關于成都地鐵深基坑施工安全的一些建議

徐鐵漢

（中國水利水電第七工程局有限公司，610081）

關于成都地鐵深基坑施工安全的一些建議

徐鐵漢

（中國水利水電第七工程局有限公司，610081）

提出了成都地鐵深基坑開挖控制施工安全的一些建議，意在對如何控制地鐵深基坑開挖的風險提出建議,以期達到深基坑施工安全可控。

深基坑 圍護結構 施工安全

成都地鐵的深基坑工程一般有四種。（1）明挖車站深基坑。（2）盾構機始發井和吊出井。（3）地鐵線路淺埋段。（4）通風井。地鐵車站一般長160～240m，寬20m左右，開挖深度15～25m。深基礎施工是重大、甚至是特別重大危險源。主要包括三個方面：（1）引起基坑周邊建筑物沉降，傾斜，失穩垮坍。（2）深基坑坑壁坑底涌水涌砂，局部失穩坍滑；鋼支撐和圍護樁變形過大或局部失穩；繼而導致周邊建筑物變形相應增大。三個方面危險源產生的主要原因有：（1）降水井。（2）圍護樁。（3）鋼管支撐。

1. 成都地鐵的工程地質概況

成都地層可分為兩大類：（1）成都市區、城西和城南。地層特征為表層1－2米人工雜填土，第二層粉粘土的素土，層厚4－7m，第三層砂卵石，層厚數米至二十幾米，第四層為泥巖。地鐵車站和線路大多數在砂卵石層中穿行，少數在泥巖中。（2）城北和城東片區。地層特征是表層1－2m厚雜填或耕植土，第二層為岷江第二或第三級階地，多數是Q2老粘土，層厚數米至十幾米。第三層是泥巖。Q2和泥巖層中的上層滯水和裂隙水是膨脹巖土地層深基坑施工的主要危險源。

2. 水井

降水井是深基坑施工的第一道安全屏障。（1）降水不到位，可使基坑積水，引起坑底軟化隆起（膨脹），涌砂流砂現象。（2）膨脹巖土吸水后增大圍護樁荷載和變形。（3）抽水含砂率偏高，或是總砂量偏高則很有可能是抽取了砂層透鏡體，將引起基坑周邊地面不沉，建筑沉降或傾斜。

2.1 降水井設計與施工

成都地鐵降水井造孔直徑600mm，內徑300mm，壁厚50mm。井管與孔壁之間100mm間隙充填濾料。降水井設計和施工的要點：（1）沿地層的豎向設計與施工；（2）井管外包結構及濾料設計。

一般將降水井的設計與施工外包給專業隊伍。施工單位及監理單位應結合本工程地層情況和工程結構特點進行審核和調整。使降水井達到①可靠降低地下水位到最低施工作業面（坑底、井底）以下0.5m。②抽水含砂率盡可能低（一般要求＜0.2‰），單井抽水含砂量必須控制在一個合理范圍。成都地鐵1、2號線已打降水井數千眼。大多數降水效果良好，抽水含砂率基本達到要求，確保了深基坑井和人工挖孔樁的安全施工。

2.2 涌砂及流砂現象的產生及措施

砂土是無粘性土。人工挖孔樁及深基坑施工時，地下水位高于施工作業面時就將出現涌砂及流砂現象。涌砂流砂如同在軟土或淤泥中施工一樣，如果在施工面繼續開挖，則較長時間出現挖走多少，補充多少。此狀態機械挖掘困難且效率很低，而人工施工效率更低且十分危險。上述各種情況出現都應立即停工。一是讓基坑作業面的水位上升至地下水位，砂及淤泥等不再流動（砂）；二是不再擴大未知的危險因素。一般采用的措施是在基坑內或外降水，待水位低于作業面以后再繼續施工。車站深基坑內的集水坑降水，或是坑外降水井降水，必須確保只抽水，不抽砂或盡量少抽砂。

3. 深基坑開挖的安全保障——圍護樁和鋼管支撐

3.1 深基坑圍護結構

車站深基坑圍護樁以鋼筋砼樁為主，樁徑1200mm，@2000mm；兩端頭樁徑1500mm，@1800mm，高強玻纖筋；C30砼。以旋挖鉆機成孔為主，少數為人工挖孔樁。樁頂用鋼筋砼連接成為冠梁，第一道鋼支撐與冠梁連接，水平間距3.5～4.0m。隨深基坑向下開挖，每5～6m架設一道鋼圍檁和相應的鋼支撐。基坑兩端設45°斜撐。圍護樁一般都具有足夠的強度和剛度。若沒有鋼管支撐，則近似一根懸臂樁，整個深基坑的穩定全靠“錨固端”；當沿深度每5～6m設置了鋼管支撐之后，則和錨固端共同作用，構成了一個超靜定結構。一般情況下，豎向鋼管支撐都沒有按設計要求及時架設，都是開挖到有足夠空間、不影響機械開挖時才架設。在這些工況中，圍護樁的錨固端都起著關鍵作用。

圍護樁的設計都是將樁底置于基坑底以下3.5～5.0m，而不管錨固端地層情況。建議工程的各相關單位（設計、施工、監理）注意：

（1）當錨固端地層是密實砂卵層時，錨固長度3.5～5.0m是基本可行的；

（2）當錨固端地層是全風化及強風化泥巖時，則錨固作用很小。建議樁端應在中風化泥巖層1.5m以上。這種情況下若沒有及時架設第二、三道的鋼管支撐的話，基坑四壁圍護樁的位移可能會是較大的。

3.3 各相關單位（設計、施工、監理……）應注意和應該采用的應對措施

（1）圍護樁樁底不僅要在坑底以下3.5～5.0m，還要考慮樁端嵌入密實砂卵石層或中風化泥巖1.5m以上。施工單位應依據設計、地勘圖紙，特別是鉆孔時的實際地層狀況報設計、監理調整后施工。

（2）及時架設各道鋼管支撐。當開挖至各道鋼撐以下0.5～1.0m時，可采用間隔1、2，甚至3根鋼撐盡早架設，以能使小型挖掘機挖土為準。

（3）適時調整各道鋼管支撐的預加力。鋼管支撐的及時架設和預加力適時調整，不僅對膨脹巖土的深基坑的安全穩定起到了先期預防作用，還對基坑周邊鄰近建筑物的沉降變形和傾斜起到了先期預防作用。

（4）基坑兩側樁間土中可設置泄水管以引排上層滯水和裂隙水。

3.4 建議以圍護樁水平位移調控鋼管支撐預加力

圍護樁水平位移偏大，將引起基坑周邊地層（地面）沉降，周邊建構筑物地基變形和上部結構傾斜。圍護樁的樁端嵌入密實砂卵石地層或中風泥巖層以后，就形成了一個不完全錨固端的懸臂體系，同冠梁、鋼質圍檁連接以后，仍然還是一個不安全錨固端的懸臂體系。一般情況下，該體系可能承擔樁后土壓力和其它荷載。由于地鐵深基坑均在城市，周邊建筑物高、重，擴散和傳輸到樁上的荷載較大，圍護樁主要產生水平位移將危及周邊建筑物。現在施工工序一般是架設各道支撐以后，按設計施加預加力。當周邊建筑物離基坑較近且高、重時，樁水平位移可控在3-6mm，其它情況可控在6～10mm。鋼管支撐預加力最大加至3000～4000KN。

4. 結語

地鐵車站深基坑一般設于市區交通干道下或在道路一側處，在周邊建筑密集、地下管線錯綜復雜的環境之中，所以基坑安全責任重大。本文通過深基坑施工中的一些建議，可以有效的控制深基坑的施工安全。

[1]建筑基坑支護技術規程 JGJ120-2012 中國建筑工業出版社，2012

TU714

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1007-6344（2015）12-0347-01

徐鐵漢、1977、 男、 滿、 河北、、 本科 研究方向：安全質量管理單位及郵編：中國水利水電第七工程局有限公司 610081 工程師，單位所在地：四川省成都市解放路二段329號