长宽地道工程周边环境和本体结构稳定性的监理重点

凌 旭

（上海市城市建设工程学校，上海 200232）

0 前言

中环线邯郸路地道工程位于上海市杨浦区，穿越复旦大学南北校区。西起松花江路与邯郸路交叉路口以东45 m，东至国定路与邯郸路交叉路口以东约220 m，全长1 286.4 m。其中地道总长1 065 m，地面道路总长220.9 m。地道为长距离浅埋式地道，基坑围护形式主要采取咬合桩和SMW工法桩两种。基坑最大深度10.6 m，基坑宽度34.5 m～42.9 m。基坑附近主要建筑物有美国研究中心、复旦大学图书馆、上海高科技企业杨浦孵化基地等重要建筑；地下管线种类和数量多，即有老管线又有新规划的管线。

施工场区属滨海平原地貌类型，土质类型有砂质粉土、粉质粘土、夹粉砂等，均为不良土质。

在基坑开挖范围内，地面下2.4～16 m之间为②3层粘质粉土夹粉砂层到饱和粉状土，呈松散状，土质不均匀。基坑开挖过程中，在水头差的作用下，易产生流砂、管涌现象，因此对围护结构的止水性和基坑降水要求较高。

1 长宽地道工程施工过程中对周边环境的监理控制重点

地道工程施工中本体结构的稳定与周边环境的安全是紧密联系的。周边环境的变化，如建筑物的沉降，坑内外水位的变化；基坑施工中，如基坑开挖放坡不符合设计和施工组织的要求，围护结构支撑力不足及围护结构的渗漏等也反映了地道工程施工中的动态状况是否安全和稳定。监控内容主要有：环境监测（建筑物、地下管线）及地道本体结构（墙顶水平位移、墙顶沉降、土体侧向变形、支撑轴力、地下水位、立柱沉降）稳定性监测。为此监理应重点做好如下几个方面的工作：

（1）督促施工单位摸清地道工程的周边环境情况，并编制与之相适应的监测方案，监理予以认真审核。重点审查监测方法、监测点的布置以及各类监测仪器及仪器精度是否满足要求。

（2）根据设计确定的各类监测对象的控制值，及时对各种监测数据进行整理分析，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中指导施工。

（3）当监测数据达到控制标准值的70%时，定为报警值，应要求监测单位加强监测频率。当监测数据达到或超过控制标准值时，应立即发出停止施工令，并要求施工单位采取特殊处理措施后方能继续施工。

监理对监测数据的分析，可以及时客观了解施工对地下管线及临近建筑物的影响程度，以便在施工中有目的的及时要求施工单位调整施工参数、工艺，以确保施工生产的安全；及时反映基坑施工过程中坑外土体的动态变化，明确各施工阶段对坑外土层的影响，及时分析可能出现事故的隐患；了解降水过程中，坑内外水位的变化，分析可能出现的漏水等现象，对围护的薄弱环节作出预先判断，以便及时采取补救措施；客观、准确反映基坑支撑轴力及基坑围檩的受力变化情况。使监理及时掌握基坑的稳定情况等。

2 地道本体结构稳定性控制的监理重点

围护体系的稳定与否对地道工程本体结构的施工至关重要。该地道工程的围护形式主要有：钻孔咬合桩和SMW工法桩的围护。

2.1 钻孔咬合桩的监理控制重点

钻孔咬合桩以其精度高、造价低、进度快，截水效果好而且还具有低噪音、无泥浆污染等环保优点，使得它在城市地铁、市政地下工程建设中得到了工程师们的青睐。

钻孔咬合桩适用于沿海地区软弱地层、含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构，由于钻孔咬和桩的钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬和成排桩围护，对基坑开挖的防水效果很好。从已完成的某实际工程分析，由于采用的是素混凝土桩与钢筋混凝土桩相间布置，其工程造价在同等地质条件下比连续墙降低41%左右，比人工挖孔桩降低20%左右。

近年来，钻孔咬合桩施工工艺在国内已逐渐成熟，但在上海属首次应用,而且缺乏应用的技术规程。为使钻孔咬合桩的围护效果达到邯郸路地道工程的设计要求，监理着重做好如下几方面的监控工作。

2.1.1 成桩前的主要技术参数确定

钻孔咬合桩在该工程中运用的主要技术参数是通过现场试验确定的。根据工程的特点及设计要求,对钻孔咬合桩在正式施工之前进行试桩施工。目的是验证钻孔咬合桩施工工艺在邯郸路地道工程中应用的合理性、可行性，同时为施工设计提供准确的技术参数。试桩采用一荤一素的型式布置，试桩段长18m（K0+755～K0+773）；桩长22.5m；桩径φ1000mm，相邻桩中心间距为800 mm，试桩根数23根。通过试桩摸清了地质水文情况；有效地控制了孔口定位精度、成孔垂直度；保证了咬合厚度；验证了超缓凝混凝土缓凝剂的掺量、缓凝时间、坍落度及普通混凝土坍落度的合理性。

通过钻孔取芯、超声波检测及混凝土试件的试验检测，验证了桩头质量、桩身完整性、混凝土抗压强度等均达到了设计规定的标准，能够满足设计要求。试桩施工是成功的，验证了咬合桩施工工艺在邯郸路地道工程中应用是合理可行的，确定了合理的施工技术参数。

2.1.2 超缓凝混凝土试配的监控

超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料，这种混凝土主要用于A桩，其作用是延长A桩混凝土的初凝时间，以达到其相邻B桩的成孔能够在A桩混凝土初凝之前完成，这样便给套管钻机切割A桩混凝土创造了条件。因此超缓混凝土是钻孔咬合桩施工工艺成败的关健，缓凝时间、缓凝配比中外加剂掺量，又是试配工作的重点。为达到设计要求，确定更适应本工程的施工配合比，监理组跟踪配合施工单位和试验单位，进行了大量试验工作，掌握第一手试配资料及数据。试配共进行了22次，38组。在试配中采取了多种方法，除了常规的制作混凝土试件，监理提出了更接近于施工实际的模拟试验方法，即：采用一只空油桶在桶内中心安放直径为20 mm的硬塑料导管，导管外壁周围充填人工拌制的泥砂土（近似地下土质），按施工操作程序首先拌制混凝土，检测坍落度，将试配的超缓凝混凝土灌注导管内，随着混凝土的筑入提升导管，直至灌注成桩为止。将其放置室温为29℃条件下。然后用电钻将外桶壁钻穿，插入探杆检测初凝情况。其第一模拟试验结果初凝时间72 h；终凝时间80 h；混凝土14 d的试配强度为31.8 MPa；已达到设计强度的106%。但是，缓凝时间超过60 h对施工效果同样有影响，因此，根据模拟试验结果再次进行配合比调配。很快达到设计要求值，确定了超缓凝混凝土外加剂掺量为1.5%。

由于咬合钻孔桩施工工艺的特殊性，要求超缓凝混凝土的缓凝期必须稳定，不能波动，否则将有可能给工程带来很大的损失，因此，监理在对委托的混凝土供应商进行技术交底时特别强调，必须严格按照确定的配合比进行超缓凝混凝土配制，同时要求混凝土供应商设置专用生产线来生产超缓凝混凝土，其所用的设备、人员、原材料都相对固定，以减少出错的机会，确保混凝土的质量。监理进行驻场监控配料，对到场的超缓凝混凝土设专人取样检测坍落度、缓凝时间及强度。

2.1.3 桩的垂直度控制

为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制，主要抓好如下两个环节的工作。

2.1.3.1 套管的顺直度检查和校正

钻孔咬合桩施工前在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度，然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管（15～25 m）的顺直度偏差宜小于10 mm。检测方法：于地面上测放出两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之间，然后用线锤和直尺进行检测。

2.1.3.2 成孔过程中桩的垂直度监测和检查

地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。

孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用测斜仪或“测环”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。

2.1.4 事故桩的处理方法

在钻孔咬合桩施工过程中，如因A桩超缓混凝土的质量不稳定出现早凝现象或机械设备故障等原因，造成钻孔咬合桩的施工未能按正常要求进行而形成事故桩。针对出现的事故桩，监理要求：按以下两种情况处理。

2.1.4.1 背桩补强

如图1所示，B1桩成孔施工时，其两侧A1、A2桩的混凝土均已凝固，在这种情况下，则放弃B1桩的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施工，以后在B1桩外侧增加三根咬合桩及两根旋喷桩作为补强、防水处理。在基坑开挖过程中将A1和A2桩之间的夹土清除喷上混凝土即可。

图1 咬合桩背桩补强示意图

2.1.4.2 预留咬合企口

如图2所示，在B1桩成孔施工中发现A1桩混凝土已有早凝倾向但还未完全凝固时，此时为避免继续按正常顺序施工造成事故桩，可及时在A1桩右侧施工一砂桩以预留出咬合企口，待调整完成后再继续后面桩的施工。

图2 预留咬合企口示意图

钻孔咬合桩重点控制好超缓凝时间、咬合厚度及砂桩接头处理；从开挖结果看，咬合桩桩身平滑，垂直度好，阻水防渗效果显著；钢筋混凝土桩墙刚度大，变形小，能保证基坑安全和减小对周边环境的影响。通过钻孔咬合桩施工，在超缓凝混凝土质量控制，桩身垂直度及咬合厚度的控制方面都积累了宝贵的经验，成功验证了钻孔咬合桩施工工艺在上海地区软土及富水地层中应用的可行性。但是由于缺乏国家级或地方应用的技术规程（规范）使得这一新工艺仅仅是作为临时结构在使用，大大降低了其应用前景。

2.2 SMW工法桩的监理控制重点

SMW工法桩由于具备对周围地基影响小，止水性好，可在多种地层运用，以及工期短，造价低，对周边环境污染小的特点，近年来已得到广泛的运用。但如果在施工过程中各要素（水泥掺量，型钢材质）和施工工序控制不严会导致围护变形过大，引起周边建筑、地下管线以及邻近道路的沉降、断裂和开裂，从而引起坑外水体渗入坑内，对深基坑的施工带来不利影响，甚至造成基坑事故。因此，在SMW工法桩的施工过程中，监理应重点控制好如下几个方面的工作。

2.2.1 对设备进行必要的检查

为避免搅拌体不均匀和施工中喷浆突然中断，监理对施工单位进场的搅拌机械、注浆设备以及制浆设备等进行必要的检查，并进行试运转，以确保设备合格方可用于工程。按设计要求控制水灰比和水泥掺量，并根据桩长和桩径，监理在施工前，监理计算确定每根桩的水泥掺量，折算到每根桩的水泥掺量，便于现场监理直观有效的控制。搅拌时予以记录并要求增加灰浆搅拌的时间和次数，保证拌和均匀。

2.2.2 控制H型钢的插入位置及插入深度

由于SMW工法桩中的H型钢是可以重复回收利用的周转性材料，在多次插、拔过程中容易产生扭曲变形而造成插入不到位。因此监理对进场的H型钢首先要进行外观质量的检查验收。如果变形量超出要求的进入施工现场。对于接长的H型钢，其焊缝的质量由监理委托第三方进行超声波检测，如不合格，予以清退出场。

为避免钻孔偏斜H型钢在插入时被孔壁卡住，在钻孔时督促施工到位精心操作，保持机架平稳，保证成孔的垂直度不大于1/100。同时在成桩后的30 min内及时插入H型钢。插入前，开挖导向沟后固定型钢，在定位型钢上按设计桩位设置H型定位卡。定位卡必须准确、水平和牢固。为提高定位效果，可采取在搅拌轴上部动力头外侧临时加焊钢筋，钢筋上悬吊线锤，对准定位卡的方法。为了保证H型钢顺利插入SMW工法桩内，三辅机下沉要慢，且在桩底必须重复搅拌、注浆，以保证土体破碎和全桩注浆的均匀性。当搅拌机压浆搅拌结束后应及时移位。依靠H型钢自重保持垂直度，对准定位卡下放H型钢入孔，同时用纬仪双向校正其偏差。如插不到位，应重插或重复搅拌。当H型钢插入到设计标高后，应吊住固定，至水泥结硬后方可拆除固定物。

2.2.3 SMW工法桩施工的应急措施

受交通翻交和场地限制，围护桩难免出现施工冷缝，以及遇到的地下障碍物，因此监理要求施工单位编制相关的应急预案。监理就可能出现的如下情况提出相应的处理措施。

（1）在SMW工法施工过程中，若因处理障碍物、机械设备坏修、断电等意外情况发生而造成施工时间过长时，要求在相邻两幅桩外侧进行补桩。

（2）若发现管道堵塞，立即停泵处理。待处理完后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0 m后方能继续注浆，待10～20 s之后恢复向上提升搅拌，以防断桩。

（3）在基坑开挖过程中，要求施工单位组织专业堵漏小组在施工现场进行值班，一旦发现渗漏现象，立即组织施工。如发现小孔渗漏，在型钢与型钢之间焊接钢板，再回填注浆；如发现大洞渗漏，应在围护墙体外侧采用双液注浆进行堵漏。

SMW工法桩重点控制切土喷浆速度、浆量、风压及型钢焊接插入质量。经对成桩后的桩身钻取加固土样观测，其搅拌均匀，桩身强度经第三方检测比设计要求高出许多，且没有明显渗水。

2.3 基坑开挖过程中的监理控制重点

该地道工程基坑开挖宽度34.5～42.9 m。跨度大，对基坑施工的要求高。如开挖不当，支撑不及时，变形过大，再完好的围护结构也会断裂渗漏。按照“分层、分段、快速、限时开挖，支撑紧跟”的“时空效应理念”，为此着重做好如下几个方面的监理控制工作。

2.3.1 开挖前的基坑降水方案审查

根据具体土质条件和施工状况，重点提出：基坑内真空深井、配合轻型井点降水。真空深井降水速度快，能使被动土得到有效的加固。地下土层复杂，通过布轻型井点降某一层的水，效果更佳。要重视深井的保护，要给降水足够的时间，保证基坑内土体充分疏干。水不降到位决不能开挖。

2.3.2 基坑开挖过程中井点管的保护和补救措施

在基坑开挖过程中，挖土机把井点管碰坏；挖土顺序不当，局部土体坍陷导致井点管弯曲；挖土机行走需要拔除井点软管而导致暂停抽水；个别井点埋设时处理不当，造成死井等。为此，监理要求施工单位增大井点管壁厚，增强井点管刚度，每个井点上设置小红旗，派专人昼夜守护。对于个别井点失效的部位，采用水冲法补打Φ100 mm小管径的井点。通过上述措施，补充降水效果显著。

2.3.3 基坑开挖与钢支撑安装的控制

开挖是地下工程的重点和难点，按照“时空效应”原则，要求施工单位严格按“二十二条”基坑施工规程要求施工，重视开挖程序，做好随挖随撑，采取分层分段开挖的原则施工。监理检查每段开挖的实际尺寸、开挖时限、支撑时限、支撑预应力等各道工序指标的符合性。开挖进度必与支撑安装要协调，尤其要注重第一道支撑安装的及时性，第一层土开挖后绝不许拖延第一道支撑的安装时间，以防围护结构顶部在悬臂受力状态下产生较大的水平位移和附近地面开裂。开挖与支撑施工要：“沿纵向按限定长度的开挖段逐段开挖；在每个开挖段中分层，分块开挖、随挖随撑，按规定时限施加支撑轴向予应力，减少基坑暴露时间”。值得强调的是围檩接头要三面焊牢，围护桩和围檩间的细石混凝土要及时填实，保证围护桩均匀受力，同步变形。支撑较密时，采取并撑并随温度变化调整轴力，控制好围檩和联系梁的标高。

2.4 地道本体结构的监理控制重点

地道本体结构的渗漏是地道工程最常见的质量问题，处理不好将会影响到地道工程的使用功能，甚至还会影响周边环境安全。所以地道工程的本体结构施工的重点是结构防水。防水施工原则：防水混凝土应按照结构安全、防裂抗渗、耐久可靠的要求，在保证混凝土水泥最低配合比的同时，尽量降低水泥用量以减少水化热；以钢筋混凝土结构自防水体系为主，加强钢筋混凝土结构的抗渗、抗裂能力，改善钢筋混凝土结构的工作环境，进一步提高耐久性；同时以诱导缝、施工缝、变形缝等接缝防水为重点，辅以附加防水层加强防水。监理应着重做好以下几点工作。

（1）结构施工前，监理对基坑围护渗漏情况进行全面的排摸，对出现的渗漏问题督促施工单位及时堵漏。

（2）加强对主体结构施工缝的质量检查，止水钢板必须统长焊接，预留高度一致。浇筑侧墙前督促施工单位冲洗掉施工缝内的泥浆、焊渣和木屑等。

（3）加强穿墙孔、顶板大开孔等特殊部位的防水施工。必要时新老混凝土交界面上设膨胀腻子止水条或预埋注浆管。

（4）结构混凝土浇筑时必须特别注意冷缝的出现，同时必须保证混凝土的密实。尤其要加强对施工缝、诱导缝等容易渗漏部位的混凝土振捣。

（5）加强对主体结构诱导缝施工质量的检查，中埋式和外贴式橡胶止水带安装必须牢固、位置准确。损坏和接头部位必须由供货厂家专业人员现场指导。

（6）井点降水管井必须在底板浇筑后才能拆除。

（7）留在主体结构内的格构柱、穿墙管和穿墙螺栓等均应设置止水钢板。后浇孔洞要预设止水钢板。在后浇混凝土前必须清理掉孔洞内的泥浆、补焊钢筋，必要时设置膨胀止水条，孔洞分2～3次浇筑。

（8）主体结构渗漏部位，要求采用钻孔注浆的方法堵漏，不得采取开槽埋管堵漏，以免削弱主体结构强度。

（9）控制换撑轴力，防止侧墙局部开裂。

（10）加强混凝土结构的养护：顶板、底板顶面混凝土在初凝后立即采取蓄水养护，且养护时间不少于14 d，有条件的话，可以养护至顶板附加防水层施工前，之后及时施作附加防水层与其保护层，并及时回填土。

3 结语

在地道工程施工监理过程中，监理在审核施工方案时必须与施工现场紧密结合，必须紧紧围绕“重点做好预控、过程加强监督，事后及时保护”的监理原则开展监理工作。