紧邻轨道交通复杂地下环境深基坑施工监理控制要点

陆海峰（上海海龙工程技术发展有限公司，上海 200011）

0 引言

在城市化高速建设过程中，地下空间的利用越来越被重视，在运营轨道交通隧道正上方或紧邻运营轨道交通隧道进行建筑施工活动的情况已屡见不鲜。但是，深基坑施工稍有不慎就会对运营中的轨道交通隧道造成威胁，如何控制坑底土体隆起及位移，保证轨道交通区间隧道隆沉变形在允许范围内，保障轨道交通隧道的运营安全，已成为监理工程师必须认真研究的重要课题。本文通过某工程深基坑施工监理实践，提出了相应监控措施及信息化施工手段，为类似工程监理提供参考和借鉴。

1 工程概况

某工程（以下简称“本工程”）是以办公为主，集商业、办公和内部招待所为一体的综合体项目，位于上海市徐汇区中心区域。项目分为主楼和裙楼两个部分，其中：主楼为地下2层，地上15层；裙楼为地下1层，地上5层。基坑开挖面积约5500 m2，其中：主楼区域面积950 m2，开挖深度约10.75 m；裙楼区域面积约4550 m2，开挖深度约5.30 m；局部为落深区域。

本工程环境条件十分复杂，裙楼基坑正下方沿东西向分布有轨道交通4号线的上、下行线和回场线三条区间隧道，地下室底板距离上、下行线隧道顶部约8.8 m，距离回场线隧道顶约12.4 m，轨道交通隧道在整个裙楼基坑下方的长度约50 m～60 m（如图1所示）。基地北侧有多幢建筑物，其中北侧28层住宅楼距地下室边线最近约25 m，3层砖混结构距地下室边线最近约17 m，北侧供电线路与围护结构最小距离仅4.8 m。东侧道路下分布有电信、上水、电力等多条市政管线，年代久远，老化严重，保护要求较高。

图1 本工程地下室与轨道交通4号线区间隧道关系平面图

拟建场地第①层填土厚度较大，最大厚度达4.5 m，成分复杂，结构松散，含有机质、植物根茎、石子、碎砖及水泥块等杂质。场地内尚分布有原有建筑物残存基础。第④2层为微承压含水层。第⑦层为承压含水层，与第⑨层承压水相互连通。

2 工程的重难点分析

（1）基坑深，难度大。本工程主楼基坑开挖深度约为10.75 m，裙楼基坑开挖深度约为5.30 m，基坑土方开挖时土体卸载，势必对轨道交通区间隧道位移产生影响。因此，土方开挖流程及基础底板施工等必须遵循一定的技术要求，遵循 “分层、分块、对称、限时”的原则，利用“时空效应”原理严格控制基坑变形，确保轨道交通4号线区间隧道在可控的情况下运营安全。

（2）紧邻轨道交通运营隧道。本工程主楼基坑平行于回场线隧道，地下室围护墙与隧道净间距5.6 m；裙楼基坑下有三条隧道穿越，基础底板离上、下行线隧道顶8.8 m，离回场线隧道顶约12.4 m。基坑工程与轨道交通4号线隧道对应关系复杂，施工难度和施工风险极高。

（3）基坑周边环境复杂。基坑周边建筑物及地上、地下管线多，而且年代久远，老化严重，均在基坑施工影响范围内。基坑施工稍有不慎，就会对周边环境造成一定影响和破坏。

（4）轨道交通隧道的结构保护要求非常高。轨道交通运营隧道的结构变形率＜0.5 mm/d；结构变形的累计沉降和水平位移的失效极限为5 mm。地下结构相关设施的绝对沉降和水平位移≤20 mm（包括各种加载和卸载的最终位移量）。同样，对于隧道变形控制，必须注意其曲线的曲率半径R≥15000 m，而相对弯曲曲率≤1/2500。此外，由建筑物的垂直荷载（包括基础地下室）和施工因素（如降水和灌浆）引起的地下隧道外壁额外荷载≤20 kPa。

（5）协调难度大。施工场地地处徐汇区中心区域，与周围居民区距离较近，轨道交通隧道上方的基础施工只能在夜间轨道交通列车停运（晚上23：00—次日凌晨6：00）的7 h内施工。如何控制夜间施工噪声，尽可能地降低对周边居民的影响是本工程施工的一大难点。

3 基坑施工监理控制措施

本工程基坑下方有轨道交通4号线的上、下行线和回场线三条区间隧道沿东西向穿越，周边环境复杂，对基坑开挖引起的坑底土体隆起和周边土体沉降控制不当，将严重威胁轨道交通隧道和周边管线安全，对周边环境造成负面影响，因此必须对深基坑工程施工质量进行严格监控。

3.1 事前控制

3.1.1 施工专业分包资质审查

（1）在专业分包单位进场前，对施工单位的资质证书等级进行审查，确保其在许可的范围内承揽工程；审查安全生产许可证并确保其合法有效，对安全管理人员（“三类”人员）是否具备合法资格进行审查，确保与投标文件一致。

（2）对特种作业人员的持证上岗情况及资格证书的合法有效性进行检查，确保符合要求。

（3）审查施工单位的安全质量保证体系和管理制度是否健全，人员配备是否符合《上海市建筑施工企业施工现场项目管理机构关键岗位人员配备指南》（沪建管［2014］758号）要求，项目经理和技术负责人等有经验的技术骨干的素质是否具备完成施工任务的要求，等等。

3.1.2 专项方案与技术交底审查

（1）根据地质条件、周围环境、开挖深度、支撑结构形式、施工方法及目标期限等信息，督促施工单位制订切实可行的专项施工方案、环境保护措施及监测方案等。对施工单位报审的施组方案进行程序性、符合性和针对性审查，并提出对专项施工方案的书面审批意见。对施工现场进行合理平面布置，对施工机械、运输车辆行走路线和材料堆放进行合理安排。

（2）检查施组方案中的安全措施，如针对较危险区域和子项目的特殊专项施工计划是否符合土木工程的强制性标准，内容是否满足技术可行、安全可靠的要求。

（3）审查施工单位针对重大危险源制定的事故应急救援预案，保证其组织体制、运作机制和保障系统切实可行，满足应急救援要求，以确保应急预案的科学性、合理性以及与实际情况的符合性。

（4）督促施工单位根据工程的复杂程度和技术特点做好技术交底工作，交底内容要求具有针对性和指导性，并注重实效。

3.1.3 基坑施工专项监理细则编制

根据设计文件、工程验收规范、监理规划及专项施工方案等编制监理实施细则，应具有可操作性和针对性，对关键部位和关键工序，按照监理工作流程，制订相应的监理工作防范措施，明确监理方法、措施和监控要点，确保过程控制有依据。

3.1.4 开挖条件核查

（1）基坑开挖前，加强与轨道交通主管部门的沟通，明确开挖阶段及后续回筑过程的监护控制标准和保护措施。同时做好三条区间隧道的结构状况及渗漏水情况的书面确认工作。

（2）基坑开挖前，应对基坑周边影响范围内的地上、地下管线进一步排摸确认，加强与管线主管部门的沟通，按环境监测方案实施监测，确保施工期间管线的安全运行。

（3）督促施工单位做好深基坑土方开挖前各项准备工作，根据《上海市深基坑工程管理规定》（沪建交［2006］105号）要求，办好基坑开挖条件验收手续。当坑内水位标高达到要求、监测点布设完毕、围护结构达到设计强度要求，管线、邻近建筑物保护措施，以及应急预案、应急物资等落实后，总监理工程师方可签发土方开挖令。

3.2 事中控制

3.2.1 基坑降水监控

本工程深坑降水采用真空深井泵降水措施，有疏干井、水位观测井和回灌井三种类型。监理工程师要检查钻井成孔过程中的井孔位置、深度、直径和垂直度是否符合规范要求；检查降水井的井管滤水性能、回填砾料的级配及滤管长度是否符合规范要求；动态掌握深井泵运转状况及水位变化情况。

通过实时动态监测降水时基坑外的水位变化和隧道沉降情况，减少和控制基坑内降水对环境的不利影响。同时提高土壤的水平抗力，保证有效降低开挖土体的含水量，防止土体在开挖表面膨胀。应在基坑开挖前15 d进行疏干井降水，以保证地基开挖顺利进行，井内水位须控制在基坑开挖面1.0 m以下。

3.2.2 隔离轨道交通隧道风险措施

为降低施工对轨道交通4号线正常运营的影响，对区间隧道正上方及侧边土体采用新型水泥土搅拌桩墙（Soil Mixing Wall，SMW）工法加固，以提高隧道周边土体的抗变形能力，减少上方基坑开挖卸载对隧道的影响。在基坑开挖前，委托检测单位对加固土体28 d无侧限抗压强度进行现场取芯强度检测。同样采用SMW工法对地下连续墙两侧的土体进行加固，防止地下连续墙施工时墙体坍塌，造成土体位移，影响轨道交通4号线隧道的结构安全。只有当SMW混合桩达到其设计强度后，才能进行地下连续墙施工，从而减少地下隧道施工过程中突发事件的影响。

3.2.3 地下连续墙监控

主楼基坑采用地下连续墙围护，其中靠近轨道交通侧的墙厚为1000 mm、其余侧墙厚为800 mm。对地下连续墙的成槽质量、垂直度何泥浆性能指标进行检查，确保成槽过程中槽壁不塌、不缩，地墙不夹泥、不露筋、不渗漏水；对钢筋笼制作和安装质量进行隐蔽验收，重点检查钢筋规格、间距、钢筋焊接质量及直螺纹套筒连接质量。

3.2.4 SMW工法桩监控

裙楼基坑采用φ850 mm型钢水泥土搅拌墙围护。坑内采用SMW搅拌桩满堂加固，搅拌桩设计桩径为850 mm，水灰比为1.2。

监理对使用的水泥品种和强度等级进行检查，并按规定做好见证取样复试工作，未经检测合格的水泥不得投入使用。对型钢垂直度和标高进行检查，并派专人记录拌制水泥浆液比重、拌浆罐数、外加剂用量、流量泵流量、泵送浆液及下沉和提升的时间。为降低施工时对轨道交通隧道及周边环境的挤土效应，搅拌桩施工顺序采用“跳打”方式进行，并注意搅拌桩28 d抗压强度须≥1.5 MPa。

3.2.5 基坑开挖监控

裙楼部分采用长56 m、直径800 mm的钻孔灌注桩，分布在轨道交通4号线隧道上、下行线及出入场线之间及两侧。

为保护轨道交通4号线隧道安全，基坑大底板共分成59块（轨道交通上行线正上方14块，轨道交通下行线正上方14块，出入场线正上方17块，隧道侧边14块），逐块依序施工。基坑开挖过程中，基于“时空效应”原理，严格执行开挖程序，并按照“分层、分块、对称、限时”的原则，随挖随施工垫层及底板，严格控制基坑变形。

监理人员按照计划和轨道交通监理的要求严格控制开挖高度，并确保开挖顺序和方法与批准的施工管理计划一致，实行“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖、严禁超挖”的原则。要密切关注各支护层的开挖进度，在开挖施工过程中应每天与监测单位联系，获取地下隧道的监测信息，并根据各施工过程中各监测要素的变形程度和预警指标及时采取措施，改进施工方法。当变形量超过预警指标时，应立即启动应急预案并将土方回填，待找出原因、拿出切实可行的方案并得到轨道交通监护部门的同意后，方可继续施工。

3.2.6 支撑施工监控

主楼坑内设两道钢筋混凝土水平支撑，裙楼坑内设一道斜抛撑（局部为水平支撑）的支护体系。支撑系统虽不构成主体结构的一部分，只是施工过程中的一项施工措施，但其施工质量的好坏将直接关系到基坑的稳定和周边建筑物及地下管网的安全，所以监理人员必须高度重视。支撑梁和围檩梁混凝土应同时浇筑，以保证支撑体系的整体性。检查支撑钢筋绑扎、混凝土强度等级、钢支撑预应力施加和焊接质量。

3.2.7 信息化施工监理

基坑工程监测是基坑施工的“眼睛”。督促监测单位做好对基坑支护体系、周边建（构）筑物、道路管线及轨道交通隧道等的全方位施工监测，做到信息化施工，根据周边环境监测数据适时调整施工顺序，确保周边环境安全。

监理在施工过程中每天动态掌握监测报告中的信息数据，了解周边环境变化、支护结构变形及轨道交通隧道隆沉状态，并把获得的信息及时反馈到施工中。通过对轨道交通正上方一区第一分块施工时隧道的临近三个监测点24 h变形数据的分析，基本掌握了隧道变形随上部土体卸载直至底板混凝土浇筑完成的变形规律，从而指导顺利完成整个基坑底板施工。

3.2.8 安全风险控制

施工过程中，确保基坑工程安全，要求施工单位建立基坑工程风险管理制度，强化基坑工程风险管理，提高基坑工程风险意识，落实风险管理责任；从基坑支护、土方开挖、钢筋笼整体吊装到混凝土浇筑等各环节都要重视工程风险管理；加强监理现场巡视、检查常态化，规范施工安全管理，同时加强现场安全技术交底和培训。

3.2.9 施工进度控制

基于项目“限时、分块”施工特征，规定在轨道交通列车4号线停运期间（晚上23：00—次日凌晨6：00），完成从土方开挖直至大底板钢筋混凝土的浇筑。如果不能按时完成混凝土浇筑，会导致轨道交通隧道隆起变形加大，这是极大的技术风险。要求施工单位对土方开挖、垫层、模板铺设、钢筋笼吊装，梁板上部钢筋绑扎及预埋、插筋，混凝土浇筑各分项工程增加工、料分析，按计划要求的时间增加限时完成任务的保证措施和相关经济责任，合理控制各工序搭接，优化土方开挖和底板形成施工，尽可能地减少施工时间，并根据轨道交通停运时间，严格控制隧道上方分块的施工时间。

进度实施过程中，要求施工单位必须紧紧围绕隧道变形数据来进行工作，合理、有序地安排各专业进入施工作业面施工。督促施工单位根据工期要求制订进度控制的里程碑进度目标，对施工进度的过程进行检查、优化及控制，及时发现问题并纠正落实。施工单位应增加人力、物力和财力投入，尽早落实相关材料采购工作，采取有效赶工措施，调整工序穿插，缩短工序间歇时间，加班加点，减少基坑暴露时间，确保基坑开挖施工进度与质量满足设计、方案、规范等各项要求及轨道交通隧道安全要求，严格控制基坑变形。

4 效果评价与经验教训

4.1 效果评价

经各参建方的共同努力，在本工程基坑施工过程中，未出现任何安全和质量事故。周边环境、地下管线监测数据和轨道交通隧道变形均在受控范围内，保证了轨道交通4号线的正常运营。周边地下管线至基坑结构封顶逐步达到持续稳定状态。

4.2 经验教训

在基坑施工过程中，根据轨道交通4号线隧道变形数据显示，重载车辆行走、大型机械设备和建筑材料堆放对轨道交通隧道结构隆沉有明显影响。在施工过程中必须合理布置施工场地，规划重车行走路线，材料和土方不得在隧道上方及附近一定范围内放置，应确保轨道交通正常、安全运营。

考虑到只能在轨道交通4号线列车停运7 h内进行隧道上方的基础施工，夜间施工不可避免，施工前必须主动与周边居民、业主委员会、街道办事处及居民委员会做好协调与沟通，取得小区业主的谅解，及时消除施工带来的扰民隐患，确保在“限时”范围内完成施工任务。

应用BIM的三维可视化设计和仿真模拟技术实现性能模拟分析，优化方案，减少设计错误；发现和定位各专业之间的冲突，减少“错漏碰缺”以及不必要的返工和设计变更。应利用施工进度管理模型，开展项目施工方案模拟及优化、建筑虚拟建造及优化、进度模拟和资源管理及优化，提高基坑施工效率，提高施工工序安排的合理性。

5 结语

本工程通过采取一系列事前事中控制措施，实现了紧邻轨道交通隧道基坑施工在满足施工质量和安全的前提下顺利完工的目标，保证了轨道交通运营隧道安全。