软土地区基坑工程的风险管控_许瑞.pdf

Engineering Design of the Ground基础工程设计1引言随着我国经济的迅速发展与城市化水平的不断提高，城市建设用地日趋紧张，城市地下空间的开发已成为必然趋势，因此，基坑工程大量出现。由于城市建筑密度大，基坑工程周边环境往往较为复杂，同时，基坑施工过程中存在大量不确定因素，总体施工难度较大。在过去的工程建设过中，曾出现过不少基坑事故，如杭州地铁一号线基坑事故、上海七宝生态商务区基坑事故。据统计，我国基坑事故率约为21%1-3，因此，基坑工程是一项风险性工程。根据边亦海4的统计结果，相关单位造成的事故比例如图1所示，其中设计和施工是事故的主要原因，占比80%以上，其他相关单位占比虽然较小，但总和超过10%，应引起足够的重视。基坑事故将造成巨大的经济损失、人员伤亡，同时给社会带来不良影响，因此，需要对基坑工程进行科学管理，规避风险。本文结合上海某基坑工程进行进一步介绍。50.90%34.30%5.09%5.09%1.89%2.64%监测单位监理单位施工单位设计单位勘察单位建设单位60.0050.0040.0030.0020.0010.000.00占比/%事故原因归类图 1基坑工程事故原因占比2工程概况本工程位于上海市杨浦区，基坑总周长约410 m，开挖面积约11 000 m2，0.000 m相对于绝对标高+4.150 m，场地自然地面绝对标高约+3.500 m，基坑开挖深度约9.5 m。根据上海市DG/TJ 08-612018基坑工程技术标准5，基坑安全等级为二级。根据勘察报告，拟建场地属长江三角洲冲积平原，地貌单软土地区基坑工程的风险管控Risk Management of Foundation Pit in Soft Soil Area许瑞（上海杨树浦置业有限公司，上海 200092）XU Rui(Shanghai Yangshupu Real Estate Co.Ltd.,Shanghai 200092,China)【摘要】总结以往研究资料可知，设计与施工因素是基坑事故的主要原因。论文以上海某基坑工程为例，分析工程特点，基于工程特点选择基坑围护方案，详细介绍了软土地区基坑工程设计选型与施工管控的相关措施。【A b s t r a c t】Accordingtothepreviousresearchdata,designand construction factorsare the main causesoffoundation pit accidents.TakingapitengineeringinShanghaiasanexample,thispaperanalyzestheengineeringcharacteristics,andchoosesthefoundationpit retainingschemebased on the engineering characteristics,introduces in detail the design selection and construction control measures of soft soil foundation pitproject.【关键词】软土地区；基坑工程；风险管控【K e y w o r d s】softsoilarea;pitengineering;riskmanagement【中图分类号】TU753【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）03-0051-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.03.014【作者简介】许瑞（1979），男，江苏泗洪人，工程师，从事房地产全周期业务管理与研究。51Construction&DesignForProject工程建设与设计元为滨海平原地貌类型。基坑围护设计、施工主要受以下地层影响：（1）场地内填土；（2）第层粉质黏土，可塑软塑状态；（3）第层淤泥质粉质黏土夹黏质粉土，含水量高、孔隙比大；（4）第层淤泥质黏土，该层土性较差，有较明显的触变及流变性。浅部地下水主要为潜水，以大气降水及地表径流补给为主。主要土层物理力学参数如表1所示。表 1主要土层物理力学参数表土层编号土层名重度/（kN m-3）直剪固快（峰值）内摩擦角/（）黏聚力/kPa粉质黏土淤泥质粉质黏土夹黏质粉土淤泥质黏土18.417.916.916.017.012.52013133工程特点本项目存在以下特点。1）属软土地区大、深基坑，施工难度大：根据基坑规模，属于典型的深大基坑，对基坑设计施工均提出了很高的要求，应采取有效措施控制基坑变形，确保基坑自身及周围环境的安全。2）周边环境较为复杂：基坑南侧距离高架桥上匝道约23.3 m，位于高架桥安全保护区以内；东侧距离3F住宅楼最近约19.0 m；北侧距离2F商业广场建筑最近约22.8 m；另外基坑北侧、西侧、南侧基坑开挖深度影响范围内分布有大量市政管线需要保护，周边环境复杂，对变形控制要求严格。3）工程地质条件：基坑开挖范围为软黏土（第层、第层土），呈流塑状态，土性极差，这两层的总厚度达16 m，坑底位于第层淤泥质粉质黏土夹黏质粉土，基坑开挖后容易产生坑底回弹、基坑大变形以及周边地面沉降等，必须采用有效的围护措施。4基坑围护设计选型4.1选型原则围护体结构选型设计，不仅要受力合理，还要施工方便，节约工期。根据上述基坑特点与难点的分析，结合主体结构和场地情况特征，基坑围护选型遵循以下原则：1）确保安全，避免存在重大安全隐患的方案可能带来巨大损失；2）满足工期目标的前提下，科学、合理安排总体施工流程；3）以基坑安全为前提，选择施工难度小、施工便利的施工工艺；4）尽量节约造价，实现安全与经济之间的最佳平衡点。4.2围护桩选型分析根据上海地区基坑经验，对于类似开挖深度、规模的基坑，基坑周边挡土结构通常采用板式围护。上海地区常用SMW工法或钻孔灌注桩排桩结合止水帷幕进行施工。两种工法的优缺点对比如表2所示。本工程基坑开挖面积较大，基坑施工周期较长，采用SMW工法围护经济性较差。此外，基坑周边有高架桥上匝道、民房及大量市政管线需要保护，对围护桩的侧向刚度提出了较高的要求。根据以往工程经验，钻孔灌注桩能有效控制围护结构变形，除做好泥浆排污工作外，基本不影响周围环境，且造价适中。因此，选用钻孔灌注排桩作为基坑周边的挡土结构。4.3支撑体系支撑的选型和平面布置应满足对周边环境的保护要求，SMW 工法钻孔灌注桩排桩优点1）构造简单，止水性能好，能提高较大的刚度；2）施工速度快，对场地要求较低；3）施工噪声影响小，适合在市区施工；4）工艺地层适应性较好，能够满足本项目地层条件；5）具备止水功能，有利于节省造价；6）型钢在工程结束后可进行回收利用，减少材料浪费，节省造价1）施工工艺成熟，在上海地区广泛应用，具有成熟的设计与施工经验；2）灌注桩桩径可选择性多，桩长可调节，能够满足深基坑要求，对周围环境的施工影响小；3）刚度大，能够有效抵抗基坑水平变形，减小对周边环境的影响缺点1）基坑施工周期对围护造价的影响较大。如基坑施工工期不能得到有效控制，则随着型钢租赁期的增长，SMW 工法的围护费用将显著上升；2）型钢抗弯刚度较灌注桩小，且三轴搅拌桩内插型钢的回收会造成基坑边二次变形，对周围环境产生附加影响，不利于邻近敏感环境的保护；若型钢不回收，则其经济性较差1）灌注桩按一定间距布置，无法起到止水效果，需要另行施工止水帷幕，工程造价相对较高；2）施工过程中会产生大量泥浆垃圾，处理难度大，对环保要求高表 2SM W工法与钻孔灌注桩排桩优缺点对比52Engineering Design of the Ground基础工程设计并充分考虑到土方开挖与运输的便利性，保证项目能在预定工期内完成。常用的基坑内支撑主要包括钢支撑与钢筋混凝土支撑。钢支撑具有安装与拆除便利、施工速度快、材料损耗小以及可以通过施加预应力以合理控制基坑变形等优点。但其缺点也较明显，其主要缺点如下：（1）纵横杆件间的连接基本属于铰接状态，形不成整体刚接，支撑系统整体刚度较弱，在平面跨度大、形状不规则的基坑工程中通常不适用；（2）由于受到截面尺寸的限制，支撑刚度及结构强度较低。钢筋混凝土支撑整体结构刚度大，能够有效控制基坑变形，由于采用现浇的施工方式，连接节点的靠度高，能够广泛适用于各种形状的基坑。综上分析，由于本基坑工程开挖深度深，面积大，水平支撑受力大，因此，采用钢筋混凝土支撑。根据拟建基坑的平面形状，采用对撑、角撑与边桁架相结合的平面布置形式。5基坑施工管控根据前文数据，施工原因导致的基坑工程事故占比超过50%，因此，需要对施工全过程进行科学的管理，避免事故发生。由于基坑工程的复杂性，应按相关规定组织设计交底，促使施工、监理等相关单位能够加深对设计文件的理解，尤其是一些特殊、难点、疑点问题，能够正确贯彻设计要求，确保按图施工，从而保证施工质量。正式施工前，应根据围护设计图纸及专家评审意见制定详细施工组织设计，并通过监理公司审核，保证施工计划组织的合理性。施工过程中，除常规的质量控制与检验，定期组织工程质量例会，汇报工程进度与质量、质量问题与解决措施以及下阶段目标。以下几点需要特别重视。1）场地合理布置：根据场地条件，对物料堆放场所以及工程车辆路线进行合理布置，加强对现场落实情况的检查，避免出现材料随意堆放或车辆不按规定路线行走导致基坑荷载超过设计值，造成基坑风险。2）加强工序协调与控制：目前，大部分基坑的开挖和支护通常由两个单位来完成，在工序管理上不可避免会出现基坑开挖和支撑施工的分工协作问题，如基坑超挖、未按设计要求分区开挖、支撑施工不及时等，将导致基坑的风险显著增大，因此，需要加强对基坑施工工序的协调以及管控。3）加强关键节点控制：需分析哪些工序对基坑安全存在重大影响，将其列为对影响基坑安全的关键节点，加强质量管控。对于施工关键节点的管控，需各参建单位对其进行质量检查合格后方可进行后续的施工。4）信息化施工：基坑施工过程中，需委托具有相应资质的单位对围护结构及周围环境进行全面监测，施工单位应根据监测反馈数据对施工进度和施工方法进行动态控制和调整，切实做到信息化施工。监测日报24 h内须送达参建各方。监测数据小于报警值时，每周提交一次书面监测结果。监测数据超过报警值时应加强监测，并及时通知有关各方，及时采取有效措施控制风险的进一步发展，保证工程顺利推进。5）制订应急预案：根据工程经验，分析项目过程中存在的风险因素，如围护墙体大面积渗漏水甚至涌土、喷沙，坑底隆起，围护墙体位移过大等，针对各种风险因素制定应急措施，并做好应急物资储备与管理，提高应急物质的调配与保障能力，以便在突发情况下能够快速采取应对措施，有效控制工程风险。6结语基坑工程由于其过程中存在较多的不确定因素，是一项风险较高的工程。设计与施工因素是基坑事故的主要原因，在对工程全过程进行质量管理的基础上，应加强对设计与施工阶段的监管，通过科学的管理体系，提升工程质量，规避工程风险。结合某实际工程的相关措施，基坑整体水平位移控制在35 mm以内，施工期间基坑风险得到了有效控制，可为类似工程提供参考。【参考文献】1詹志勇.基坑变形分析和周围地面沉降的预测J.建筑施工,2007(12):927-929.2刘国彬,王卫东.基坑工程手册M.2版.北京:中国建筑工业出版社,2009.3江见鲸,龚晓南,王元清,等.建筑工程事故分析与处理M.北京:中国建筑工业出版社,1998.4边亦海.基于风险分析的软土地区深基坑支护方案选择D.上海:同济大学,2006.5上海市住房和城乡建设管理委员会.基坑工程技术标准:DG/TJ08-612018S.上海:同济大学出版社,2018.【收稿日期】2022-09-2753