常州地鐵市民廣場站深基坑施工安全控制探析

吳平國

【摘要】通過對(duì)常州市地鐵市民廣場站深基坑工程安全管理經(jīng)驗(yàn)的介紹，詳細(xì)闡述深基坑施工中土方、降水、支護(hù)、監(jiān)測(cè)等地鐵深基坑安全管理的控制重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】地鐵；深基坑；安全；監(jiān)控

1、前言

近年來，隨著高層建筑、地鐵工程的快速發(fā)展，深基坑施工的安全風(fēng)險(xiǎn)問題也日益突出。部分深基坑工程由于基坑失穩(wěn)、周邊建筑沉降、滑坡等事故造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)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(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)探討深基坑施工安全監(jiān)控的重點(diǎn)。

2、工程概況

市民廣場站位于常州中心城區(qū)晉陵中路與錦繡路交匯口處。市民廣場站為島式站臺(tái)地下二層車站，雙層三跨鋼筋砼框架箱形結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)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(xù)墻圍護(hù)，設(shè)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(wěn)定水位埋深為7.28m（相應(yīng)標(biāo)高約-2.89m），第⑧2層承壓水穩(wěn)定水位埋深為8.52m（相應(yīng)標(biāo)高約為-4.13m），第⑥4a層中的承壓水穩(wěn)定水位埋深為5.07m（相應(yīng)標(biāo)高為0.2m）。第Ⅱ?qū)映袎核饕癫赜诘冖?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(huán)境、水文地質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管線分布、降水、開挖等因素對(duì)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(fù)雜的系統(tǒng)性。在對(duì)常州市民廣場站安全控制中，施工準(zhǔn)備、降水、開挖、支護(hù)等四項(xiàng)工作尤為重要。

3.1施工準(zhǔn)備

3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是基坑安全的第一道防線。市民廣場站在選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的過程中首先采用深度為30m的地下連續(xù)墻，該設(shè)計(jì)方案未能截?cái)嗟叵碌诙映袎汉畬樱麄€(gè)基坑存在突涌的風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，設(shè)計(jì)者充分重視了地下水的安全因素，將地下連續(xù)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(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 地下管線保護(hù)

地下管線是城市的生命網(wǎng)，在中國城市建設(shè)中并未像西方國家那樣建設(shè)地下管廊，地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，為深基坑工程帶來了諸多不利影響。因地下管線保護(hù)不到位、在對(duì)管線尚未探查清楚的情況下貿(mào)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(duì)于管線的保護(hù)主要從以下幾方面著手，1.聯(lián)合各相關(guān)單位進(jìn)行管線交底，并簽署管線保護(hù)協(xié)議；2.設(shè)專人負(fù)責(zé)管線保護(hù)事宜，對(duì)于施工場地內(nèi)的管線一一核實(shí)，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(fā)至機(jī)械手，施工中專人監(jiān)督。

3.1.3 應(yīng)急預(yù)案

深基坑工程具有一定的不確定性和危險(xiǎn)性，為能夠高效地處理突發(fā)事件，施工單位應(yīng)編制應(yīng)急預(yù)案，并按照預(yù)案儲(chǔ)備應(yīng)急物資和演練。在工程實(shí)踐中，我們將應(yīng)急預(yù)案組織專家評(píng)審，聽取各方意見并不斷完善。應(yīng)急物資應(yīng)做到常備不懈、不得挪用，在預(yù)防事故的基礎(chǔ)上，抓好救援的各項(xiàng)準(zhǔn)備措施，一旦發(fā)生事故及時(shí)實(shí)施救援。

3.2基坑降水

降低坑內(nèi)土體含水量，可以提高坑內(nèi)土體的抗剪強(qiáng)度，減少坑底隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量，防止坑外地表過量沉降。同時(shí)，可以提高開挖過程中土體穩(wěn)定性，防止流砂、土層縱向滑坡等現(xiàn)象的發(fā)生。所以說，基坑降水是深基坑工程的重中之重。

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

本工程標(biāo)準(zhǔn)段底板下5.9m即是承壓水層，該承壓水層已被地下連續(xù)墻隔斷，應(yīng)為普通潛水。但考慮到地下連續(xù)墻存在大面積滲漏的可能性，則仍然存在突涌的風(fēng)險(xiǎn)。為此，在降水井布置時(shí)按照存在承壓水的情況考慮，設(shè)置了5口降壓井，觀測(cè)降壓井水位變化，及時(shí)采取降壓手段保證基坑安全。

3.3開挖及支護(hù)

土方開挖不當(dāng)，極易造成滑坡、塌方等事故，若土方?jīng)_跨基坑的支撐體系，將導(dǎo)致基坑整體性失穩(wěn)。市民廣場站土方開挖遵循“分層、對(duì)稱、限時(shí)、不超挖”的原則，杜絕了土方滑坡的可能性。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形是允許的，但是必須對(duì)其變形進(jìn)行控制，讓其在可控的范圍內(nèi)達(dá)到變形的穩(wěn)定。市民廣場站在實(shí)際施工過程中，每塊土方從開挖至支撐架設(shè)完成的總時(shí)間控制在24小時(shí)內(nèi)。土方開挖必須嚴(yán)守對(duì)稱的原則，一是方便鋼支撐的架設(shè)，二是保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的對(duì)稱性，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力均勻。超挖所造成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形是不可逆轉(zhuǎn)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(wěn)定。

地下連續(xù)墻施工的質(zhì)量缺陷可能導(dǎo)致涌水、涌砂風(fēng)險(xiǎn)，若采取事后控制的方法，處理難度將陡然增加，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(fā)現(xiàn)早處理，從而保證了各個(gè)作業(yè)面的安全。

4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)信息化管理

深基坑工程中，精準(zhǔn)掌握監(jiān)測(cè)土體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、水位的實(shí)際狀態(tài)，可為基坑安全提供科學(xué)依據(jù)，避免基坑安全防治措施的盲目性。利用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)異常變化，及時(shí)采取措施可以極大的提高基坑的安全性。在對(duì)市民廣場站的施工過程中，我們注意到以下幾個(gè)方面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)安全管理有很重要的指導(dǎo)意義。

4.1墻體深層水平變形監(jiān)測(cè)

墻體水平變形采用在墻體中埋設(shè)測(cè)斜管，用測(cè)斜儀進(jìn)行檢測(cè)。通過測(cè)斜，準(zhǔn)確掌握地下連續(xù)墻墻體的水平位移和變形的發(fā)展趨勢(shì)，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。本工程測(cè)斜管每隔20m～25米布置一個(gè)，共計(jì)22個(gè)測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)斜管深度與地連墻等深，為38m～40m。

在對(duì)市民廣場站地下連續(xù)墻測(cè)斜管的監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，位于基坑西側(cè)的CX5監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)變化最大，達(dá)到9.35mm，該處地連墻編號(hào)為W15，該地連墻在施工過程中存在縮孔的現(xiàn)象，基坑開挖后發(fā)現(xiàn)該處墻面凹凸不平，存在多處漏筋的現(xiàn)象。墻體的剛度明顯低于其它地連墻。但是距離25mm的報(bào)警值仍然差距較大，可見地下連續(xù)墻在作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的剛度、整體性的優(yōu)勢(shì)。

4.2周邊地表沉降監(jiān)測(cè)

為監(jiān)控基坑開挖施工對(duì)周圍土體的影響范圍，在基坑四周布設(shè)地表沉降剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

市民廣場站地面沉降異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)在基坑西側(cè)D8-1監(jiān)測(cè)點(diǎn)，該處監(jiān)測(cè)值達(dá)到14.6mm（隆起變形），報(bào)警值為10mm。經(jīng)過調(diào)查，主要原因?yàn)榕徥忻駨V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(shù)值趨于穩(wěn)定。施工監(jiān)測(cè)很好的發(fā)揮了“眼睛”的作用，指導(dǎo)現(xiàn)場問題的處理，確保了施工安全。

4.3坑外水位監(jiān)測(cè)

基坑外水位監(jiān)測(cè)主要是檢驗(yàn)地連墻止水的效果，重點(diǎn)對(duì)地下水位變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。包括坑外微承壓水位監(jiān)測(cè)和潛水位監(jiān)測(cè)。

市民廣場站基坑北端頭SW6監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位曾累計(jì)變化1.35m，超過1m的報(bào)警值，存在地連墻漏水的可能性，繼續(xù)加大降水可能引起地面的沉降。所以，在對(duì)該處施工時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“掏槽檢縫”制度，及時(shí)采取堵漏措施，確保了該處施工的安全。

結(jié)語：

本文通過對(duì)常州市市民廣場站深基坑工程在安全監(jiān)控方面的系統(tǒng)介紹，主要從深基坑安全管理要素、信息化指導(dǎo)兩個(gè)大的方面，系統(tǒng)性的介紹了深基坑工程安全管理的重點(diǎn)?？梢钥闯錾罨拥陌踩芾砩婕邦I(lǐng)域較多、周期長、覆蓋面廣，設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備、土方開挖、降水、支護(hù)均是深基坑工程的管理重點(diǎn)。目前，全國很多二三線城市正在積極發(fā)展地鐵工程的建設(shè)，本文介紹的深基坑監(jiān)控方法可以在其他類似地鐵車站工程中推廣和發(fā)展，形成更加完善、高效的安全管理體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉潤，閆澍旺，張啟斌.天津地區(qū)地鐵深基坑施工安全控制標(biāo)準(zhǔn)研究[J].巖土力學(xué)，2007.

[2]張?zhí)镁?地鐵深基坑施工安全問題及控制要點(diǎn)論述[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2016.

[3]林鳴.深基坑工程信息化施工技術(shù)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[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(shù)，2015.

[5]國家標(biāo)準(zhǔn).建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范.GB50497-2009.