降水速度快，能使被動土得到有效的加固。地下土層復雜，通過布輕型井點降某一層的水，效果更佳。要重視深井的保護，要給降水足夠的時間，保證基坑內土體充分疏干。水不降到位決不能開挖。

2.3.2 基坑開挖過程中井點管的保護和補救措施

在基坑開挖過程中，挖土機把井點管碰壞；挖土順序不當，局部土體坍陷導致井點管彎曲；挖土機行走需要拔除井點軟管而導致暫停抽水；個別井點埋設時處理不當，造成死井等。為此，監理要求施工單位增大井點管壁厚，增強井點管剛度，每個井點上設置小紅旗，派專人晝夜守護。對于個別井點失效的部位，采用水沖法補打Φ100 mm小管徑的井點。通過上述措施，補充降水效果顯著。

2.3.3 基坑開挖與鋼支撐安裝的控制

開挖是地下工程的重點和難點，按照“時空效應”原則，要求施工單位嚴格按“二十二條”基坑施工規程要求施工，重視開挖程序，做好隨挖隨撐，采取分層分段開挖的原則施工。監理檢查每段開挖的實際尺寸、開挖時限、支撐時限、支撐預應力等各道工序指標的符合性。開挖進度必與支撐安裝要協調，尤其要注重第一道支撐安裝的及時性，第一層土開挖后絕不許拖延第一道支撐的安裝時間，以防圍護結構頂部在懸臂受力狀態下產生較大的水平位移和附近地面開裂。開挖與支撐施工要：“沿縱向按限定長度的開挖段逐段開挖；在每個開挖段中分層，分塊開挖、隨挖隨撐，按規定時限施加支撐軸向予應力，減少基坑暴露時間”。值得強調的是圍檁接頭要三面焊牢，圍護樁和圍檁間的細石混凝土要及時填實，保證圍護樁均勻受力，同步變形。支撐較密時，采取并撐并隨溫度變化調整軸力，控制好圍檁和聯系梁的標高。

2.4 地道本體結構的監理控制重點

地道本體結構的滲漏是地道工程最常見的質量問題，處理不好將會影響到地道工程的使用功能，甚至還會影響周邊環境安全。所以地道工程的本體結構施工的重點是結構防水。防水施工原則：防水混凝土應按照結構安全、防裂抗滲、耐久可靠的要求，在保證混凝土水泥最低配合比的同時，盡量降低水泥用量以減少水化熱；以鋼筋混凝土結構自防水體系為主，加強鋼筋混凝土結構的抗滲、抗裂能力，改善鋼筋混凝土結構的工作環境，進一步提高耐久性；同時以誘導縫、施工縫、變形縫等接縫防水為重點，輔以附加防水層加強防水。監理應著重做好以下幾點工作。

（1）結構施工前，監理對基坑圍護滲漏情況進行全面的排摸，對出現的滲漏問題督促施工單位及時堵漏。

（2）加強對主體結構施工縫的質量檢查，止水鋼板必須統長焊接，預留高度一致。澆筑側墻前督促施工單位沖洗掉施工縫內的泥漿、焊渣和木屑等。

（3）加強穿墻孔、頂板大開孔等特殊部位的防水施工。必要時新老混凝土交界面上設膨脹膩子止水條或預埋注漿管。

（4）結構混凝土澆筑時必須特別注意冷縫的出現，同時必須保證混凝土的密實。尤其要加強對施工縫、誘導縫等容易滲漏部位的混凝土振搗。

（5）加強對主體結構誘導縫施工質量的檢查，中埋式和外貼式橡膠止水帶安裝必須牢固、位置準確。損壞和接頭部位必須由供貨廠家專業人員現場指導。

（6）井點降水管井必須在底板澆筑后才能拆除。

（7）留在主體結構內的格構柱、穿墻管和穿墻螺栓等均應設置止水鋼板。后澆孔洞要預設止水鋼板。在后澆混凝土前必須清理掉孔洞內的泥漿、補焊鋼筋，必要時設置膨脹止水條，孔洞分2～3次澆筑。

（8）主體結構滲漏部位，要求采用鉆孔注漿的方法堵漏，不得采取開槽埋管堵漏，以免削弱主體結構強度。

（9）控制換撐軸力，防止側墻局部開裂。

（10）加強混凝土結構的養護：頂板、底板頂面混凝土在初凝后立即采取蓄水養護，且養護時間不少于14 d，有條件的話，可以養護至頂板附加防水層施工前，之后及時施作附加防水層與其保護層，并及時回填土。

3 結語

在地道工程施工監理過程中，監理在審核施工方案時必須與施工現場緊密結合，必須緊緊圍繞“重點做好預控、過程加強監督，事后及時保護”的監理原則開展監理工作。