汪结春

上海市水务建设工程安全质量监督中心站 上海 200232

上海作为典型的软土地区，当基坑深度很深时往往还涉及承压含水层问题，这给基坑的开挖施工带来更大的风险。本文通过分析实际工程开挖施工过程中的风险源，逐一分析复杂地层超深基坑开挖施工的风险管理措施，并提出针对性的监督管理要点，给管理人员作为监督依据。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程试验段基坑深度约为57.84 m，采用了超深地下连续墙作为围护体。超深地下连续墙深105 m，容易因开叉、夹泥等而引起渗漏问题，这会在开挖过程中对周边建（构）筑物的安全稳定性以及超深地下连续墙本身带来重大威胁。

1.2 工程地质条件

本工程地质和水文地质条件复杂，工程位于上海市中心城区，主线沿吴淞江走向分布，西起长宁区临虹路（苗圃西雨水泵站西侧），东至静安区福建北路。该区域位于滨海平原地貌单元，沿线揭露的155 m深度范围内，均为第四系松散沉积物，由第四系全新统（Q4）、晚更新统（Q3）、中更新统（Q2）沉积组成，属第四系河口、滨海、浅海相沉积层，主要由饱和黏性土、粉性土以及砂土组成，分为12个大层，一般具有成层分布特点。

图1 沿线土层分布示意

2 超深基坑开挖施工的质量安全风险

超深基坑的挖深和形状，对深基坑的稳定性和变形有较大影响。前期基坑围护设计中，就要考虑空间效应来设计相应的土方开挖工况图，并考虑时间效应，按照分层、分块、对称开挖的原则设计。上海地区的软黏土具有较强的蠕变性，围护结构上作用的土压力随着时间的变化，土体强度逐渐变小，不利于基坑的稳定性。因此，超深基坑土方开挖时应考虑时空效应的影响，这是开挖施工质量影响的重要因素。超深基坑开挖的范围内是建造地下基础设施结构及附属设施的区域，它们将成为地下永久结构。然而地下结构的安全质量又与工程整体质量相互影响，所以必须保证深基坑工程的质量。此外，由于超深基坑工程的开挖土方体量巨大，土体中原有的天然应力的释放量也大，这将使得基坑周边道路产生差异性沉降，基坑邻近范围的建筑物也将由于拉应力的影响而开裂，地下众多相邻管线的个别部位出现应力集中等[1]，这对深基坑开挖施工提出了很高的质量要求。

超深基坑工程开挖施工，会改变场地范围内地下土的地下水位及应力场，从而造成地基土沉降变形，这会对邻近建（构）筑物及市政地下管网产生影响。影响轻则造成附近地面开裂，重则危及相邻建（构）筑物及市政地下管网的安全和正常使用。本工程超深基坑工程施工工期长，会面临多次雨季汛期、挖土堆载、重型设备振动等许多不利条件，安全风险极大，这也给基坑的安全开挖带来了巨大挑战。

关于本超深基坑开挖施工的风险评估，主要包含施工和环境保护两方面。本工程埋深大多都在50 m以上，最深的达到60 m以上，开挖过程中施工深度穿越⑤3-2层、⑦层承压水层并且涉及⑨层和层承压含水层的降压工作，如此大规模的超深基坑开挖施工，其难度放眼上海地区或软土地基区域均史无前例。

通过系统地管控本工程的土方开挖施工，分析施工每道环节的风险点，逐一梳理出监督管理要点及对策，可以有效地保证工程安全质量。

3 超深基坑开挖施工的风险控制及监督管理

3.1 场地环境准备

土方开挖前工程地质勘察与地下障碍物处理很关键，地下潜伏的不明管线与工程本身相互影响。不明管线不仅可能会对施工人员的人身安全造成重大威胁，同时也可能由于开挖过程中的破坏而使得施工单位和政府部门遭受重大经济损失。工程地质勘察的失真也是危险因素之一，错误的水文地质参数会造成地基承载力计算出错，进而影响材料堆放布置、施工设备及行车路线的设计，同时也会造成对地下水位的错判而造成基坑涌水风险。在正式施工之前，若没有专项的基坑开挖施工方案就会造成开挖不合理、开挖没有秩序，在遇到险情时不能及时采取风险控制对策。施工前材料进场的无序堆放也是后期基坑开挖的一个重要的潜在威胁，基坑周边地面超载会造成围护变形过大、基坑边坡滑坡甚至整个基坑坍塌等重大事故。

3.1.1 风险控制要点

1）土方开挖要探明地下管网及地下障碍物，并针对性地采取保护或清障措施，防止发生事故；基坑开挖中发现管道、电缆及其他埋设物应及时报告，不得擅自处理。

2）土方开挖前应进行专项基坑开挖施工方案的编制，绘制土方开挖图，确定开挖路线、顺序、范围、基底标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置以及挖出的土方堆放地点等。

3）基坑开挖前应确定本工程地下水位降到安全水头，始终保持基坑无突涌风险。

4）基坑开挖前应设置2道护身栏杆，邻近基坑边缘范围内不允许堆土、堆料和停放机具。

5）施工机械进入现场所经过的道路、卸车设施等，应事先经过检查，必要时进行加固或加宽等准备工作。

6）施工计划中拟投入的建筑材料、安全防护用品、施工机具应提前落实，施工管理人员及劳动力应及时调配入场，同时做好入场教育等工作。

3.1.2 监督管理要点

1）监督管理人员应检查施工单位是否由有工程勘察专业资质的勘察单位负责勘察，并着重查看工程地下埋藏管线情况及周边建筑情况，判断工程是否需采取针对性的保护措施。

2）监督管理人员应检查工程是否进行预降水试验，并查看所降水位与设计是否一致。

3）监督管理人员应检查施工方是否做好行车路线规划和材料堆场规划。

3.2 超深基坑开挖施工

复杂地层超深基坑开挖往往施工条件很差，且本工程周边环境复杂，环境保护要求高。超深基坑开挖施工不当，容易造成围护渗漏、围护结构变形、基坑隆起甚至承压水突涌等重大事故。这种事故不仅对工程造成直接损失，还会延误工期，同时对周边环境造成危害。基坑开挖过程中，围护结构渗漏会导致坑外水土流失，使得工程周边建筑管线沉降甚至破裂。坑边堆载过大会产生过大的附加荷载，造成围护变形或者基坑边坡失稳，从而造成土方坍塌。另外，由于本工程坑底以下靠近承压含水层，若基坑开挖过快与降水工作不同步则会造成基坑突涌的事故。

3.2.1 风险控制要点

1）需注意地下连续墙的接缝及可能存在缺陷的薄弱处渗漏水的风险，开挖前进行探挖观察，掏槽检缝，出现渗漏及时封堵，处理完成后方可进行下步开挖。

2）在地下连续墙接缝外侧提前布设注浆孔，如发生渗漏应及时进行注浆，从根源上规避渗漏风险。

3）确保基坑开挖工况图是严格按照分层、分段、对称、限时开挖的原则绘制。

4）严格控制土坡坡度，注意土壁的稳定性，若发现有裂缝及坍塌现象时，所有人员应离开作业区，并启动应急措施。

5）施工中应严格控制建筑材料、模板、施工机械、机具或其他物料在坑边堆放，对于挖出的泥土，要及时运走或按规定放置，不得随意堆放。

6）土方开挖时应按照降水需求随挖随降，承压水水位未降到安全水头不能继续开挖下一层土。

3.2.2 监督管理要点

1）监督管理人员应检查接缝两侧槽段都应具备垂直度检测资料、刷壁施工记录、槽底清基施工记录及槽底沉渣厚度验收资料。

2）监督管理人员应检查施工单位是否有完善施工现场的物料堆放情况，保证符合施工要求。

3）监督管理人员应检查降水施工专项方案中是否有每层工况开挖所对应的安全水位情况，并检查现场每日水位记录是否与方案要求一致。

4）监督管理人员应检查挖土记录表，确认是否存在超挖现象。

5）监督管理人员应查看施工现场是否有专人指挥挖土，防止机械碰撞破坏围护结构。

3.3 超深基坑信息化控制

本工程地下连续墙初步设计深度约110 m，地下连续墙的施工质量是保证整个基坑安全的关键，超深地下连续墙快速无损检测手段的不完善极大影响了基坑开挖过程中的风险管控。本工程面临反复从承压水层进出黏土层的情况，若缺少实时的信息化监测，会导致在开挖过程中对坑内外地下水位压差不了解，进而引发基坑突涌等事故。本工程沿线会跨越运营及在建地铁线路以及桥梁、地下通道等，对于围护结构的变形及周边道路沉降的监测也关系到周边建（构）筑物的安全以及附近交通是否能够正常运行。信息化控制有助于人们了解基坑变形的规律，对出现的征兆可以提前预控，有利于保证基坑施工安全[2]。

3.3.1 风险控制要点

1）基坑开挖过程中，根据具体周边环境确定监测范围，设置监测控制点。

2）基坑开挖过程中，应对地下连续墙超声波反射法测试数据进行分析评估，剔除不准确数据。

3）基坑周边设置变形观测点、沉降观测点和地下水位观测点，对重点保护对象应采取保护性监测。

4）按规定每日监测、做好记录并与自动化监测系统作比较，既用于调试自动化监测数据，同时也确保自动化监测系统的连续性。

5）当发现监测数据超标准应及时报告相关部门并采取有效措施，防止基坑边坡土方坍塌。

3.3.2 监督管理要点

1）检查检测元件是否有合格证明、第三方检验报告，另外，核查定期检查记录以及保护措施。

2）检查监测单位是否有监理监测数据日报制度。

3）检查监测单位是否针对超深地下连续墙的相关监测项目做好总结工作。

4）检查周边地面沉降变形是否过大，周边建（构）筑物是否有变形开裂并与实测数据比对。

3.4 超深基坑风险应急管理

缺少有效的风险应急管理，就不能保证各种应急救援资源处于良好的备战状态，应急救援行动也会因组织不力或现场救援工作混乱而延误事故应急，从而造成人员伤亡和财产损失。如果施工单位不定期进行科学、合理、可行的事故应急救援预案演练，那么一旦发生事故，在岗人员会不知所措，或错误操作，进而造成事故的扩大和惨剧的发生。

3.4.1 风险控制要点

1）基坑开挖过程前，应制订好严谨、科学、可行的事故应急救援预案。

2）基坑土方开挖前，应根据应急预案的要求，落实应急抢险队伍，现场配备人员、设备、物资以及专家团队等应急处置资源。

3）应急抢险队伍应有类似基坑工程应急抢险经验，配备快速成孔、聚氨酯注浆、双液旋喷、双液注浆等配套 设备。

3.4.2 监督管理要点

1）检查施工单位是否建立风险应急管理制度，落实应急管理小组和责任人。

2）检查施工单位是否落实应急抢险的物资、设备以及人员。

3）检查土方开挖前是否有应急抢险记录，抢险人员有无培训交底记录。

4）检查应急处置时是否与信息化系统相结合，信息化系统监测到报警值时，相关设备、人员是否能迅速响应。

4 结语

本文从超深基坑土方开挖施工风险着手，从前期场地环境准备、正式开挖施工、信息化监测控制以及风险应急管理几个方面，分别进行风险辨识，提炼出控制土方开挖施工前后的风险控制措施及监督管理重点，为后续类似工程实施提供管理经验。