軟土地區基坑工程的風險管控

許瑞

（上海楊樹浦置業有限公司，上海 200092）

1 引言

隨著我國經濟的迅速發展與城市化水平的不斷提高，城市建設用地日趨緊張，城市地下空間的開發已成為必然趨勢，因此，基坑工程大量出現。由于城市建筑密度大，基坑工程周邊環境往往較為復雜，同時，基坑施工過程中存在大量不確定因素，總體施工難度較大。在過去的工程建設過中，曾出現過不少基坑事故，如杭州地鐵一號線基坑事故、上海七寶生態商務區基坑事故。據統計，我國基坑事故率約為21%[1-3]，因此，基坑工程是一項風險性工程。根據邊亦海[4]的統計結果，相關單位造成的事故比例如圖1 所示，其中設計和施工是事故的主要原因，占比80%以上，其他相關單位占比雖然較小，但總和超過10%，應引起足夠的重視。基坑事故將造成巨大的經濟損失、人員傷亡，同時給社會帶來不良影響，因此，需要對基坑工程進行科學管理，規避風險。本文結合上海某基坑工程進行進一步介紹。

圖1 基坑工程事故原因占比

2 工程概況

本工程位于上海市楊浦區，基坑總周長約410 m，開挖面積約11 000 m2，±0.000 m 相對于絕對標高+4.150 m，場地自然地面絕對標高約+3.500 m，基坑開挖深度約9.5 m。根據上海市DG/TJ 08-61—2018《基坑工程技術標準》[5]，基坑安全等級為二級。

根據勘察報告，擬建場地屬長江三角洲沖積平原，地貌單元為濱海平原地貌類型。基坑圍護設計、施工主要受以下地層影響：（1）場地內填土；（2）第②層粉質黏土，可塑～軟塑狀態；（3）第③層淤泥質粉質黏土夾黏質粉土，含水量高、孔隙比大；（4）第④層淤泥質黏土，該層土性較差，有較明顯的觸變及流變性。淺部地下水主要為潛水，以大氣降水及地表徑流補給為主。主要土層物理力學參數如表1 所示。

表1 主要土層物理力學參數表

3 工程特點

本項目存在以下特點。

1）屬軟土地區大、深基坑，施工難度大：根據基坑規模，屬于典型的深大基坑，對基坑設計施工均提出了很高的要求，應采取有效措施控制基坑變形，確保基坑自身及周圍環境的安全。

2）周邊環境較為復雜：基坑南側距離高架橋上匝道約23.3 m，位于高架橋安全保護區以內；東側距離3F 住宅樓最近約19.0 m；北側距離2F 商業廣場建筑最近約22.8 m；另外基坑北側、西側、南側基坑開挖深度影響范圍內分布有大量市政管線需要保護，周邊環境復雜，對變形控制要求嚴格。

3）工程地質條件：基坑開挖范圍為軟黏土（第③層、第④層土），呈流塑狀態，土性極差，這兩層的總厚度達16 m，坑底位于第③層淤泥質粉質黏土夾黏質粉土，基坑開挖后容易產生坑底回彈、基坑大變形以及周邊地面沉降等，必須采用有效的圍護措施。

4 基坑圍護設計選型

4.1 選型原則

圍護體結構選型設計，不僅要受力合理，還要施工方便，節約工期。根據上述基坑特點與難點的分析，結合主體結構和場地情況特征，基坑圍護選型遵循以下原則：

1）確保安全，避免存在重大安全隱患的方案可能帶來巨大損失；

2）滿足工期目標的前提下，科學、合理安排總體施工流程；

3）以基坑安全為前提，選擇施工難度小、施工便利的施工工藝；

4）盡量節約造價，實現安全與經濟之間的最佳平衡點。

4.2 圍護樁選型分析

根據上海地區基坑經驗，對于類似開挖深度、規模的基坑，基坑周邊擋土結構通常采用板式圍護。上海地區常用SMW 工法或鉆孔灌注樁排樁結合止水帷幕進行施工。兩種工法的優缺點對比如表2 所示。

表2 SMW工法與鉆孔灌注樁排樁優缺點對比

本工程基坑開挖面積較大，基坑施工周期較長，采用SMW 工法圍護經濟性較差。此外，基坑周邊有高架橋上匝道、民房及大量市政管線需要保護，對圍護樁的側向剛度提出了較高的要求。根據以往工程經驗，鉆孔灌注樁能有效控制圍護結構變形，除做好泥漿排污工作外，基本不影響周圍環境，且造價適中。因此，選用鉆孔灌注排樁作為基坑周邊的擋土結構。

4.3 支撐體系

支撐的選型和平面布置應滿足對周邊環境的保護要求，并充分考慮到土方開挖與運輸的便利性，保證項目能在預定工期內完成。

常用的基坑內支撐主要包括鋼支撐與鋼筋混凝土支撐。

鋼支撐具有安裝與拆除便利、施工速度快、材料損耗小以及可以通過施加預應力以合理控制基坑變形等優點。但其缺點也較明顯，其主要缺點如下：（1）縱橫桿件間的連接基本屬于鉸接狀態，形不成整體剛接，支撐系統整體剛度較弱，在平面跨度大、形狀不規則的基坑工程中通常不適用；（2）由于受到截面尺寸的限制，支撐剛度及結構強度較低。

鋼筋混凝土支撐整體結構剛度大，能夠有效控制基坑變形，由于采用現澆的施工方式，連接節點的靠度高，能夠廣泛適用于各種形狀的基坑。

綜上分析，由于本基坑工程開挖深度深，面積大，水平支撐受力大，因此，采用鋼筋混凝土支撐。根據擬建基坑的平面形狀，采用對撐、角撐與邊桁架相結合的平面布置形式。

5 基坑施工管控

根據前文數據，施工原因導致的基坑工程事故占比超過50%，因此，需要對施工全過程進行科學的管理，避免事故發生。

由于基坑工程的復雜性，應按相關規定組織設計交底，促使施工、監理等相關單位能夠加深對設計文件的理解，尤其是一些特殊、難點、疑點問題，能夠正確貫徹設計要求，確保按圖施工，從而保證施工質量。正式施工前，應根據圍護設計圖紙及專家評審意見制定詳細施工組織設計，并通過監理公司審核，保證施工計劃組織的合理性。

施工過程中，除常規的質量控制與檢驗，定期組織工程質量例會，匯報工程進度與質量、質量問題與解決措施以及下階段目標。以下幾點需要特別重視。

1）場地合理布置：根據場地條件，對物料堆放場所以及工程車輛路線進行合理布置，加強對現場落實情況的檢查，避免出現材料隨意堆放或車輛不按規定路線行走導致基坑荷載超過設計值，造成基坑風險。

2）加強工序協調與控制：目前，大部分基坑的開挖和支護通常由兩個單位來完成，在工序管理上不可避免會出現基坑開挖和支撐施工的分工協作問題，如基坑超挖、未按設計要求分區開挖、支撐施工不及時等，將導致基坑的風險顯著增大，因此，需要加強對基坑施工工序的協調以及管控。

3）加強關鍵節點控制：需分析哪些工序對基坑安全存在重大影響，將其列為對影響基坑安全的關鍵節點，加強質量管控。對于施工關鍵節點的管控，需各參建單位對其進行質量檢查合格后方可進行后續的施工。

4）信息化施工：基坑施工過程中，需委托具有相應資質的單位對圍護結構及周圍環境進行全面監測，施工單位應根據監測反饋數據對施工進度和施工方法進行動態控制和調整，切實做到信息化施工。監測日報24 h 內須送達參建各方。監測數據小于報警值時，每周提交一次書面監測結果。監測數據超過報警值時應加強監測，并及時通知有關各方，及時采取有效措施控制風險的進一步發展，保證工程順利推進。

5）制訂應急預案：根據工程經驗，分析項目過程中存在的風險因素，如圍護墻體大面積滲漏水甚至涌土、噴沙，坑底隆起，圍護墻體位移過大等，針對各種風險因素制定應急措施，并做好應急物資儲備與管理，提高應急物質的調配與保障能力，以便在突發情況下能夠快速采取應對措施，有效控制工程風險。

6 結語

基坑工程由于其過程中存在較多的不確定因素，是一項風險較高的工程。設計與施工因素是基坑事故的主要原因，在對工程全過程進行質量管理的基礎上，應加強對設計與施工階段的監管，通過科學的管理體系，提升工程質量，規避工程風險。結合某實際工程的相關措施，基坑整體水平位移控制在35 mm 以內，施工期間基坑風險得到了有效控制，可為類似工程提供參考。