地鐵軟土基坑風(fēng)險(xiǎn)管控

林廷松

（杭州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，浙江 杭州 310000）

0 引言

軌道交通的深基坑工程往往處于城市中心地帶，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工過程中對周邊環(huán)境的控制要求非常嚴(yán)格，深基坑開挖施工中對變形的控制要求也越來越高。杭州城北地區(qū)軟土的工程特性對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及變形控制非常不利，該片區(qū)域內(nèi)多個(gè)工程出現(xiàn)大變形等工程險(xiǎn)情，引起的房屋傾斜、開裂等現(xiàn)場，對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

本文介紹該地區(qū)一個(gè)典型的軟土基坑，因前期風(fēng)險(xiǎn)管控不利、設(shè)計(jì)控制措施少，造成大變形及周邊房屋沉降等險(xiǎn)情，在杭州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站（以下簡稱“總站”）介入后推動相應(yīng)有效措施的增加、加強(qiáng)現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)管理措施落實(shí)，由于該工程險(xiǎn)情處理及時(shí)，未造成破壞性的后果，但處理過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)值得吸取。

圖1 地鐵 4 號線華中路站總平面示意

1 工程概況

杭州地鐵 4 號線二期 SG4-2-2 標(biāo)段華中路站位于下城區(qū)興業(yè)街與華中路交叉口，沿興業(yè)街東西向設(shè)置。本站標(biāo)準(zhǔn)段為地下 2 層島式車站，換乘段為地下 3 層島式車站。車站外包總長度 480 m，標(biāo)準(zhǔn)段外包寬度19.5～22.7 m（見圖 1），車站基坑分為東基坑（113 m）、中基坑（300 m）、西基坑（67 m）3 個(gè)小基坑，先開挖西區(qū)基坑以滿足盾構(gòu)始發(fā)條件。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)都采用厚 800 mm 地下連續(xù)墻，且都設(shè)置 5 道支撐（第 1 道為混凝土支撐，其余為鋼支撐），均為半蓋挖法施工。

車站北側(cè)為怡康護(hù)理院（6 層）、楊家春曉南苑小區(qū)（10 層）及其裙房（1 層）、金通汽修廠 ，南側(cè)為新徽商大廈（5 層）、景洲公寓（11 層）及其裙房（1 層）、巨地商務(wù)酒店（5 層）。周邊主要建筑物情況如表 1 所示。

表1 車站周邊主要建筑情況匯總

2 施工準(zhǔn)備期的風(fēng)險(xiǎn)管理

按照 GB 50652-2011《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范》、《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》（住建部 37 號令）及相關(guān)的地方性文件的要求，要求各責(zé)任主體對華中路站存在的各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析判定，施工單位按照風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容落實(shí)管控措施，并上報(bào)總站審核。以西區(qū)基坑為例，根據(jù)本工程所處的場地條件、地質(zhì)情況分析，主要的風(fēng)險(xiǎn)有以下兩點(diǎn)。

1）臨近既有建筑物、地下管線設(shè)施保護(hù)。興業(yè)街道路紅線寬度為 32 m，車站基坑外包寬度 22.7 m，如圖 2 所示道路剩余寬度作為管線改遷及道路通行使用，各管線距離基坑近（最小凈距 2 m），紅線外均為既有建筑物（最小凈距 6.62 m），存在管線破裂、房屋傾斜的風(fēng)險(xiǎn)，因此對基坑變形控制要求高。

2）特殊地質(zhì)條件施工。華中路站西區(qū)基坑內(nèi)以 4-1、4-2、6-1、6-2 淤泥質(zhì)土為主，基坑底部軟土仍有約 14～15 m 厚，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體參數(shù)如表 2 所示，由于軟土的高靈敏性，加上圍護(hù)周邊動載影響，變形控制難度大［1］。

圖2 場地平面圖

表2 西、東基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)概況匯總表

根據(jù)以上風(fēng)險(xiǎn)，做出以下幾項(xiàng)重要的管控要求。

1）建筑物及管線保護(hù)在于事前調(diào)查、申報(bào)審查并制定合理的施工保護(hù)措施。施工單位在開挖條件驗(yàn)收前完成管線、閥門井的摸排，現(xiàn)場管位做明顯標(biāo)識，制定管線保護(hù)方案并且同相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位簽訂三方保護(hù)協(xié)議。房屋在前期調(diào)查明確了基礎(chǔ)形式并委托專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行安全鑒定。

2）深基坑開挖方案需施工范圍組織專家評審，通過后方可實(shí)施。并加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理人員的開挖方案及風(fēng)險(xiǎn)培訓(xùn)，提高風(fēng)險(xiǎn)管控意識。

3）基坑開挖施工期主要側(cè)重在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、開挖過程中的變形控制手段以及應(yīng)急物資的儲備及演練情況。

4）加強(qiáng)監(jiān)理對于現(xiàn)場的督查力度，施工前檢查施工單位風(fēng)險(xiǎn)防范措施，并旁站到位，定期向建設(shè)單位及總站上報(bào)施工過程影像資料。

針對上述要求，施工單位編制圍護(hù)結(jié)構(gòu)評估報(bào)告、圍護(hù)墻的缺陷及處置記錄表經(jīng)各方確認(rèn)無誤，聲測報(bào)告、混凝土試壓強(qiáng)度報(bào)告等最終確定圍護(hù)施工質(zhì)量滿足開挖要求；基坑開挖方案及應(yīng)急預(yù)案報(bào)審流程滿足要求，相應(yīng)的變形控制措施及現(xiàn)場落實(shí)情況一致；應(yīng)急物資準(zhǔn)備充分。經(jīng)復(fù)查，華中路站各項(xiàng)開挖前的準(zhǔn)備工作均已完成，具備開挖條件。

3 施工期風(fēng)險(xiǎn)管控

華中路站在具備基坑開挖條件后，閉合相應(yīng)的整改意見后，準(zhǔn)許開挖。在基坑開挖過程中以監(jiān)理單位每周向總站匯報(bào)開挖情況，總站監(jiān)督科室以日常巡查為主，在巡查過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)大變形及房屋沉降的險(xiǎn)情，立即要求停工并組織分析相應(yīng)的搶險(xiǎn)措施，最終基坑順利開挖完成。

3.1 施工期風(fēng)險(xiǎn)巡查

在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)華中路站西區(qū)基坑圍護(hù)墻的測斜變形及房屋沉降最大數(shù)據(jù)已超過 100 mm，遠(yuǎn)超報(bào)警值，經(jīng)過現(xiàn)場巡查并結(jié)合相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，變形的主要原因是淤泥質(zhì)軟土層深厚（土樣見圖 3a）且設(shè)計(jì)圍護(hù)墻體剛度較弱，加上采用半蓋挖法施工導(dǎo)致基坑無支撐暴露時(shí)間過長（現(xiàn)場鋼支撐架設(shè)及土方開挖情況見圖 3 b、圖 3 c），此類風(fēng)險(xiǎn)在前期已有預(yù)測，但各責(zé)任主體對于軟土基坑開挖的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估不足，施工現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)管控不到位，但圍護(hù)墻施工質(zhì)量較好避免風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加劇。考慮到本項(xiàng)目繼續(xù)施工存在重大的安全隱患，立即下達(dá)停工令，并要求建設(shè)單位按以下思路進(jìn)行落實(shí)。

1）根據(jù)軟土基坑中變形控制的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)單位根據(jù)目前工況復(fù)核并優(yōu)化支撐體系，主要以增強(qiáng)支撐體系強(qiáng)度為主［2］。

圖3 現(xiàn)場施工照片

2）進(jìn)一步落實(shí)《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范軌道交通工程風(fēng)險(xiǎn)分級防控及隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制工作的通知》（杭建監(jiān)總〔2019〕34 號）等文件要求。

3）施工單位根據(jù)前期施工過程及監(jiān)測數(shù)據(jù)編制《基坑安全評估方案》，進(jìn)行專家評審。

3.2 后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)管控措施

項(xiàng)目停工后，建設(shè)單位立即組織各責(zé)任主體判定目前華中路站西區(qū)基坑的安全狀態(tài)，并安排設(shè)計(jì)單位、施工單位按照總站的整改思路落實(shí)，具體落實(shí)情況如下。

1）各方主體召開華中路站基坑安全控制專題會，會上明確鋼支撐由φ609 mm 增強(qiáng)為φ800 mm，并增加軸力自動補(bǔ)償系統(tǒng)；設(shè)計(jì)單位對支撐架設(shè)及軸力的要求進(jìn)行細(xì)化。

2）按照《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范軌道交通工程風(fēng)險(xiǎn)分級防控及隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制工作的通知》（杭建監(jiān)總〔2019〕34 號）及相關(guān)法規(guī)規(guī)范要求進(jìn)行管控，建設(shè)單位牽頭組織原因分析及后續(xù)開挖安全管控會，落實(shí)應(yīng)急措施及應(yīng)急演練，實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)帶班管理制度，相關(guān)落實(shí)資料各方審核后上報(bào)。

3）施工單位組織西區(qū)基坑開挖的安全評估專家評審會，方案中明確了：①設(shè)計(jì)及施工方案調(diào)整后西基坑后續(xù)開挖安全可控；②后續(xù)挖土步續(xù)（細(xì)化到每日）及鋼支撐架設(shè)的具體要求；③清底完成后增加墊層強(qiáng)度（增設(shè)鋼筋網(wǎng)片及墊層厚度）；④開挖的應(yīng)急預(yù)案及應(yīng)急物資儲備要求。

4）由地鐵集團(tuán)向交警申請對基坑周邊路段的黃牌貨車禁行，得到交警部門同意。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)管控成果

建設(shè)單位提交復(fù)工申請報(bào)告后，總站對華中路站各整改項(xiàng)及風(fēng)險(xiǎn)管控措施落實(shí)情況進(jìn)行復(fù)查，各項(xiàng)措施完善情況滿足復(fù)工要求。

目前西區(qū)基坑已開挖完成，選取了 2 個(gè)特征測斜點(diǎn)對基坑施工過程中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，2 個(gè)測斜點(diǎn)為 ZQT 3、ZQT 6（見圖 4）。兩點(diǎn)地質(zhì)情況及工況相同，僅 ZQT 5 點(diǎn)所在斷面在第四、第五道鋼支撐上增加軸力自動補(bǔ)償系統(tǒng)并增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管控手段。基于測斜數(shù)據(jù)，結(jié)合每道支撐的安裝時(shí)段，支撐所在位置圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移，繪制位移曲線（見圖 5）。前期開挖的基坑變形存在一定突變現(xiàn)象［見圖 5（a）］，基坑處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而在后續(xù)一系列應(yīng)對措施增加后，變形曲線較為平順［見圖 5（b）］，最大變形量減少了 30 %。在嚴(yán)格按照管控措施后，最終順利封底。

圖4 華中路基坑 ZQT3、ZQT6 測斜點(diǎn)

圖5 華中路基坑 ZQT3、ZQT6 測斜曲線

4 后續(xù)基坑安全管控成效

華中路站東、西基坑地質(zhì)條件類似，開挖深度也相同，也同為半蓋挖施工，存在大變形風(fēng)險(xiǎn)，在常規(guī)的管控方式外，經(jīng)過推動設(shè)計(jì)變更、專項(xiàng)方案編制及評審、協(xié)調(diào)土方外運(yùn)等增加風(fēng)險(xiǎn)管控力度。施工單位對于風(fēng)險(xiǎn)管控的意識明顯增強(qiáng)，邀請專家分析東區(qū)存在的風(fēng)險(xiǎn)并完善開挖步續(xù)、支撐架設(shè)方法、伺服系統(tǒng)運(yùn)行等，并編制專項(xiàng)方案指導(dǎo)施工，技術(shù)準(zhǔn)備充分；設(shè)計(jì)單位對東區(qū)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)重新核算，在二、三道鋼支撐的軸力自動補(bǔ)償系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將第四、五道φ609 mm 鋼支撐改為φ800 mm 鋼支撐。

圖6 華中路基坑 ZQT21 測斜曲線

本文選取了東區(qū)基坑的 ZQT21 點(diǎn)來驗(yàn)證后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)管控效果，同樣按照支撐所在位置圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移，繪制位移曲線（見圖 6）。基坑整體的開挖過程變形平穩(wěn)，且變形量遠(yuǎn)小于西區(qū)基坑，風(fēng)險(xiǎn)管控效果明顯。

5 結(jié)語

目前杭州地鐵的軟土基坑普遍出現(xiàn)變形大、基坑安全風(fēng)險(xiǎn)高的情況。華中路站為其中特點(diǎn)比較明顯的基坑，其軟土層特別深厚、施工條件復(fù)雜、施工時(shí)間跨度長等一系列不利因素，通過總站介入后提高風(fēng)險(xiǎn)管控力度，順利完成結(jié)構(gòu)回筑，并且對周邊環(huán)境影響較小。通過工程類比分析法得出，在后續(xù)軟土基坑的管控中，重點(diǎn)關(guān)注前期設(shè)計(jì)加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度（如設(shè)置2道混凝土支撐、加強(qiáng)圍護(hù)墻剛度），在周邊環(huán)境較差的條件下增加鋼支撐軸力補(bǔ)償系統(tǒng)措施［3］，以及對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工全過程的質(zhì)量把控，并且加強(qiáng)施工期的各責(zé)任主體風(fēng)險(xiǎn)管控參與程度，加強(qiáng)施工單位對于風(fēng)險(xiǎn)管控的意識。