基坑施工在地鐵工程中的要點(diǎn)分析

詹友

（南京市公共工程建設(shè)中心，江蘇南京210000）

0 引言

一般情況下，我國(guó)大部分地鐵工程所處位置為城市中心，因此地鐵基坑施工難度相對(duì)較大。在地鐵基坑施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照各施工技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)地鐵基坑風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，確保地鐵基坑施工安全控制、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制符合要求。

1 工程概況

南京S8 線南延工程土建施工S8S-TA01 標(biāo)起自大橋站，大橋站位于大橋北路與浦珠路交叉口，該站為換乘站，與同期11 號(hào)線換乘，預(yù)留遠(yuǎn)期延伸條件。出大橋站后延大橋北路向北鋪設(shè)，在毛紡廠路口設(shè)弘陽(yáng)廣場(chǎng)站，出站后繼續(xù)向北接入既有泰山新村站。線路全長(zhǎng)2.1km，全部為地下線，共設(shè)地下車(chē)站2 座。

弘陽(yáng)廣場(chǎng)站位于大橋北路與毛紡廠路交叉口，跨毛紡廠路南北向設(shè)置。車(chē)站為地下兩層島式車(chē)站，站臺(tái)寬度為11m，標(biāo)準(zhǔn)段跨度為19.7m，總長(zhǎng)為230m，底板埋深為16m；車(chē)站共設(shè)4 個(gè)出入口、2 個(gè)風(fēng)道、1 個(gè)消防疏散口，其中3 號(hào)出入口分3A、3B、3C 出入口，兼過(guò)街通道功能。車(chē)站主體基坑采用800mm 地下連續(xù)墻，為地下二層結(jié)構(gòu)，主體基坑長(zhǎng)約230m，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7m，深約16m。端頭井處寬24.1m，深約17.9m。

2 地鐵工程基坑施工主要技術(shù)要點(diǎn)

2.1 基坑圍護(hù)支撐體系

在地鐵深基坑施工過(guò)程中，其主要支護(hù)方式有噴射混凝土+土釘、地下連續(xù)墻+支撐、圍護(hù)樁+支撐等方式，當(dāng)前施工過(guò)程中圍護(hù)樁+支撐的支護(hù)施工方式應(yīng)用最為廣泛。在使用該種支護(hù)方式進(jìn)行施工的過(guò)程中，施工單位應(yīng)以地下水位、土地壓力以及土地環(huán)境等因素為基礎(chǔ)，確定圍護(hù)樁規(guī)格以及類(lèi)型。在圍護(hù)樁施工過(guò)程中，通常需要使用旋挖鉆、沖擊鉆以及人工挖鉆等技術(shù)，而旋挖鉆和沖擊鉆對(duì)地質(zhì)有相對(duì)較高的要求，在軟土地層施工過(guò)程中，其成孔難度相對(duì)較大，且存在污染嚴(yán)重、噪音相對(duì)較大等問(wèn)題。相較于上述鉆孔技術(shù)，全套管回轉(zhuǎn)鉆成孔具有噪音較小、無(wú)污染、對(duì)地質(zhì)要求相對(duì)較低等特點(diǎn)，因此在地鐵施工過(guò)程中應(yīng)用較為廣泛，圖1 為其施工圖。

圖1 全套管回轉(zhuǎn)鉆成孔施工圖

鉆孔施工后，施工單位應(yīng)對(duì)冠梁處土方進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)將土方運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)。土方開(kāi)挖完成后，施工人員應(yīng)對(duì)擋墻和冠梁進(jìn)行施工，擋墻施工完成后，施工人員應(yīng)使用土體對(duì)擋墻外的空地進(jìn)行回填，保障其穩(wěn)定性[1]。除此之外，在對(duì)冠梁進(jìn)行施工之前，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照要求對(duì)冠梁鋼筋進(jìn)行綁扎，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)固性和完整性。

為了使基坑穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，施工單位應(yīng)保障基坑鋼管內(nèi)支撐體系（見(jiàn)圖2）的完整性。在施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)以土地壓力值為基礎(chǔ)，確定鋼管長(zhǎng)度以及厚度等參數(shù)，并嚴(yán)格控制鋼管各接角處的角度。同時(shí)，為了防止腳部支撐出現(xiàn)滑動(dòng)等問(wèn)題，施工人員還應(yīng)安裝防滑裝置。除此之外，在施工過(guò)程中，應(yīng)采取邊挖邊撐的方式進(jìn)行施工，避免產(chǎn)生鋼管支撐力度和開(kāi)挖深度不符合要求的情況。

圖2 鋼管內(nèi)支撐體系圖

2.2 土方開(kāi)挖

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，施工單位應(yīng)按照“隨挖隨撐、分層分段、縱向分段、豎向分層”的原則進(jìn)行施工。為了防止基坑出現(xiàn)塌方問(wèn)題，對(duì)開(kāi)挖段應(yīng)及時(shí)進(jìn)行支撐處理，避免土層存在暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況。與此同時(shí)，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，為了及時(shí)排出開(kāi)挖施工中產(chǎn)生的水，應(yīng)按照實(shí)際情況放置集水槽，防止地下水影響開(kāi)挖作業(yè)。在分層分段開(kāi)挖過(guò)程中，施工單位應(yīng)從中間槽向兩端進(jìn)行施工。為了減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，施工人員應(yīng)保留中槽兩側(cè)的土體，并搭建鋼筋支撐結(jié)構(gòu)。除此之外，在對(duì)局部基層進(jìn)行開(kāi)挖施工過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)土方運(yùn)輸?shù)谋憬?，施工人員可以利用龍門(mén)架進(jìn)行垂釣的方式將其運(yùn)出。在土方開(kāi)挖過(guò)程中，注意事項(xiàng)如下。

2.2.1 在土方開(kāi)挖施工時(shí)，施工單位應(yīng)按照施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)分層分段開(kāi)挖過(guò)程實(shí)施保護(hù)，進(jìn)一步提高施工安全性。

2.2.2 施工人員應(yīng)以鋼筋支撐位置為基礎(chǔ)，確定開(kāi)挖深度以及方向。通常每層開(kāi)挖深度應(yīng)在鋼筋支撐下方0.5m 左右的位置，每層土方開(kāi)挖完成后，施工人員應(yīng)使用鋼筋支架及時(shí)實(shí)施填充，進(jìn)一步提高基坑穩(wěn)定性。

2.2.3 在開(kāi)挖過(guò)程中，施工人員應(yīng)及時(shí)對(duì)圍護(hù)樁、基坑邊角位置以及坑低等部位的雜物進(jìn)行清理，保證開(kāi)挖施工順利進(jìn)行。

2.2.4 當(dāng)開(kāi)挖施工到基坑最底部位置時(shí)，施工人員應(yīng)提高注意力，防止圍護(hù)樁被儀器碰撞，若必須要碰撞圍護(hù)樁才能完成開(kāi)挖施工，施工人員應(yīng)先將部分圍護(hù)樁樁頭截掉再進(jìn)行開(kāi)挖施工。

2.2.5 在實(shí)施土方開(kāi)挖前，施工人員應(yīng)準(zhǔn)確放置邊坡線，與此同時(shí)，在開(kāi)挖過(guò)程中，施工人員應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注邊坡線，達(dá)到控制基坑承載度和開(kāi)挖深度的目的。

2.3 基坑降水

在基坑施工過(guò)程中，為避免樁間滲水將泥砂帶出，施工人員應(yīng)使用降水井對(duì)基坑進(jìn)行降水處理，確?；淤|(zhì)量符合施工要求，圖3 為降水井結(jié)構(gòu)圖。在基坑降水處理過(guò)程中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制降水抽水量，確保其水位高度符合設(shè)計(jì)要求，在控制水土流失的前提下，保證基坑穩(wěn)定性。與此同時(shí)，在地鐵深基坑施工過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)承水壓較高的問(wèn)題，因此施工人員還應(yīng)使用專(zhuān)業(yè)設(shè)備進(jìn)行降水處理。這樣不但可以使地鐵基坑穩(wěn)定性得以提高，還可以減少基坑變形，達(dá)到提高基坑周?chē)馏w強(qiáng)度的目的。

圖3 降水井結(jié)構(gòu)圖

2.4 深基坑遠(yuǎn)程監(jiān)控

在對(duì)地鐵基坑實(shí)施施工檢測(cè)過(guò)程中，施工單位應(yīng)在傳統(tǒng)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)手段，對(duì)基坑施工進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，不但可以對(duì)基坑牢固性和變形情況進(jìn)行分析，還可以對(duì)支撐軸力、地表沉降等數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，保障基坑施工安全性。與此同時(shí)，為了保障遠(yuǎn)程監(jiān)控的有效性，在進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控過(guò)程中，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理。

3 地鐵工程基坑施工存在的風(fēng)險(xiǎn)源

3.1 主觀風(fēng)險(xiǎn)源

在對(duì)地鐵基坑施工過(guò)程中，存在大量的主觀風(fēng)險(xiǎn)源，這些風(fēng)險(xiǎn)源會(huì)使地鐵工程施工安全性和質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，主觀風(fēng)險(xiǎn)源如下。

3.1.1 施工單位應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)影響因素，嚴(yán)格對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行施工勘測(cè)，合理選擇地鐵項(xiàng)目車(chē)輛段的位置。在車(chē)輛段選址過(guò)程中，通常應(yīng)考慮巖土工程條件和人口流動(dòng)密度兩種因素。但是在實(shí)際操作過(guò)程中，由于經(jīng)濟(jì)和政治因素的影響，會(huì)使施工單位忽略地質(zhì)條件的影響，導(dǎo)致地鐵工程施工風(fēng)險(xiǎn)增加。

3.1.2 我國(guó)大部分地區(qū)地鐵建設(shè)仍處于初期階段，管理人員和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員極度匱乏，項(xiàng)目管理水平、監(jiān)管部門(mén)管理水平相對(duì)較低，也會(huì)導(dǎo)致地鐵基坑施工產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.3 服務(wù)水平較差、設(shè)計(jì)理念老舊以及施工技術(shù)不嫻熟等問(wèn)題也是當(dāng)前地鐵基坑施工的主觀風(fēng)險(xiǎn)源。

3.2 客觀風(fēng)險(xiǎn)源

地鐵基坑施工具有較強(qiáng)的綜合性，因此其客觀風(fēng)險(xiǎn)源的影響也不容小覷，客觀風(fēng)險(xiǎn)源主要如下。

3.2.1 我國(guó)各地的地形、地質(zhì)、地理?xiàng)l件各不相同，大部分城市地鐵修建位置所處施工環(huán)境較為復(fù)雜，導(dǎo)致基坑施工風(fēng)險(xiǎn)增加。

3.2.2 地鐵修建位置通常為繁華城市中心地段，因此在基坑施工過(guò)程中會(huì)涉及多個(gè)商用住房工程及市政工程，有產(chǎn)生沖突的可能，由此可能會(huì)導(dǎo)致地鐵基坑施工進(jìn)度受到影響。

4 地鐵工程基坑施工風(fēng)險(xiǎn)控制及管理

4.1 嚴(yán)格篩查施工設(shè)計(jì)方案

部分施工單位為了提高基坑施工穩(wěn)定性，會(huì)使用多層支撐、加密鋼支撐的手段進(jìn)行施工，這樣不但缺乏可操作性，還會(huì)提高施工難度，反而不利于基坑施工[2]。在地鐵基坑施工之前，施工單位應(yīng)對(duì)施工區(qū)域?qū)嵤┛辈?，確保勘察資料的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，隨后施工單位應(yīng)以勘察結(jié)果為基礎(chǔ)，制定施工計(jì)劃。與此同時(shí)，為了控制基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，施工單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況，對(duì)施工方案進(jìn)行審核，確保施工設(shè)計(jì)方案的合理性。

4.2 保證項(xiàng)目決策的合理性和科學(xué)性

在制定地鐵基坑施工方案過(guò)程中，由于其涉及多個(gè)領(lǐng)域，因此施工單位應(yīng)積極與環(huán)境、技術(shù)、財(cái)務(wù)等領(lǐng)域的專(zhuān)家進(jìn)行溝通，提高項(xiàng)目決策的科學(xué)性和合理性，在控制地鐵基坑風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)算的前提下，進(jìn)一步提高工程節(jié)約性和安全性，達(dá)到提高地鐵工程社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的目的。

4.3 建立和完善地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估體系

在地鐵基坑施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)建立和完善基坑風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，并對(duì)基坑施工進(jìn)行監(jiān)控，主要做法如下。

4.3.1 在施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，并采取相應(yīng)的措施控制風(fēng)險(xiǎn)，控制事故發(fā)生概率。

4.3.2 在施工方案制定過(guò)程中，施工單位應(yīng)對(duì)基坑變形臨界值進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合基坑質(zhì)量、深度以及周邊施工環(huán)境等因素，細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。通過(guò)建立和完善地鐵基坑施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估體系，合理防治施工風(fēng)險(xiǎn)，保障施工安全性。

4.4 嚴(yán)格控制各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量和安全

在對(duì)地鐵基坑進(jìn)行施工之前，施工單位應(yīng)對(duì)施工設(shè)備和施工人員進(jìn)行檢查，確保設(shè)備質(zhì)量符合施工要求，保障施工人員技術(shù)素質(zhì)符合施工要求。與此同時(shí)，施工單位還應(yīng)對(duì)施工人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，提高其安全意識(shí)，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。在地鐵基坑施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)按照施工進(jìn)度和組織要求，將施工程序劃分成多個(gè)部分，嚴(yán)格按照施工順序進(jìn)行施工，并嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量，確保地鐵基坑施工整體穩(wěn)定性符合要求，進(jìn)一步控制風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，在對(duì)各關(guān)鍵部分進(jìn)行施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全管理措施，保障施工安全性。

4.5 控制搶險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)

在對(duì)地鐵基坑施工后，施工單位應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行事后控制，保障施工人員的人身安全，降低次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)搶險(xiǎn)方案過(guò)程中，施工單位應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境情況，合理選擇搶險(xiǎn)地點(diǎn)，避免出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，防止因搶險(xiǎn)操作不當(dāng)導(dǎo)致事故危害性進(jìn)一步擴(kuò)大。與此同時(shí)，在對(duì)某施工據(jù)點(diǎn)實(shí)施搶救過(guò)程中，施工人員應(yīng)保護(hù)臨近據(jù)點(diǎn)，做好隔離工作。搶險(xiǎn)完成且確保其符合要求后，施工單位應(yīng)立即恢復(fù)施工，保障施工進(jìn)度。

5 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)地鐵基坑進(jìn)行施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況，對(duì)基坑圍護(hù)支護(hù)體系、土方開(kāi)挖、基坑降水等施工要點(diǎn)進(jìn)行控制，確保其滿足施工要求。與此同時(shí)，施工單位還應(yīng)分析施工中的風(fēng)險(xiǎn)源，制定控制施工設(shè)計(jì)方案，提高項(xiàng)目決策科學(xué)性和合理性，建立完善施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估體系，對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，保障地鐵基坑施工質(zhì)量和安全性，為地鐵整體施工奠定基礎(chǔ)。