地鐵深基坑施工風(fēng)險及控制措施探討

金學(xué)勝

（中建四局華東公司，上海 201100）

1 地鐵深基坑施工風(fēng)險

在多數(shù)地鐵工程施工中，普遍存在深基坑施工環(huán)境復(fù)雜、地下設(shè)施與障礙物密布、工期壓力大等施工難點，深基坑施工存在較高風(fēng)險。目前，部分施工人員對于各項施工風(fēng)險源沒有全面掌握，缺乏針對性的風(fēng)險控制措施，各類施工安全事故頻繁發(fā)生，造成嚴重經(jīng)濟損失，甚至是人員傷亡。常見地鐵深基坑施工風(fēng)險及表現(xiàn)特征如下。

1.1 基坑護坡滲漏

基坑護坡滲漏是在深基坑施工中，基坑護坡結(jié)構(gòu)持續(xù)受到地下水滲透影響，使得邊坡土質(zhì)逐漸疏松，進而出現(xiàn)基坑邊坡滲漏、局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或是護坡結(jié)構(gòu)坍塌等問題。同時，在基坑護坡滲漏程度較為嚴重，且沒有得到及時、有效控制時，將有一定可能引發(fā)涌水涌砂現(xiàn)象的出現(xiàn)。目前，基坑護坡滲漏問題主要在飽和土層變層處出現(xiàn)。此外，在深基坑止水帷幕達到預(yù)定防滲設(shè)計要求時，也將出現(xiàn)自然滲漏問題，或是局部滲透問題，并不會對深基坑施工安全造成影響。而在出現(xiàn)非正常滲漏問題時，需及時采取控制措施，對問題進行治理。

1.2 基坑邊坡滑塌

在地鐵工程深基坑施工中，如若出現(xiàn)深基坑開挖順序不合理、邊坡存在堆重或振動荷載、未按相關(guān)施工規(guī)范及時開展放坡與支護作業(yè)，或是受到地下水因素影響時，都有一定可能出現(xiàn)基坑邊坡滑塌安全事故。地鐵工程在放坡開挖環(huán)節(jié)，一些施工人員未及時開展邊坡支護作業(yè)，并存在違章施工問題，導(dǎo)致深基坑邊坡結(jié)構(gòu)缺乏承載力，進而出現(xiàn)基坑邊坡滑塌現(xiàn)象。

1.3 基坑支撐不穩(wěn)

在深基坑原土層含水量過高，或是出現(xiàn)嚴重失水現(xiàn)象時，都將導(dǎo)致基坑支撐不穩(wěn)，出現(xiàn)深基坑大面積沉降現(xiàn)象。同時，在深基坑邊坡出現(xiàn)涌砂涌水、坍塌等安全事故時，也將導(dǎo)致基坑支撐不穩(wěn)。而基坑支撐不穩(wěn)施工風(fēng)險的主要表現(xiàn)特征為，深基坑支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯下沉或拱起現(xiàn)象。針對這一深基坑施工風(fēng)險，應(yīng)嚴格控制坑內(nèi)降水方法，并在必要情況下，中止深基坑施工，做好人員與設(shè)備退場工作，避免造成更嚴重的經(jīng)濟損失。

1.4 基坑底部突涌水

地鐵工程深基坑施工中，由于基坑內(nèi)外部水位的水平高度有較大差異，因此采取的深基坑降水措施不合理，未將深基坑內(nèi)地下水位高度控制在合理區(qū)間范圍內(nèi)時，可能出現(xiàn)基坑底部涌水現(xiàn)象，對深基坑內(nèi)外部的土體結(jié)構(gòu)造成破壞，使得基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有所下降。在問題嚴重時，將出現(xiàn)基坑塌陷等安全事故?；拥撞客挥克┕わL(fēng)險的主要影響因素包括工程地質(zhì)勘察工作不明確、設(shè)計方案不合理、施工順序有誤等。例如，在地鐵工程施工場地處于正在發(fā)育成溶洞的地區(qū)時，如若未提前采取相應(yīng)施工措施，將出現(xiàn)這一施工風(fēng)險。

1.5 基坑底部土體隆起

在地鐵工程深基坑施工中，基坑周圍土體在自重等因素影響下，將會使得基坑底部土體向上隆起，這一問題無法避免，且在底部隆起量小于一定數(shù)值時，并不會對深基坑施工質(zhì)量與安全造成明顯影響，因此，允許基坑底部土體產(chǎn)生一定量的隆起。但在基坑底部隆起量過大時，將存在一定的安全隱患，需及時采取控制措施，對問題進行治理。

而基坑底部土體隆起現(xiàn)象的主要原因包括：原土層平衡應(yīng)力場造成破壞，使得基坑底部回彈，回彈后的土體相對較為松弛；受到側(cè)水土壓力作用影響，地下連續(xù)墻的墻角處與內(nèi)外側(cè)土體出現(xiàn)塑形變形現(xiàn)象，使得基坑底部土體上涌；在基坑底部分布一定量積水、地下水位過高，且基坑土質(zhì)為黏性土?xí)r，黏性土將持續(xù)吸收周邊所分布積水與地下水，土體體積增大，加之受到側(cè)水壓力作用影響，基坑底部土體出現(xiàn)塑形變形、上涌現(xiàn)象。目前來看，基坑底部土體隆起現(xiàn)象主要出現(xiàn)在軟土地區(qū)，或是存在基坑支護結(jié)構(gòu)變形、基底分布弱透水層、護坡穩(wěn)定性差、基坑降水效果差的地鐵工程中。

1.6 保護結(jié)構(gòu)涌砂涌水

在地鐵工程深基坑施工中，保護結(jié)構(gòu)是控制施工質(zhì)量和保證施工安全的關(guān)鍵所在，對于地鐵工程建設(shè)有重要的意義。但在部分地鐵工程中，由于連續(xù)墻的防水性能較差，持續(xù)受到地下水滲透影響，墻體出現(xiàn)多處滲漏，進而引發(fā)保護結(jié)構(gòu)涌砂涌水施工問題的出現(xiàn)。

2 地鐵深基坑施工風(fēng)險直接控制措施

2.1 基坑護坡滲漏控制

在出現(xiàn)基坑護坡滲漏施工問題時，應(yīng)及時了解護坡結(jié)構(gòu)滲漏范圍、具體水源點，并將水源加以切斷。避免基坑護坡滲漏問題嚴重程度持續(xù)升級；在出現(xiàn)基坑涌砂涌水現(xiàn)象時，施工人員應(yīng)及時排查、鎖定與封堵涌砂涌水口。在必要情況下，對涌砂區(qū)域進行加固處理；當(dāng)出現(xiàn)大面積基坑與邊坡結(jié)構(gòu)坍塌事故時，中止深基坑施工，撤離非相關(guān)工作人員與機械設(shè)備。同時，向塌方處開展堆土作業(yè)，抑制土體結(jié)構(gòu)滑落。待基坑與邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，按順序開展虛土清理、引水管埋設(shè)、固定沙袋、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)以及混凝土噴射作業(yè)；當(dāng)基礎(chǔ)樁處出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時，及時埋設(shè)引水管，并對樁間土支護結(jié)構(gòu)進行加固處理；當(dāng)基坑與邊坡出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象，所滑落土體對支護結(jié)構(gòu)造成外力碰撞，且支護結(jié)構(gòu)扭曲變形時，應(yīng)在指定位置架設(shè)臨時支護結(jié)構(gòu)，增加支撐物品。

2.2 基坑邊坡滑塌控制

為預(yù)防基坑邊坡滑塌事故的出現(xiàn)，在地鐵深基坑施工中，應(yīng)提前根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，有針對性地開展降水施工，設(shè)置排水溝，將地下水位高度、土層含水量控制在合理范圍內(nèi)。同時，定期對基坑土層含水量、地下水位漲幅情況進行檢測，在必要情況下采取臨時性基坑降排水措施。

2.3 基坑塌陷風(fēng)險控制

首先，在地鐵深基坑施工中，應(yīng)注重嚴格控制鋼筋混凝土支撐體系施工進度，在保障施工質(zhì)量與安全的前提下，盡可量縮短施工時間；優(yōu)先配置鋼制模板，合理設(shè)定鋼模板厚度。其次，在模板安裝作業(yè)開展前后，對模板表面結(jié)構(gòu)的平整度、光滑度與完好性進行檢查，確保拼縫嚴密；實時監(jiān)測支撐體系施工情況，定期對格構(gòu)柱垂直度進行檢測、校正；遵循“快插慢拔”施工原則，控制振搗質(zhì)量。此外，在基坑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)前，有明顯的事故征兆，如支撐結(jié)構(gòu)下沉或拱起。因此，在出現(xiàn)這類事故征兆時，要及時中止深基坑施工，分析問題成因，對支撐結(jié)構(gòu)進行加固處理，并做好人員與設(shè)備退場工作。

2.4 基坑底部突涌水控制

在深基坑施工中，提前在施工現(xiàn)場儲備適當(dāng)數(shù)量的沙袋。在施工中出現(xiàn)底部突涌水現(xiàn)象時，施工人員應(yīng)及時使用所配置沙袋向涌水處加以填充。隨后，及時在坑底開展注漿作業(yè)。待徹底解決坑底涌水問題后再組織開展后續(xù)施工活動；提前做好基坑降水工作，設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的排水設(shè)施；在施工準備階段，組織開展全面性工程地質(zhì)勘察工作，并以地質(zhì)勘察報告為主要依據(jù)，科學(xué)編制深基坑施工方案。

2.5 基坑底部隆起控制

基坑底部土體隆起現(xiàn)象是一種正常的施工現(xiàn)象，無法規(guī)避，且在隆起量小于一定數(shù)值時，并不會對施工質(zhì)量與安全造成不利影響。因此，在地鐵工程深基坑施工中，應(yīng)在施工現(xiàn)場架設(shè)沉降觀測點，實時監(jiān)測基坑底部土體隆起量。底部土體隆起量超過或臨近相應(yīng)標準時，及時發(fā)送預(yù)警信息、采取有效控制措施。常見控制措施包括中止深基坑開挖作業(yè)、對隆起部位開展注漿加固作業(yè)、開展臨時性基坑降排水作業(yè)等。同時，基坑底部隆起現(xiàn)象的成因較為復(fù)雜，也需對現(xiàn)象成因進行分析，采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧＠?，在基坑土層含水量過高、土體體積增大而出現(xiàn)隆起現(xiàn)象時，需重點開展基坑降排水施工作業(yè)。

2.6 保護結(jié)構(gòu)涌砂涌水控制

在地鐵工程深基坑施工中出現(xiàn)保護結(jié)構(gòu)涌砂涌水現(xiàn)象時，相關(guān)人員應(yīng)對滲漏部位的具體位置、滲漏面積加以了解。如若滲漏面積較小、所涌入水量低于一定標準時，可直接對滲漏部位開展注漿作業(yè)。在保護結(jié)構(gòu)滲漏面積過大，或是同時出現(xiàn)多處保護結(jié)構(gòu)涌砂涌水事故時，需及時埋設(shè)排水管，將基坑底部所涌入水體排至坑外。隨后，施工人員應(yīng)使用鋼板等材料，對保護結(jié)構(gòu)的滲漏點進行封堵處理，直至漏水口封閉強度達到一定標準、涌砂涌水問題得到控制、且坑底積水完全排出后，再封閉排水管口。

3 地鐵深基坑施工風(fēng)險管控措施

3.1 加強過程控制力度

在地鐵工程深基坑施工中，唯有配置與之相匹配的地下水控制體系、科學(xué)編制基坑開挖方案，制定問題應(yīng)急預(yù)防，在出現(xiàn)保護結(jié)構(gòu)涌砂涌水、基坑底部土體過度隆起、基坑塌陷等施工事故時，及時采取有效控制措施，才能為地鐵深基坑施工質(zhì)量與安全提供有力保障。而對這一目的的實現(xiàn)，企業(yè)應(yīng)注重加強深基坑施工過程的風(fēng)險控制力度，而具體控制要點如下。

在深基坑施工中，綜合分析各項施工因素、構(gòu)建風(fēng)險評估模型，預(yù)測所存在的各處施工風(fēng)險源。隨后，制定合理的深基坑施工方案，方案內(nèi)包括周邊建筑物及地下設(shè)施的保護措施、深基坑開挖順序、分層開挖深度、各類施工風(fēng)險的應(yīng)急措施、降排水施工措施等，為后續(xù)施工活動的開展提供明確參照。將施工現(xiàn)場所堆置土方、施工材料與基坑邊緣保持3m以上的間隔距離，而在采取放坡開挖、土釘支護施工方式時，應(yīng)將基坑邊緣與材料堆置處的間隔距離保持在5m以上。同時，將棄土堆置高度控制在1.0m以下，將各類施工機械社而被與基坑圍護結(jié)構(gòu)、止水帷幕保持安全間隔距離，確保施工機械設(shè)備的停置、作業(yè)位置的平穩(wěn)性，不會出現(xiàn)設(shè)備傾斜、破壞圍護結(jié)構(gòu)等問題。

3.2 基坑監(jiān)測

由于多數(shù)地鐵深基坑施工安全事故均存在突然出現(xiàn)的征兆，因此為及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)防與控制施工風(fēng)險與安全事故，需組織開展基坑監(jiān)測作業(yè)，對基坑與邊坡土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化狀態(tài)等進行實時監(jiān)測。當(dāng)監(jiān)測到異常施工現(xiàn)象時，分析問題成因、判斷施工事故類別，執(zhí)行預(yù)定應(yīng)急控制方案，避免造成不必要的損失。

4 結(jié)束語

綜上所述，地鐵工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜惡劣，在深基坑施工中時常出現(xiàn)各類施工安全事故，不但造成嚴重損失，還對地鐵軌道交通體系的發(fā)展造成阻礙和限制作用。因此，企業(yè)與工程參建人員必須樹立正確的安全施工與風(fēng)險預(yù)防意識，正確評估所存在的施工風(fēng)險，健全工程風(fēng)險評價體系，靈活采取上述施工風(fēng)險控制措施，保障地鐵工程建設(shè)順利實施。