南京地鐵二號線基坑工程風險分析與控制

蔣治丞 孫云厚 王子甲

作為人口和生產(chǎn)活動聚集的中心，城市在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中占據(jù)著極為重要的位置。但隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市化水平不斷提高，城市被人口飽和、交通堵塞、建筑空間擁擠、綠化面積匱乏、環(huán)境污染加劇等問題所嚴重困擾，而交通堵塞和擁擠是最為突出和普遍的問題。城市化引起的人口規(guī)模增加與城市基礎設施建設相對落后之間的矛盾日益突出，開發(fā)利用城市地下空間，建設城市軌道交通，成為解決此類矛盾的主要途徑之一，而地鐵也越來越成為城市交通建設中的一個重點[1]。由于地鐵建設工程穿越的地質、水文的復雜因素，在施工過程中經(jīng)常發(fā)生工程事故，輕則影響施工進度，重則損壞施工機械甚至傷害人員。因此開展地鐵建設風險分析評估并采取保護措施具有十分重要的意義。本文主要針對南京地鐵二號線的工程實際進行風險的分析和控制。

1 工程概述

南京地鐵二號線一期工程西起汪家村站，東至馬群站，線路走向為河西大街—江東中路—水西門大街—漢中門大街—漢中路—上海路—中山東路—寧杭公路，全長約25.15 km(其中地下線長約20.38 km，高架線長約4.77 km)，共設車站19座，在油坊橋設停車場 1座。南京地鐵二號線一期工程自西向東所經(jīng)地段的地形、地貌及地質特征，可以沿線劃分為四個地形地貌單元:

1)河西大街—漢中門為長江江漫灘地貌單元，地勢平坦，覆蓋層的絕對標高為 7m～9m。2)漢中門—金鷹國際商城為五臺山南側崗地地貌單元，地勢略有起伏，絕對標高10m～15m，五臺山標高 35m～40m。3)金鷹國際商城—明故宮為秦淮河古河道地貌單元，古河道呈近南北向延伸，在大行宮一帶與地鐵二號線垂直相交，東西寬3 300多米，地勢平坦，標高8m～12m。4)明故宮—馬群為紫金山南側丘陵～崗地地貌單元。地面起伏較大，標高10m～45m;紫金山絕對標高為448.9m。

工程各車站基坑施工方法均采用明挖順筑法。根據(jù)各車站所在區(qū)域工程地質與水文地質條件、基坑開挖深度以及周邊環(huán)境情況，采取了不同的基坑支護結構形式，如地下連續(xù)墻、SMW工法、鉆孔灌注樁+三軸深層攪拌樁、鉆孔咬合樁、人工挖孔灌注樁+內支撐以及成孔土釘墻等形式。

2 地鐵車站基坑工程風險控制和應急措施

南京地鐵二號線工程建設中，因地鐵建設施工造成的道路下沉開裂，影響正常交通，地下管線(給排水管道、煤氣管道、通信管等)嚴重變形，周圍建筑物沉降或傾斜，基坑滑坡等現(xiàn)象時有發(fā)生，造成了很大的經(jīng)濟損失，影響周圍居民正常生活，造成了較大的經(jīng)濟損失和廣泛的社會影響，二號線工程沿線基坑工程風險的控制和應急措施主要有以下幾方面。

2.1 深基坑開挖安全控制

針對基坑開挖風險的產(chǎn)生因素，在施工過程中要嚴格按照操作規(guī)程進行施工作業(yè)，優(yōu)化基坑降排水方案設計，最大限度減少降排水引起地表變形沉降，基坑開挖控制放坡坡度，按照“先撐后挖”的原則進行基坑開挖，及時架設鋼支撐，控制鋼支撐架設質量，在基坑周邊及基坑底部進行加固，及時澆墊層混凝土;快速施工底板，澆筑底板混凝土，及時對基坑進行封閉，盡量減少暴露時間，加強基坑降水，建立汛期的應急預案，調查疏通周圍的排水設施，并及時將侵入基坑內的雨水排出基坑，及時對圍護結構滲漏水位置進行注漿堵漏，基坑開挖時進行嚴格監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，加強基坑內作業(yè)人員的教育與培訓，特種作業(yè)人員持證上崗。確保做到以上預控措施來保證基坑開挖安全。

2.2 基坑圍護結構止水帷幕安全控制

基坑圍護結構止水帷幕的施工質量直接關系到圍護結構的穩(wěn)定性問題。施工期間應對現(xiàn)場圍護結構施工的竣工資料進行分析，對施工質量有瑕疵的或未達到設計要求的，可采取措施進行超前補強，在圍護結構外側可能存在施工質量問題或滲水處，布設適當?shù)目刂菩越邓?，采用樁錨體系支護時要充分發(fā)揮錨桿的抗力作用，增強支護結構的穩(wěn)定性，必要時進行現(xiàn)場試驗，確定包括水泥摻入量在內的圍護結構施工的控制技術指標，爆破施工控制爆破力度、爆破量，加強覆蓋，盡量減少施工振動影響，并且在施工時密切監(jiān)測地質情況，必要時采取加固措施。

2.3 基坑內支撐體系安全控制

支撐體系設計應復核圍護結構與支撐體系的整體穩(wěn)定性，且構件應滿足強度、承載力與變形要求，按照要求確定支護樁嵌固深度的設計，確定立柱設計，必要時增設立柱，確保支撐體系的平面穩(wěn)定性，遵守“先撐后挖”的原則，及時架設鋼支撐，斜角支撐范圍內應加強端部約束，合理控制土方開挖的范圍和坑內縱坡，協(xié)調好對撐與角支撐架設的先后順序，并增加基坑開挖面上至少兩層內支撐的預應力施加水平，增強車站基坑局部鋼管內支撐端部的構造約束和提高并動態(tài)調整其預應力施加水平。在整個施工期間嚴格制定施工組織措施，細化應急預案，且應確保鋼管內支撐設置在土方開挖期間的有效性、及時性及整體穩(wěn)定性，在嚴格的監(jiān)測措施控制下，動態(tài)調整施工組織設計。

2.4 地下水處理對基坑安全影響控制

應根據(jù)車站基坑的水文地質條件和基坑支護結構的特點，針對性地布設基坑內的疏干井、控制性減壓降水井和坑外回灌(控制性抽水)井，確?？油獾叵滤蛔兓南鄬Ψ€(wěn)定，嚴格按照經(jīng)過專家論證的基坑開挖方案進行降水施工，嚴格制定確保各種屬性井正常運營的措施，動態(tài)地調整井位的布設和井的屬性，增強對圍護結構的施工質量檢查，增做補強措施。車站側墻和底板防水層施工做到連續(xù)整體封閉性。對車站接口等特殊部位防水加強處理，處理好所有混凝土結構的施工縫、變形縫、誘導縫、穿墻管、預留洞等防水，在基坑內土方開挖過程中，出現(xiàn)支護樁墻滲水情況時，可根據(jù)出水的渾濁度、環(huán)境保護等，采取堵排結合的辦法控制。對地下水位和周邊建筑物進行監(jiān)測，并根據(jù)對車站基坑支護結構、周邊房屋及道路動態(tài)監(jiān)測結果，調整降水方式，避免對坑外軟土地基產(chǎn)生附加沉降，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

2.5 基坑開挖對周圍建筑物的影響控制

基坑開挖過程中確保土體開挖坡度，且隨時測量開挖面標高，接近基底土體采用人工開挖，確保不超挖，及時進行回灌注漿，盡量減少地面沉降，動態(tài)地調整降水井的布設、井的屬性及降水量，加強對周圍建筑物本身結構及周邊環(huán)境監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理上報。

2.6 基坑開挖對地下管線的影響控制

基坑開挖之前對影響范圍內管線位置、埋深、類型進行調查，確保沒有管線資料被遺漏。要對管線進行走向探測，并將探測結果與管線圖校核，從而確定管線的真實走向。了解管線使用年限、現(xiàn)實狀況等性能、承受荷載以及允許變形情況。在基坑開挖前，考慮到對管線的保護;基坑開挖時管線上部的土方，采用人工開挖。管線按要求處理好后，才開始進行管線下部的土方開挖。管線邊和下部的土方開挖仍采用人工開挖。對漏水或破損的地下管道，按照規(guī)范和有關部門的要求進行修理。修理完并經(jīng)檢查合格后再進行下道工序作業(yè);對于施工中遇到的剛性管線，采用支托懸吊法保護。對于施工中遇到的軟性管線，在施工期間臨時懸吊在圍護結構鋼支撐上加以保護。發(fā)現(xiàn)管線現(xiàn)狀與交底內容不符或出現(xiàn)直接危及管線安全等異常情況時，立即通知監(jiān)理、業(yè)主和有關管線單位到場研究，商議補救措施;對管線實施監(jiān)控，尤其是受影響的縱向管線必須加強監(jiān)控量測，施工過程中嚴密監(jiān)測，提高管線安全性。針對重要管線，提前制訂應急措施，確?？刂莆：τ绊?。

2.7 基坑開挖對城市道路以及地鐵一號線的影響控制

在與一號線交叉車站施工時，應增強對圍護結構施工質量檢查，必要時增做補強措施，確保地基加固和卸土在地鐵一號線兩側的對稱性，與一號線交叉處對換乘節(jié)點四個角部進行土體加固，對節(jié)點進行位移鎖定;穿越路面時施工加強超前管棚的支護，勤測量，短進尺掘進，及時進行初期支護;爆破施工時，控制爆破量、爆破振速及裝藥量;加強對地鐵一號線車站結構和車站附近路面沉降的變形監(jiān)測，遇有情況及時處理，必要時上報上級單位。

2.8 雨季防汛安全控制

在車站匯水范圍內，雨季施工時還要特別注意雨水防汛風險，要保持基坑外圍排水系統(tǒng)暢通，攔截水系統(tǒng)要明確位置、高度，坑內要備足滿足最大降水量抽排能力的抽水設備，特殊關鍵部位地段要有雨水專項流排方案。還要備好搶險物資，防止基坑淹沒、塌方、滑坡，隧道及施工設備被淹等情況的發(fā)生。遇有其他大雪、大霧等惡劣性氣候，必要時停止施工，防止事故發(fā)生。

3 施工風險動態(tài)管理

隨著施工的進行，會有一些因素的變化對工程風險產(chǎn)生影響，致使風險波動較大，主要有以下因素:

1)施工導致水文地質條件變化;2)施工導致巖土工程地質條件變化。

施工過程中，風險會不斷發(fā)生變化，會有風險逐漸得到控制以致消除，也會有新的風險產(chǎn)生和發(fā)展。在整個施工階段，應隨著施工監(jiān)測和環(huán)境變化動態(tài)進行風險的管理。除了前期做好風險的識別評估外，還要對工程風險狀態(tài)進行跟蹤與管理，督促風險規(guī)避措施的實施，同時及時發(fā)現(xiàn)和處理尚未辨識到的風險，具體包括:工程總體風險水平的變化、重大風險的發(fā)展趨勢、規(guī)避措施實施情況以及風險損失情況等。

4 結語

隨著城市的發(fā)展，軌道交通已經(jīng)成為了交通運輸?shù)内厔?，控制地鐵工程建設過程中的風險，也是一個緊迫性課題。由于地鐵基坑工程的復雜性，決定了地鐵基坑工程風險分析的復雜性。本文對南京地鐵二號線基坑工程中的風險管理體系進行了分析，并提出了具有一定操作性的應急措施，對于正在建設和以后要進行的地鐵工程建設具有一定的工程指導意義。

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