地鐵車站基坑開挖施工危險(xiǎn)源辨識(shí)及管控舉措

孫成山

[摘 要] 地鐵車站基坑開挖因具備涉及范圍廣、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、施工難度大、不確定因素多等諸多特點(diǎn)，使得其開挖作業(yè)中無可規(guī)避的會(huì)面臨眾多危險(xiǎn)因素。如何切實(shí)做好相應(yīng)的危險(xiǎn)源辨識(shí)與管控，對(duì)于減少乃至規(guī)避事故的發(fā)生意義重大。文章以深圳城市軌道交通12號(hào)線某車站基坑開挖為例，對(duì)地鐵車站基坑開挖施工中的眾多危險(xiǎn)源進(jìn)行了細(xì)致辨識(shí)分析，然后結(jié)合筆者多年的實(shí)踐管控經(jīng)驗(yàn)提出了一系列的有效管控舉措，以期可對(duì)眾地鐵施工同仁有所啟發(fā)與幫助。

[關(guān)鍵詞] 地鐵車站；基坑開挖；危險(xiǎn)源辨識(shí)；管控舉措

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、工程概況

深圳市城市軌道交通12號(hào)線某車站，為地下室二層島式站臺(tái)，第一層為站廳、第二層為站臺(tái)，站臺(tái)有效長(zhǎng)度140 m、站臺(tái)寬度11 m，車站總長(zhǎng)為219.5 m，地下二層結(jié)構(gòu)物均采用單柱雙跨鋼筋砼框架標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)形式。本車站位置途徑建筑物較少，但周邊有建筑群，如西側(cè)與湖景居距離19.5 m，距遠(yuǎn)大事業(yè)公司和審計(jì)局僅14 m，距中國(guó)光大銀行15 m。并且，站場(chǎng)范圍內(nèi)有一些重要管線，如雨水管埋深約3.4 m，污水管埋深約2.6 m，燃?xì)夤苈裆罴s1.6 m，軍用光纜（空管）埋深約0.5 m，可采用永久改遷或臨時(shí)懸吊保護(hù)。該車站為海相堆積原始地貌、地勢(shì)總體較平緩，地下水主要有基巖裂隙水和第四系孔隙水，地層存在滲透性差異，基巖中的水稍有承壓性，基巖含水層基本由第四系地層孔隙水垂直補(bǔ)給，與排泄通道保持一致，開挖時(shí)會(huì)向基坑內(nèi)或者隧道排泄。該車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑長(zhǎng)219.5 m、寬20.1 m，開挖深度約為18.4～20.0 m，開挖較深，采取明挖法施工、配以咬合樁支護(hù)方式，工程開挖土層為素填土—淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土—砂礫—砂質(zhì)黏土—全風(fēng)化花崗巖—強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，地質(zhì)復(fù)雜，施工中基坑極易出現(xiàn)隆起、四周沉降，從而導(dǎo)致周邊建筑物發(fā)生沉降或開裂等問題。

二、地鐵車站基坑開挖施工危險(xiǎn)源辨識(shí)

通過對(duì)該地鐵車站工程周邊建構(gòu)筑物、管線等外圍環(huán)境影響因素的仔細(xì)調(diào)查和研究分析，結(jié)合該車站段的地理位置、周邊環(huán)境、工程地質(zhì)情況、水文特點(diǎn)等內(nèi)在條件，并按照工程施工危險(xiǎn)源文件的相關(guān)要求，識(shí)別基坑開挖施工的危險(xiǎn)源，并對(duì)可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)或造成的事故進(jìn)行細(xì)致分析（下表1），以便制訂和采取必要的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)控措施，防止事故造成不利影響或進(jìn)一步蔓延，進(jìn)而最大限度降低工程損失，保證人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全[1]。

三、地鐵車站基坑開挖施工危險(xiǎn)源管控

（一）構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)管控組織機(jī)構(gòu)

在項(xiàng)目策劃時(shí)即成立項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管控組織機(jī)構(gòu)，由項(xiàng)目經(jīng)理擔(dān)任風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)和管控領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)，安全總監(jiān)、總工程師擔(dān)任副組長(zhǎng)，項(xiàng)目副職、總經(jīng)濟(jì)師及各職能部門負(fù)責(zé)人及作業(yè)班組組成各個(gè)落實(shí)組各司其責(zé)，分工明確，具體責(zé)任落實(shí)到人。

領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)負(fù)責(zé)指揮緊急情況下的安全事件并做好事故處理，副組長(zhǎng)負(fù)責(zé)調(diào)配各組具體落實(shí)，技術(shù)組負(fù)責(zé)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、技術(shù)方案的編制、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化及時(shí)調(diào)整實(shí)施措施，資源保障組根據(jù)方案提前準(zhǔn)備好物資、設(shè)備以及可能發(fā)生的緊急事務(wù)外部對(duì)接，工程組負(fù)責(zé)在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)上報(bào)，并落實(shí)相應(yīng)應(yīng)急技術(shù)方案，提前預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。

（二）據(jù)實(shí)制定施工技術(shù)保障措施

采用技術(shù)措施對(duì)施工危險(xiǎn)源進(jìn)行控制，提高基坑開挖施工安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，積極采用新材料、新工藝、新方法，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做好施工安全應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)而有效控制基坑開挖過程中潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.切實(shí)做好基坑支護(hù)

首先，基坑開挖須依據(jù)地形地質(zhì)條件設(shè)置三道支撐，第一道為上部鋼筋砼支撐，第二道、第三道為鋼支撐，基坑隨開挖施工在周邊做混凝土環(huán)梁支撐，支撐梁強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后才能繼續(xù)進(jìn)行下一層的開挖，禁止無支撐或未達(dá)到支撐強(qiáng)度超挖，并要掌握單層開挖的深度。同時(shí)，在開挖施工過程中要做好對(duì)支撐體系的防護(hù)，嚴(yán)禁機(jī)械開挖過程碰撞支撐和圍檁體系，并加強(qiáng)支撐斷面的監(jiān)測(cè)，當(dāng)軸力超過極限值時(shí)應(yīng)停止并向設(shè)計(jì)部分反饋，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)支撐體系加密、加固；嚴(yán)禁在支撐上施加荷載，防止支撐受外荷載失穩(wěn)。

其次，因該站位地質(zhì)存在中風(fēng)化粗?；◢弾r，施工時(shí)無法下套管，因此，可采用硬咬合樁形式，樁基由沖擊鉆或旋挖鉆成孔后灌注砼成型，通過對(duì)超緩凝砼樁的切割插入施工，形成擋土和止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在實(shí)際基坑支護(hù)施工中，在樁側(cè)設(shè)置砂樁，即成孔后先用砂回填，待后續(xù)施工段到該接頭時(shí)再掏出砂，灌入混凝土澆注。為避免砂樁與砂樁的相鄰樁之間施工縫可能存在滲漏現(xiàn)象，要在最先施工的砂樁接縫外側(cè)增加一根旋噴樁作防滲處理。咬合樁完工后要嚴(yán)格做好施工質(zhì)量檢測(cè)，作為永久結(jié)構(gòu)樁基參與抗浮時(shí)需要用聲波透射法對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)；不參與抗浮可用低應(yīng)變法檢測(cè)（采用該方法檢測(cè)數(shù)量不得少于樁基總數(shù)的20%且不少于10根），根據(jù)檢測(cè)判定樁身完整性為Ⅲ類或以上時(shí)，再用鉆芯法驗(yàn)證，如樁基質(zhì)量不符合規(guī)范要求，做報(bào)廢處理重新補(bǔ)樁[2]。

此外，在開挖施工過程中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、支撐軸力超極限出現(xiàn)險(xiǎn)情，應(yīng)立即停止作業(yè)，并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。在設(shè)計(jì)和建筑各單位的指導(dǎo)下，采取系列措施處理：如在樁墻和坡頂卸載、坑外降水，坑內(nèi)圍護(hù)前堆碼砂石袋，保持圍護(hù)內(nèi)外側(cè)壓力平衡防止傾覆坍塌；對(duì)鋼支撐加密加固，或加斜撐或設(shè)置拉筋，防止圍護(hù)失穩(wěn)；若圍護(hù)樁內(nèi)傾或支護(hù)樁下段位移，應(yīng)重點(diǎn)加固底部，或增加斷樁加固；如圍護(hù)樁嚴(yán)重開裂報(bào)請(qǐng)上級(jí)主管部門，根據(jù)審批的方案做補(bǔ)強(qiáng)加固或拆除。

2.妥善開展基坑降水

為提高基坑開挖土體的強(qiáng)度和剛度，確?；娱_挖過程的安全性與穩(wěn)定性，就需要在基坑開挖過程中創(chuàng)造無水作業(yè)條件，對(duì)此，可通過降水排除開挖土層內(nèi)的地下水，基坑降水一般以管井降水結(jié)合明挖排水方式。

首先，井點(diǎn)降水?；娱_挖時(shí)，通過井點(diǎn)降水控制水位在每層開挖面之下1.0～1.5 m，采取邊開挖、邊降水的方式，直至基坑底板層時(shí)，控制地下水位在基坑底下1.0 m以上。管井開孔直徑0.7 m、井管直徑0.4 m，降水井低于基坑底部5.0 m，深度不得超過圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度，以免過度降水而致使周邊建筑出現(xiàn)沉降安全隱患，因此現(xiàn)場(chǎng)要嚴(yán)格控制鉆孔深度。[3]

其次，集水井降水?；娱_挖時(shí)設(shè)置集水井，在四周或一定間距內(nèi)設(shè)置排水明溝，匯集基坑內(nèi)滲水和施工廢水，用水泵抽入地表，隨著層面不斷開挖加深集水井和排水明溝，保持基坑積水不小于開挖層1.0m。另外，在基坑開挖線外側(cè)設(shè)截水溝，距離25m左右設(shè)集水井，將外表水截流外排。

整個(gè)基坑開挖的過程中，須嚴(yán)格控制確保降水井的安全運(yùn)行，定期檢查、維護(hù)井點(diǎn)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)，對(duì)井管做好運(yùn)維保護(hù)，并做好檢查記錄，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)處理，進(jìn)而保證設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

3.合理制定開挖方案

該車站基坑開挖采用順筑法明挖施工，根據(jù)開挖面大小和周邊建筑布置情況，采用分段分層逐漸向下梯段開挖，分層長(zhǎng)度以兩道混凝土支撐間距20 m為界，分層高度考慮內(nèi)支撐、施工機(jī)械配置效率和坡度等安全因素綜合確定，最大高度為2.8 m。

根據(jù)該車站段地質(zhì)情況，按照設(shè)計(jì)分層進(jìn)行施工，嚴(yán)格遵循“自上而下、分層開挖、分段實(shí)施、先支撐后開挖”的設(shè)計(jì)原則，在開挖的同時(shí)做好基坑防護(hù)、臨時(shí)噴護(hù)措施?；娱_挖至底部后，要及時(shí)做好墊層施工和集水井的澆筑，在達(dá)到強(qiáng)度后即開始主體結(jié)構(gòu)的施工。

嚴(yán)格按照批準(zhǔn)后的施工組織進(jìn)行開挖作業(yè)、遇到地層突變或者特殊地質(zhì)條件時(shí)，及時(shí)報(bào)告按設(shè)計(jì)要求變更施工方案，對(duì)土石方的挖運(yùn)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)程作業(yè)，不得超量裝載，做好施工場(chǎng)內(nèi)人車分流通道，在市政行車時(shí)按照當(dāng)?shù)匾?guī)定遵守法規(guī)。

4.做好周邊沉降控制

基坑開挖施工前，請(qǐng)當(dāng)?shù)卣畽C(jī)構(gòu)或第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)周邊建筑物做好鑒定記錄，在施工時(shí)嚴(yán)格控制降水過程，嚴(yán)禁超降而導(dǎo)致的周邊地基沉降下陷，在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控周邊建筑、道路等沉降情況，若超過2㎜/d且連續(xù)2天以上超過報(bào)警值，則現(xiàn)場(chǎng)停止地下水降排或者采取回灌措施防止險(xiǎn)情繼續(xù)發(fā)生，同時(shí)請(qǐng)示上級(jí)部門和項(xiàng)目主管單位指導(dǎo)采取進(jìn)一步措施施工。

5.妥善處理所涉管線

簡(jiǎn)易管線采取懸吊保護(hù)，重要管線或特殊作用管線請(qǐng)求相關(guān)部門協(xié)助與管線監(jiān)護(hù)單位協(xié)商共同完成。

6.及時(shí)處治滲漏管涌

首先，對(duì)于圍護(hù)樁間滲漏水較小時(shí)，可先用沙袋堵塞，再打插筋配以鋼筋網(wǎng)片噴射砼處理，預(yù)先埋設(shè)注漿管，在封閉后做注漿處理；如果滲漏水很大，則噴射砼改用鋼板封住樁間空腔，再在空腔上方注漿填堵。其次，當(dāng)出現(xiàn)管涌時(shí)須立即停止基坑開挖，在管涌位置填入級(jí)配碎石，防止惡化，必要時(shí)對(duì)出現(xiàn)管涌部位做高壓旋噴注漿，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位的滲漏點(diǎn)做封閉措施。

（三）做好施工危險(xiǎn)源監(jiān)控與預(yù)警

地鐵車站基坑開挖是一項(xiàng)施工危險(xiǎn)源較多、風(fēng)險(xiǎn)較大的工作，且其不可預(yù)料因素頗多，在施工過程中必須加強(qiáng)監(jiān)控、實(shí)行預(yù)警方案。（1）監(jiān)控與預(yù)警措施。在施工中設(shè)置專人加強(qiáng)對(duì)周圍構(gòu)筑物的監(jiān)測(cè)、施工區(qū)域內(nèi)施工措施的監(jiān)測(cè)，一旦監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)變化量、變化速率等“雙控”指標(biāo)達(dá)到預(yù)警值，或是其中一項(xiàng)指標(biāo)突破預(yù)警值時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)應(yīng)急指揮小組，應(yīng)急指揮小組應(yīng)組織相應(yīng)人員對(duì)安全事故的危害程度予以細(xì)致分析，以采取妥當(dāng)、有效的應(yīng)對(duì)舉措。（2）預(yù)警狀態(tài)及行動(dòng)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過預(yù)警值時(shí)立即報(bào)告，并果斷停止施工疏散人員和設(shè)備，消除潛在隱患的擴(kuò)散；在巡視過程中發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)，根據(jù)可能造成的危害程度做分析處置，并及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)管理人員發(fā)布預(yù)警信息；對(duì)較為嚴(yán)重的不安全狀態(tài)，通過核查和專家論證，確認(rèn)危害大小采取綜合有效措施處置，以消除隱患。（3）信息的報(bào)告、流程及處置。嚴(yán)格按照事先設(shè)定的管理辦法及上報(bào)流程，或者當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)規(guī)定實(shí)施，嚴(yán)格遵循“統(tǒng)一指揮、快速?zèng)Q策、各司其職、協(xié)同配合”的原則，對(duì)危險(xiǎn)狀態(tài)或重大事件做好相關(guān)的處置工作。同時(shí)，嚴(yán)格依照施工技術(shù)措施施工，盡可能減少超挖，同時(shí)，按照設(shè)計(jì)要求及時(shí)做好支撐圍護(hù)，加強(qiáng)基坑變形監(jiān)測(cè)，聘請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的施工管理人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)[4]。

（四）落實(shí)施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控保障措施

一是，做好通信和信息系統(tǒng)的保障，在整個(gè)施工過程中確保通訊暢通，時(shí)刻保障現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員、危險(xiǎn)源管控指揮小組和應(yīng)急指揮部信息溝通的順暢；二是，提升應(yīng)急處置人員的綜合素質(zhì)及技能水平，明確不同崗位的工作職責(zé)，由工程、質(zhì)量、經(jīng)營(yíng)、財(cái)務(wù)和綜合管理人員組成應(yīng)急隊(duì)伍，并由工程作業(yè)隊(duì)保證應(yīng)急處理工作的具體實(shí)施，應(yīng)急隊(duì)伍所有人員務(wù)須要按要求參與突發(fā)事故應(yīng)急培訓(xùn)，并參加應(yīng)急演練；三是，保障應(yīng)急物資裝備完好、及時(shí)到位，材料分類標(biāo)示清晰，物資進(jìn)出暢通，并有專人保管和日常檢查維護(hù)，施工中一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)急物資損壞和減少時(shí)，應(yīng)及時(shí)予以更換和補(bǔ)充；四是，保障專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)到位，建立預(yù)警監(jiān)測(cè)和資金保障機(jī)制，遵循特事特辦和事后評(píng)估機(jī)制，將危險(xiǎn)帶來的損失降到最小。

四、結(jié)語

地鐵車站的基坑開挖通常屬于深基坑作業(yè)，其危險(xiǎn)源眾多、安全管控難度較大，加之施作環(huán)境復(fù)雜，極易因種種不可預(yù)見因素（如地質(zhì)水文、周邊環(huán)境、天氣變化等）而誘發(fā)施工安全事故。對(duì)此，各有關(guān)方務(wù)須對(duì)基坑開挖施工全程給予高度重視，全面、細(xì)致辨識(shí)與分析現(xiàn)場(chǎng)潛在的施工危險(xiǎn)源，并從管理層面、技術(shù)措施、過程監(jiān)控以及物資資金籌備等眾多方面采取一系列管控舉措，對(duì)開挖施工全程予以全面管控，竭力規(guī)避事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]柴學(xué)成.地鐵深基坑施工對(duì)鄰近車站安全影響因素的建模分析[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，19（03）：28-31.

[2]郭偉.地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及支護(hù)施工技術(shù)探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（11）：219-220，223.

[3]陳歡芳.地鐵車站深基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)分析與控制研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2013.

[4]黃傳勝，朱紅兵，謝震林.地鐵深基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)源分析及安全監(jiān)測(cè)[C].北京：中國(guó)工程院.第二屆中國(guó)工程管理論壇論文集，2008：273-276.