常州地鐵市民廣場站深基坑施工安全控制探析

文/吳平國　中鐵二局 四川成都 610031

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工程技術

常州地鐵市民廣場站深基坑施工安全控制探析

文/吳平國中鐵二局 四川成都 610031

通過對常州市地鐵市民廣場站深基坑工程安全管理經驗的介紹，詳細闡述深基坑施工中土方、降水、支護、監測等地鐵深基坑安全管理的控制重點。

地鐵；深基坑；安全；監控

1、前言

近年來，隨著高層建筑、地鐵工程的快速發展，深基坑施工的安全風險問題也日益突出。部分深基坑工程由于基坑失穩、周邊建筑沉降、滑坡等事故造成了嚴重的人員傷亡和財產損失。本文將通過我公司承建的常州市民廣場站深基坑工程施工經驗，詳細探討深基坑施工安全監控的重點。

2、工程概況

市民廣場站位于常州中心城區晉陵中路與錦繡路交匯口處。市民廣場站為島式站臺地下二層車站，雙層三跨鋼筋砼框架箱形結構。標準段基坑開挖深度 16.8m，端頭井基坑最大開挖深度18.6m。車站采用明挖順作法施工，主體基坑采用地下連續墻圍護，設四道支撐，第-道鋼筋砼支撐，其余均為鋼支撐。

本工程第Ⅰ層承壓水主要埋藏于第⑤1、第⑤2、第⑥4a、第⑧2層粉土、砂土中。第⑤層中的承壓水穩定水位埋深為7.28m（相應標高約-2.89m），第⑧2層承壓水穩定水位埋深為8.52m（相應標高約為-4.13m），第⑥4a層中的承壓水穩定水位埋深為5.07m（相應標高為0.2m）。第Ⅱ層承壓水主要埋藏于第⑨4層砂土中。

3、基坑施工安全控制

深基坑工程除了考慮施工本身的安全性外，周邊環境、水文地質、結構設計、管線分布、降水、開挖等因素對施工安全造成的不利影響也非常突出，所以深基坑工程的安全管理必須重視其復雜的系統性。在對常州市民廣場站安全控制中，施工準備、降水、開挖、支護等四項工作尤為重要。

3.1施工準備

3.1.1圍護結構設計

圍護結構的設計是基坑安全的第一道防線。市民廣場站在選擇圍護結構形式的過程中首先采用深度為30m的地下連續墻，該設計方案未能截斷地下第二層承壓含水層，整個基坑存在突涌的風險。在設計優化的過程中，設計者充分重視了地下水的安全因素，將地下連續墻加深至40m，徹底切斷了第二承壓含水層，并將地連墻底封在了不透水的粘土層中，極大的降低了基坑安全風險。

3.1.2 地下管線保護

地下管線是城市的生命網，在中國城市建設中并未像西方國家那樣建設地下管廊，地下管線錯綜復雜，為深基坑工程帶來了諸多不利影響。因地下管線保護不到位、在對管線尚未探查清楚的情況下貿然施工所造成的停水停電、人員傷亡、通信中斷等事故并不少見。本工程在對于管線的保護主要從以下幾方面著手，1.聯合各相關單位進行管線交底，并簽署管線保護協議；2.設專人負責管線保護事宜，對于施工場地內的管線一一核實，并在地表表明具體位置；3.將管線分布情況以交底形式下發至機械手，施工中專人監督。

圖1　市民廣場站重要管線圖

3.1.3 應急預案

深基坑工程具有一定的不確定性和危險性，為能夠高效地處理突發事件，施工單位應編制應急預案，并按照預案儲備應急物資和演練。在工程實踐中，我們將應急預案組織專家評審，聽取各方意見并不斷完善。應急物資應做到常備不懈、不得挪用，在預防事故的基礎上，抓好救援的各項準備措施，一旦發生事故及時實施救援。

3.2基坑降水

降低坑內土體含水量，可以提高坑內土體的抗剪強度，減少坑底隆起和圍護結構的變形量，防止坑外地表過量沉降。同時，可以提高開挖過程中土體穩定性，防止流砂、土層縱向滑坡等現象的發生。所以說，基坑降水是深基坑工程的重中之重。

常州地區地下約5m至13m范圍內為砂性土，降水效果非常理想。但是，該區域范圍外為粘性土，降水效果不好，開挖時尚無明水，但是經過些許時間便有地下水滲出并形成基坑積水，對施工造成了一定的影響。

本工程標準段底板下5.9m即是承壓水層，該承壓水層已被地下連續墻隔斷，應為普通潛水。但考慮到地下連續墻存在大面積滲漏的可能性，則仍然存在突涌的風險。為此，在降水井布置時按照存在承壓水的情況考慮，設置了5口降壓井，觀測降壓井水位變化，及時采取降壓手段保證基坑安全。

3.3開挖及支護

土方開挖不當，極易造成滑坡、塌方等事故，若土方沖跨基坑的支撐體系，將導致基坑整體性失穩。市民廣場站土方開挖遵循“分層、對稱、限時、不超挖”的原則，杜絕了土方滑坡的可能性。

圍護結構的變形是允許的，但是必須對其變形進行控制，讓其在可控的范圍內達到變形的穩定。市民廣場站在實際施工過程中，每塊土方從開挖至支撐架設完成的總時間控制在24小時內。土方開挖必須嚴守對稱的原則，一是方便鋼支撐的架設，二是保證圍護結構變形的對稱性，使圍護結構受力均勻。超挖所造成的圍護結構變形是不可逆轉的，在這種情況下，唯有杜絕基坑的超挖，才可以確保基坑的穩定。

地下連續墻施工的質量缺陷可能導致涌水、涌砂風險，若采取事后控制的方法，處理難度將陡然增加，造成嚴重的經濟損失和安全隱患。為此建議采用“掏槽檢縫”的方法，做到地連墻漏水早發現早處理，從而保證了各個作業面的安全。

4、圍護結構信息化管理

深基坑工程中，精準掌握監測土體、圍護結構、水位的實際狀態，可為基坑安全提供科學依據，避免基坑安全防治措施的盲目性。利用先進的監測設備，第一時間發現圍護結構異常變化，及時采取措施可以極大的提高基坑的安全性。在對市民廣場站的施工過程中，我們注意到以下幾個方面的監測數據對安全管理有很重要的指導意義。

4.1墻體深層水平變形監測

墻體水平變形采用在墻體中埋設測斜管，用測斜儀進行檢測。通過測斜，準確掌握地下連續墻墻體的水平位移和變形的發展趨勢，確定圍護結構的工作狀態。本工程測斜管每隔20m～25米布置一個，共計22個測斜監測點，測斜管深度與地連墻等深，為38m～40m。

在對市民廣場站地下連續墻測斜管的監測過程中發現，位于基坑西側的CX5監測點累計變化最大，達到9.35mm，該處地連墻編號為W15，該地連墻在施工過程中存在縮孔的現象，基坑開挖后發現該處墻面凹凸不平，存在多處漏筋的現象。墻體的剛度明顯低于其它地連墻。但是距離25mm的報警值仍然差距較大，可見地下連續墻在作為圍護結構中的剛度、整體性的優勢。

4.2周邊地表沉降監測

為監控基坑開挖施工對周圍土體的影響范圍，在基坑四周布設地表沉降剖面監測點。

市民廣場站地面沉降異常數據出現在基坑西側D8-1監測點，該處監測值達到14.6mm（隆起變形），報警值為10mm。經過調查，主要原因為毗鄰市民廣場站的某建筑工程深基坑施工所引起，該工程立即采取墊層封底后，數值趨于穩定。施工監測很好的發揮了“眼睛”的作用，指導現場問題的處理，確保了施工安全。

圖2　CX5測斜孔監測數據圖

圖3　 周邊地表沉降曲線圖

4.3坑外水位監測

基坑外水位監測主要是檢驗地連墻止水的效果，重點對地下水位變化情況進行監測。包括坑外微承壓水位監測和潛水位監測。

市民廣場站基坑北端頭SW6監測點水位曾累計變化1.35m，超過1m的報警值，存在地連墻漏水的可能性，繼續加大降水可能引起地面的沉降。所以，在對該處施工時嚴格執行“掏槽檢縫”制度，及時采取堵漏措施，確保了該處施工的安全。

圖4　坑外水位監測曲線圖

結語：

本文通過對常州市市民廣場站深基坑工程在安全監控方面的系統介紹，主要從深基坑安全管理要素、信息化指導兩個大的方面，系統性的介紹了深基坑工程安全管理的重點。可以看出深基坑的安全管理涉及領域較多、周期長、覆蓋面廣，設計、施工準備、土方開挖、降水、支護均是深基坑工程的管理重點。目前，全國很多二三線城市正在積極發展地鐵工程的建設，本文介紹的深基坑監控方法可以在其他類似地鐵車站工程中推廣和發展，形成更加完善、高效的安全管理體系。

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［4］李振芝.淺談建筑工程深基坑施工安全管理的措施［J］.文摘版：工程技術，2015.

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