地鐵施工中深基坑安全控制措施

未 征

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

0 引言

為緩解城市規(guī)模迅速擴(kuò)張和人口數(shù)量增加帶來的城市交通壓力，我國許多城市正在積極推進(jìn)地鐵建設(shè)。地鐵施工中極為重要的部分是深基坑工程。深基坑工程規(guī)模大、風(fēng)險(xiǎn)高，一旦出現(xiàn)安全事故，極易造成人員傷亡，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了避免地鐵深基坑施工出現(xiàn)安全事故，施工單位應(yīng)結(jié)合地鐵工程實(shí)際特點(diǎn)，充分開展調(diào)查研究工作，全面分析影響地鐵深基坑施工安全的因素，采取有效的控制措施，提高施工安全性，為確保整體施工質(zhì)量提供有力的保障[1]。

1 地鐵深基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)

為確保地鐵施工中深基坑安全，在開展深基坑施工作業(yè)前應(yīng)充分認(rèn)識影響深基坑施工安全的相關(guān)因素。

1.1 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

地鐵深基坑工程所處的地理位置、地質(zhì)特性、地下水位等條件的好壞，會影響施工質(zhì)量和安全，若施工區(qū)域存在不良地質(zhì)或地下水位過高等問題，深基坑施工難度會顯著增加，施工風(fēng)險(xiǎn)提高，可能會給地鐵深基坑施工帶來嚴(yán)重的安全隱患。

1.2 制度風(fēng)險(xiǎn)

目前，施工單位關(guān)于地鐵深基坑施工作業(yè)安全方面的制度尚不規(guī)范，地鐵工程發(fā)展過快使得既有的安全機(jī)制缺乏適用性，施工單位難以建立起一套科學(xué)有效的標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)地鐵深基坑施工，降低了安全控制效果。制度層面的缺失，給地鐵施工帶來一定的安全隱患。

1.3 結(jié)構(gòu)滲漏風(fēng)險(xiǎn)

支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性是確保深基坑工程施工安全的保障，在實(shí)際工程中常采用連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，其剛度大、整體性較好，具有優(yōu)秀的防滲性能。而連續(xù)墻接縫處是結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)，在復(fù)雜軟弱地質(zhì)或是富水區(qū)域施工時(shí)，易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)滲漏和變形的問題，給深基坑施工帶來安全隱患。

1.4 底部管涌風(fēng)險(xiǎn)

由于地鐵施工中基坑深度較大，基坑承壓水上方壓力減少易造成基坑出現(xiàn)底部隆起的現(xiàn)象，一旦承壓水層壓力大于基底不透水層壓力，極易發(fā)生管涌，造成深基坑失穩(wěn)甚至出現(xiàn)坍塌[2]。造成管涌的原因：①圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深度不足，未能隔斷承壓水，隨著基坑開挖深度增加，承壓水利用水頭壓力穿過基坑底造成管涌現(xiàn)象；②降水措施不到位，圍護(hù)結(jié)構(gòu)防水效果不達(dá)標(biāo)，基坑開挖時(shí)水位過高，導(dǎo)致管涌現(xiàn)象出現(xiàn)；③基底加固未能滿足加固標(biāo)準(zhǔn)使得承壓水頭壓力與土體壓力不能達(dá)到平衡，造成管涌風(fēng)險(xiǎn)。

1.5 沉降風(fēng)險(xiǎn)

地鐵工程是地下工程，深基坑施工過程會對周邊既有建筑物產(chǎn)生影響，出現(xiàn)建筑物沉降等現(xiàn)象，如果建筑物沉降不能得到有效控制，可能會造成建筑物出現(xiàn)永久性破壞[3]。地鐵深基坑施工造成周邊地面建筑物出現(xiàn)沉降的原因主要有：①基坑降水施工使得地下水水位降低，隨著抽水過程的進(jìn)行，土體中存在許多細(xì)小顆粒流失從而引發(fā)不均勻沉降；②地鐵深基坑開挖施工時(shí)，未嚴(yán)格遵循“先撐后挖”的施工原則，支撐不及時(shí)，造成土壓力不平衡，引發(fā)基坑周邊地面建筑物出現(xiàn)沉降；③基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度未達(dá)到要求，無法隔斷地下水，造成基坑底部出現(xiàn)隆起現(xiàn)象導(dǎo)致周邊地面建筑物出現(xiàn)沉降。

1.6 其他風(fēng)險(xiǎn)

地鐵深基坑工程是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程，參與人員眾多，在實(shí)際施工過程中，施工人員粗心大意、缺乏安全意識、未按規(guī)范進(jìn)行操作相關(guān)機(jī)械設(shè)備會造成安全風(fēng)險(xiǎn)。若施工現(xiàn)場項(xiàng)目部人員缺乏安全意識或是缺少能準(zhǔn)確識別安全隱患的專業(yè)技術(shù)人員，施工過程中一旦出現(xiàn)安全問題，不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，會帶來較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 地鐵深基坑施工安全控制措施

施工單位應(yīng)結(jié)合地鐵深基坑施工的特點(diǎn)及面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)，制定相應(yīng)的安全控制措施，以提高地鐵施工中深基坑的安全性，提高地鐵工程的整體質(zhì)量。

2.1 建立科學(xué)化的施工隊(duì)伍

地鐵深基坑工程綜合性較強(qiáng)，施工難度較大，需要各專業(yè)全方面的配合。這些特點(diǎn)對設(shè)計(jì)、施工單位以及從業(yè)人員提出了更高的專業(yè)要求。

（1）應(yīng)優(yōu)化施工隊(duì)伍人員搭配，做好技術(shù)交底和崗前培訓(xùn)工作，提高施工人員專業(yè)知識水平和職業(yè)素養(yǎng)。

（2）明確施工過程中各部門的安全責(zé)任，提高安全意識。

（3）指派一定數(shù)量的專業(yè)人員進(jìn)行24 h 的跟蹤作業(yè)，定期對鋼支撐和周邊地面進(jìn)行巡視，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)上報(bào)整改。

（4）現(xiàn)場人員應(yīng)對樁位情況和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行定期觀測，掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移量和基坑沉降量，確保所有數(shù)據(jù)滿足安全施工要求。

（5）現(xiàn)場施工人員必須遵循安全文明施工規(guī)定，佩戴安全帽，通過安全通道出入基坑，不得攀登模板或是使用腳手架進(jìn)出基坑，以免出現(xiàn)墜落事故。

（6）基坑周圍應(yīng)設(shè)置安全警示牌，并布置穩(wěn)固可靠的護(hù)欄和護(hù)網(wǎng)，高度按相關(guān)規(guī)定應(yīng)＞1.2 m，基坑底部應(yīng)通過腳手架布設(shè)逃生通道以防發(fā)生緊急情況。

總之，建立科學(xué)化的施工隊(duì)伍，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地鐵深基坑施工過程中存在的安全隱患并提出相應(yīng)的措施，以提高地鐵施工中深基坑安全控制效果。

2.2 結(jié)構(gòu)滲漏風(fēng)險(xiǎn)控制

結(jié)構(gòu)滲漏風(fēng)險(xiǎn)往往產(chǎn)生于連續(xù)墻接頭處，施工過程中一旦出現(xiàn)接頭滲漏現(xiàn)象，會削弱土體抗力，引發(fā)基坑沉降，危害基坑施工安全，施工單位必須加以控制，及時(shí)處理。滲漏量較小的情況，可用“內(nèi)堵法”進(jìn)行控制，即先使用引流導(dǎo)管降水，然后噴射水泥砂漿對漏水口進(jìn)行封堵，待水泥硬化滿足強(qiáng)度要求后，即可關(guān)閉引流導(dǎo)管。若滲漏量大使得滲漏處難以封堵，應(yīng)及時(shí)回填土封堵滲漏水，減少漏水對基坑的破壞，先將滲漏水堵住，再使用雙液注漿封堵基坑外圍。另外，由于連續(xù)墻接頭處通常是圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對薄弱點(diǎn)，在進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)，為提高接頭處施工質(zhì)量和防滲性能，從根本上降低結(jié)構(gòu)的滲漏風(fēng)險(xiǎn)，工字鋼接頭是理想的選擇，還可添加防繞流裝置，并在地下連續(xù)墻接頭內(nèi)側(cè)澆筑防滲漏扶壁柱進(jìn)一步強(qiáng)化接頭處的抗?jié)B性能。工字鋼接頭如圖1 所示。

圖1 工字鋼接頭結(jié)構(gòu)示意

2.3 管涌風(fēng)險(xiǎn)控制

地鐵深基坑施工過程中必須注重控制管涌風(fēng)險(xiǎn)，控制措施：①基底加固。管涌現(xiàn)象是由于承壓水頭壓力過大，基底土體壓力不足產(chǎn)生的，因此施工過程應(yīng)注意對基底進(jìn)行加固，可增設(shè)鋼板樁，使其滿足加固標(biāo)準(zhǔn)；②制定切實(shí)有效的降水方案。結(jié)合工程實(shí)際，靈活采用各類井點(diǎn)降水方法降低地下水位，在降水效果生效前，還應(yīng)采取一定反壓措施防止管涌惡化；③一旦發(fā)生管涌現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，并及時(shí)封堵滲透位置，澆筑混凝土增強(qiáng)反壓滲透的壓力，防止發(fā)生結(jié)構(gòu)嚴(yán)重位移和基坑周邊地面沉降，造成嚴(yán)重的安全事故。

2.4 沉降風(fēng)險(xiǎn)控制

深基坑的沉降風(fēng)險(xiǎn)不僅威脅著深基坑工程自身的施工安全，還會影響基坑周邊既有建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，帶來嚴(yán)重危害，施工單位應(yīng)重視沉降風(fēng)險(xiǎn)的控制和監(jiān)測。控制措施：①施工前排查基坑周邊的建筑及管線設(shè)施，布置控制監(jiān)測點(diǎn)。指派一定數(shù)量的專業(yè)測量人員對沉降速率和累計(jì)沉降量進(jìn)行觀測，及時(shí)反饋并嚴(yán)格控制；②基坑降水必須考慮工程特點(diǎn)，盡量控制基坑降水對周邊地層的影響，組織高效率的土方作業(yè)減少降水時(shí)間，防止土體顆粒的過度流失；③基坑開挖應(yīng)分段進(jìn)行，分區(qū)降水作業(yè)應(yīng)同步跟進(jìn)。控制承壓水頭的下降速率，并及時(shí)開展支撐作業(yè)，避免土壓力不平衡產(chǎn)生沉降，確保基坑開挖過程中的穩(wěn)定。

2.5 其他風(fēng)險(xiǎn)控制

其他風(fēng)險(xiǎn)控制措施：①信息化控制。得益于信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，在地鐵深基坑施工中靈活運(yùn)用信息技術(shù)，整合施工過程中豐富的信息資源，為促進(jìn)地鐵深基坑的安全施工提供更全面的信息支持；②加強(qiáng)連續(xù)墻變形監(jiān)測。深基坑開挖階段，支護(hù)結(jié)構(gòu)易發(fā)生變形，施工過程中可利用測斜儀對連續(xù)墻的位移和變形量進(jìn)行監(jiān)測控制，以輔助施工技術(shù)人員進(jìn)行判斷，提升地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用功能；③基坑外水位監(jiān)測。地鐵施工中深基坑安全控制應(yīng)對基坑外的微承壓水位和潛水位進(jìn)行監(jiān)測，通過監(jiān)測結(jié)果確定地下連續(xù)墻的止水效果和漏水可能性，為指導(dǎo)深基坑進(jìn)一步施工提供數(shù)據(jù)參考。

3 結(jié)束語

地鐵工程對于推進(jìn)城市建設(shè)至關(guān)重要，深基坑開挖是地鐵施工中不可或缺的一部分，施工單位應(yīng)優(yōu)化地鐵深基坑施工方式，在提高施工質(zhì)量和效率的同時(shí)，提升施工安全控制水平。結(jié)合工程特點(diǎn)，全面分析地鐵深基坑施工過程中存在的安全隱患，運(yùn)用相應(yīng)的控制措施解決問題，推進(jìn)地鐵工程建設(shè)的高效和安全。