芻議地鐵深基坑施工中存在的地質風險及其施工控制要點

王 鵬

中鐵七局集團第三工程有限公司，陜西西安 710000

我國的地鐵線路總長處于世界前列，各地地鐵發展建設對城市交通水平的提升起著非常重要的作用，地鐵建設發展是緩解城市交通壓力的重要舉措。地鐵建設過程中，地質情況發雜多變，需要對地鐵建設可行性、施工方案進行嚴密且復雜的分析設計，其要求非常高，而這些方面的內容會對地鐵建設成本產生影響，地鐵工程往往跨度大、線路設計受限、區域地質環境、水文條件復雜多變，而深基坑施工規模也較大，地鐵深基坑施工與其他項目相比具有自身特點，這些特點給地鐵建設期間的地質風險問題帶來大量的不確定性和多變性，在工程施工周期當中，需要充分把握地鐵深基坑施工中的地質風險，落實施工控制要點，確保地鐵建設的安全性和經濟性。

1 地鐵深基坑施工存在的主要特點分析

地鐵深基坑工程支護體系多是臨時性的，缺乏可靠、充分的安全保護措施，整體安全性能較低，容易因各類地質問題出現險情。加之地鐵施工過程中，部分地下土質、水流條件多變，支護體系無法與其進行有效匹配，無法保障多種條件的下安全作業，部分土層受壓狀態下會出現形變，整體穩定性降低，造成地鐵深基坑施工過程中存在危險。

地鐵深基坑施工多處于城市主干道，施工場地狹小，受交通保通影響需要精心布置，場內泥漿池、渣土坑、運輸道路布置、設備擺放均要注意。地鐵深基坑工程普遍規模較大、地質情況復雜、施工難度大、安全風險高較高、，需編制安全專項施工方案，并經審核批準后方可使用，施工過程中要重點關注存在塌孔事故的關鍵環節，采取有效措施進行現場控制，具體施工過程中，還可能遇到市政設施、各類建筑，在地鐵施工過程中需要加大對這些設施、建筑的保護力度，避免影響周邊建筑、設施地質環境，要確保其安全、穩定。而不少地鐵車站位于交通繁忙的交叉路口，施工干擾較大，容易出現噪音污染等方面的問題。

2 地鐵深基坑施工過程中存在的主要地質風險問題

2.1 不同土質產生的風險

不同區域的城市地下土質存在差異，甚至同一區域的土質受水文、環境等因素影響也會出現差異，地鐵深基坑施工過程中，這些土層的開挖都是在地下進行，無法明確施工環境周邊土質狀況，很容易發生土壤形變、位移，造成地面塌陷，這些土質問題的存在對地鐵建設工程帶來很大的不確定性，對地鐵系統安全產生較大威脅，并且在地鐵深基坑施工過程中產生的振動、壓力的變化會引發不穩固土質的變形移動，造成風險問題的產生。

2.2 失水腐蝕產生的風險

地鐵深基坑施工過程中需要進行基坑開挖，然后進行坑內降水，在這個過程中需要防止土體失水，造成地面塌陷。基坑開挖過程中地下水在巖層中滲漏、在松軟土質中流動等都會造成施工區域地質情況不穩，造成土層、地面起伏、沉降，引起地鐵深基坑施工區域地面出現塌陷。另外，施工過程中，地下水的滲入對工程施工材料具有腐蝕作用，隨著時間的推移和地下水流的增加，建筑材料的腐蝕程度會加深，降低材料性能，在地鐵建設過程中，大量材料是用來確保地鐵系統的穩固，而腐蝕問題會嚴重影響系統穩固性。

2.3 土壤巖層變化產生的風險

地下土質、巖層形成和分布受特殊地理環境影響，地鐵深基坑施工過程中會造成地理環境的改變，如華北平原，其土質松軟，多是粉細的砂層，在深基坑開挖過程中容易引起砂層流動和結構變化，造成危險狀況的出現；南方部分巖層，其形態有一定的起伏，開挖過程中要對巖層起伏分布、施工范圍進行精準控制，避免起伏區域出現運動變化，影響地鐵深基坑施工安全性。

2.4 地質活動產生的風險

不少區域的地鐵建設處于地震帶或巖層斷裂地帶，地震發生時，施工區域的地下結構會響應地震，并且地震波的影響都會極大的改變地鐵基坑地質、巖層、水流等條件。這些問題的出現給地鐵建設規劃提出了挑戰，針對斷層地帶，因為巖層斷裂活動會形成巖層裂開、擠壓的現象，巖石會產生滑動，施工過程中，若不能掌全面握巖層運動規律和地質構造，選擇不適宜的施工技術措施，就會給地鐵深基坑施工帶來嚴重風險。

3 地鐵深基坑施工控制要點的要點內容

3.1 圍護結構施工

地鐵深基坑施工過程中，深基坑圍護結構需要根據施工區域的水文、地質、環境條件來進行合理設置，普遍情況下會設置成圍護樁、圍護樁旋噴止水結構共用、咬合樁，以及地下連續墻這幾種類型的結構，但所有的結構形式當中都需要對成孔的速率、孔徑、孔深、垂度等進行嚴格控制，確保地鐵深基坑施工質量。在現場施工過程中，要針對各類市政管線進行有效保護，部分不能直接探明的管線，要采用人工挖探方式進行施工，同時添加鋼護筒，在保證管線安全的情況下才能進行鉆孔施工，并注意保證樁中心距滿足施工要求，避免出現串孔現象，在灌注混凝土強度達到相應要求后才能進行鄰樁成孔施工。

3.2 支撐體系施工

地鐵深基坑一般設有內支撐，根據施工其余的具體狀況，包括地質、水文、環境等選擇混凝土或鋼管支撐中的一種類型，對于鋼支撐類型，要注意確?；炷凉诹簼M足強度要求后才能使其真正受力，確保每一根支撐桿形成橫向拉結點可靠穩定后，方能受力，任何情況下要確保挖土標高高于待安裝鋼支撐底標高。鋼支撐的安裝、基坑開挖兩項施工內容互為基礎，支撐為挖土提供保護，挖土為支撐創造空間，施工過程中必須注意開挖深度、區域、效率等方面的控制。

3.3 土方開挖施工

地鐵深基坑開挖要充分考慮時間、空間效應，遵循從上到下的原則，通過豎向分層、縱向分段的方式進行開挖，開挖過程中要注意確保支撐穩固才能展開，在開挖過程中，要注意確保開挖對稱、平衡。深基坑的開挖工序中一般都需要嚴格執行邊開挖邊支撐的操作，支撐施工完成后要采取措施確保其連接處穩固可靠，整個支撐體系要確保穩定，各支點標高、位置能有效控制，支撐軸力方向與軸線協調一致；經拼接使用的支撐必須先進行質量檢驗，合格后方能安裝使用，施工過程中使用的加力設備要定期進行校驗，使用過程中嚴格遵循相應的規程、標準，確保預加軸力準確，加力完成后要及時對所有螺栓進行檢查，發現支撐力超標的，要立即停止開挖，加強支撐，并將具體情況反饋給相關設計、管理機構，對問題成因進行分析，制定相應策略進行解決；在混凝土支撐強度滿足現場施工和設計標準要求后，可以采用縱向拉槽、分層開挖、邊挖邊支撐的方式繼續進行施工，合理控制樁間錨噴支護、水平鋼支撐分層高度，依此程序進行施工，直至施工結束。

3.4 深基坑施工現場的安全控制措施

地鐵深基坑施工過程中，要制定有效的施工安全控制方案，明確危險性較大的分部分項工程概況，合理布置施工平面，了解施工要求，并進行系統貫徹，同時確保安全施工技術條件完善。準備相應的計算書、圖紙、施工計劃、勞動力計劃、施工安全保證措施等資料，確保各項技術資料完善，認真制定材料、設備、進度控制方面的計劃，施工現場的特種作業人員、安全管理人員要合理配備，各項應急預案、技術措施、保障措施要確保完善無誤，施工工藝、方法、技術，以及驗收工作等嚴格要做好相關標準規范進行落實，通過編制有效的施工組織設計、規范、圖紙、標準、規范性文件控制各類施工行為，對大規?；蛭ｋU系數高的功能，要施工方組織人員進行方案論證，并經相關負責人進行審查核實，確認無誤后才能正常實施。

4 結語

我國城市規劃建設過程中，城市軌道交通系統作用巨大，各地的城市軌道交通發展迅速，但是在地鐵建設過程中，深基坑施工安全隱患大，屢屢因為地質問題發生施工安全事故，需要深刻了解各地地質條件差異，明白基坑挖掘過程中需要面臨的風險，注意提升工程建設過程中的風險認識、防范水平，針對不同區域的地鐵深基坑工程采取合理的方法措施，并抓住施工控制要點，確保城市地鐵建設過程中的安全性和經濟性。

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