淺談地鐵車(chē)輛段出入段線深基坑降水安全控制要點(diǎn)

繆煥山

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100855）

1 工程概況

某地鐵車(chē)輛段出入段線主體結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)為362.774 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為16.5 m，最大寬度為20.79 m，主體結(jié)構(gòu)覆土一般段約為3 m，主體結(jié)構(gòu)采用明挖順筑法施工。標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)為雙跨矩形斷面，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)寬度約為16.5~20.8 m。區(qū)間設(shè)置有1 個(gè)盾構(gòu)接收井、3 組射流風(fēng)機(jī)、1 處雨水泵房（與車(chē)輛段預(yù)留線共用），區(qū)間為地下一層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（局部二層），基坑開(kāi)挖深度約為8.7~17.2 m，施工方法為明挖法。主體基坑分為第一期、第二期先后施工，第一期施工盾構(gòu)接收井至某大道中心分隔墻處，第二期施工某大道中心分隔墻處至預(yù)留段。出入段線區(qū)間底板位于粉土與粉質(zhì)黏土互層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，基坑依次穿越地層為雜填土層、素填土層、黏質(zhì)粉土層、黏質(zhì)粉土層、砂質(zhì)粉土層、粉土與粉質(zhì)黏土互層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土層，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，極易出現(xiàn)涌水涌沙及縱向邊坡坍塌。根據(jù)地勘報(bào)告，本場(chǎng)地可不考慮軟土震陷影響，黏質(zhì)粉土層、砂質(zhì)粉土層、粉土與粉質(zhì)黏土互層在設(shè)防烈度7 度條件下可產(chǎn)生輕微程度的液化。

2 施工總體計(jì)劃

根據(jù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，坑內(nèi)33 口疏干井，坑外67 口控制性降水井，共100 口降水井，基坑開(kāi)挖前20 d 應(yīng)采用坑內(nèi)井點(diǎn)對(duì)坑底進(jìn)行降水、疏干，以加固坑內(nèi)土體，基坑降水深度應(yīng)控制在坑底以下2 m，同時(shí)在基坑外控制性降水井兼做水位監(jiān)測(cè)井?？油饨邓趽岆U(xiǎn)情況或其他必要條件下啟用，對(duì)基坑內(nèi)的降水可能對(duì)墻體外部的損毀進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)，消除基坑外由于降水引起的下沉和塌陷對(duì)路面或者周邊構(gòu)（建） 筑物造成影響和損害。

2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

1） 熟悉和審核施工圖紙。開(kāi)工前，參加業(yè)主組織的圖紙會(huì)審和設(shè)計(jì)交底會(huì)議；依據(jù)施工圖，編制可實(shí)施性的施工組織設(shè)計(jì)及專項(xiàng)施工方案，報(bào)監(jiān)理工程師初審，經(jīng)專家論證，將修改后的《出入段線深基坑降水方案》報(bào)監(jiān)理部門(mén)進(jìn)行審批，審批通過(guò)后進(jìn)行方案實(shí)施。

2） 根據(jù)設(shè)計(jì)單位所提供的相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)和點(diǎn)位信息，進(jìn)行測(cè)量資料的復(fù)合和核測(cè)，并將復(fù)測(cè)結(jié)果報(bào)告提交給監(jiān)理工程師進(jìn)行審核批準(zhǔn)。

3） 在進(jìn)行組織施工前，應(yīng)當(dāng)對(duì)施工場(chǎng)地和周?chē)鷧^(qū)域進(jìn)行充分的實(shí)地踏勘，及時(shí)和詳細(xì)掌握?qǐng)龅睾椭車(chē)鷧^(qū)域內(nèi)的低下管線、電纜或構(gòu)筑物詳細(xì)情況，對(duì)需拆遷的建筑物、構(gòu)筑物、危險(xiǎn)建筑進(jìn)行改移或保護(hù)，為順利開(kāi)工做好準(zhǔn)備。

3 降水井施工

3.1 降水井設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程坑內(nèi)采用φ700 mm 疏干降水井，延基坑邊線內(nèi)側(cè)6 m，梅花型布設(shè)平均間距14 m，共33 口；坑外控制性降水井采用φ700 mm，延基坑邊線外側(cè)2.5 m，平均間距12 m，共計(jì)布設(shè)67 口。

3.2 水泵選擇

根據(jù)基坑涌水量、單井出水量的計(jì)算結(jié)果及設(shè)計(jì)要求，選用25LG3-10x5 型潛水泵，并預(yù)留10 臺(tái)水泵備用；水泵流量3 m3/h，揚(yáng)程50 m，電機(jī)功率1.5 kW，日抽水量為24×3 m3/d＝72 m3/d；每口井一臺(tái)水泵，配備一個(gè)控制井內(nèi)水位的自動(dòng)開(kāi)關(guān)，并在井口安裝閥門(mén)以便調(diào)節(jié)流量的大小。

3.3 應(yīng)急用電計(jì)算

施工現(xiàn)場(chǎng)備有兩路工業(yè)用電，保證任何一路電源停電1~10min 內(nèi)能自動(dòng)切換到另一路電源，確保在基坑開(kāi)挖過(guò)程中降水連續(xù)進(jìn)行。另外配置一臺(tái)P0=200 kW應(yīng)急發(fā)電機(jī)，滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急降水用電要求。

3.4 降水控制措施

降水井在基坑開(kāi)挖前20 d 開(kāi)始運(yùn)行，并在基坑內(nèi)外及地下地上設(shè)一定數(shù)量具有代表性的監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)測(cè)降水期間，對(duì)周?chē)h(huán)境和基坑的影響，指導(dǎo)基坑開(kāi)挖施工和降水。基坑分段分層開(kāi)挖，保持基坑內(nèi)降水井中的水位處于開(kāi)挖底面標(biāo)高1 m 以下，降水方向同基坑開(kāi)挖的方向；根據(jù)基坑開(kāi)挖情況，控制降水速度；每天對(duì)降水設(shè)備進(jìn)行巡查，對(duì)每口井的流量、水位測(cè)量一次，及時(shí)反饋數(shù)據(jù)，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理；降水管井含砂量體積比控制在1∶100 000 以下。

3.5 基坑內(nèi)抽排水和基坑外的截水和排水

基坑采用地下連續(xù)墻加裙邊抽條加固的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于出入段線范圍內(nèi)特殊的水文地質(zhì)，開(kāi)挖期間仍存在一定的地下水和地表降水，在基坑內(nèi)設(shè)置匯水溝，將水流導(dǎo)入集水井，再將水抽排到基坑周邊的地面排水系統(tǒng)，經(jīng)沉淀后排入雨水管。圍擋四周設(shè)置C25 混凝土400 mm×200 mm（寬×深） 的地表水溝，用于基坑及地面排水?；拥絿鷵踹呌不?%的縱坡，出入段線基坑南端設(shè)配套沉淀池，施工排水經(jīng)過(guò)沉淀池，進(jìn)入市政雨水管道。

3.6 降水井保護(hù)與運(yùn)行

井管口設(shè)置醒目標(biāo)志，做好標(biāo)識(shí)和保護(hù)工作；隨著基坑開(kāi)挖深度的不斷加深，井管沿縱向與每道支撐要可以及時(shí)焊接鋼筋加固；嚴(yán)禁挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備碰撞降水井，保證降水系統(tǒng)的完好性。成立降排水作業(yè)班，專門(mén)負(fù)責(zé)降排水管路及設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，并根據(jù)水位監(jiān)測(cè)情況，隨時(shí)調(diào)整降水深度，確保降水效果；每天24 h 派人現(xiàn)場(chǎng)值班，做好抽水水位等記錄。當(dāng)降水深度不能滿足施工要求時(shí)，調(diào)整泵深或更換大功率設(shè)備，在征得設(shè)計(jì)、監(jiān)理同意后，也可增補(bǔ)降水井點(diǎn)；降水結(jié)束水泵拆除后，及時(shí)將降水井注漿封閉。

4 施工監(jiān)測(cè)

4.1 監(jiān)測(cè)組織及監(jiān)測(cè)指標(biāo)

成立專業(yè)監(jiān)測(cè)小組，監(jiān)測(cè)技術(shù)人員具有結(jié)構(gòu)受力計(jì)算和監(jiān)測(cè)分析能力，能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)組織的方案設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)組織實(shí)施、監(jiān)測(cè)儀器操作、數(shù)據(jù)收集和處理，并將所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算軟件迅速的提供精準(zhǔn)的反饋信息，以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行指導(dǎo)，并且具備發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠快速做出反應(yīng)和采取措施。為了保證施工期間施工場(chǎng)地及周邊區(qū)域內(nèi)地表構(gòu)（建） 筑物的穩(wěn)定，結(jié)合施工設(shè)計(jì)、施工場(chǎng)地及周邊區(qū)域調(diào)查結(jié)果等資料，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)儀器，明挖基坑施工監(jiān)測(cè)預(yù)警值控制指標(biāo)，見(jiàn)表1。

表1 明挖基坑施工監(jiān)測(cè)預(yù)警值控制標(biāo)準(zhǔn)

4.2 降水井監(jiān)測(cè)與控制

1） 降水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制。根據(jù)在某市的施工經(jīng)驗(yàn)，降水施工過(guò)程中，對(duì)地表造成的沉降或位移很小，在降水施工中派專人重點(diǎn)對(duì)周邊地面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)的情況，采取不同的監(jiān)控措施，見(jiàn)表2。每周至少監(jiān)測(cè)一次，并加以比較，如發(fā)現(xiàn)有異常情況，及時(shí)采取緊急措施。為了監(jiān)控其降水過(guò)程中地下水位的變化情況，對(duì)每個(gè)井點(diǎn)的流量及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等進(jìn)行監(jiān)測(cè)并詳細(xì)記錄，根據(jù)水位、水量變化情況及施工情況及時(shí)采取調(diào)整措施。

表2 降水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)控制表

2） 地表沉降監(jiān)測(cè)與控制。車(chē)輛段地表沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)以已有高程系統(tǒng)為基準(zhǔn)，以設(shè)計(jì)提供的基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)為基礎(chǔ)構(gòu)建控制網(wǎng)，并且與根據(jù)方案設(shè)計(jì)要求，在施工場(chǎng)地和周邊可能影響區(qū)域內(nèi)的地表位置布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位共同布設(shè)成閉合、附和導(dǎo)線測(cè)量監(jiān)測(cè)路線。并按照相應(yīng)的埋設(shè)方式對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行設(shè)樁和埋設(shè)，點(diǎn)位埋設(shè)深度要求必須超過(guò)路面的結(jié)構(gòu)層；為了在監(jiān)測(cè)過(guò)程或者監(jiān)測(cè)間斷內(nèi)消除對(duì)行人和車(chē)輛正常運(yùn)行的影響，點(diǎn)位埋設(shè)應(yīng)平整。同時(shí)，點(diǎn)位埋設(shè)應(yīng)當(dāng)穩(wěn)固，標(biāo)記清晰，上部加裝鋼制保護(hù)蓋（直徑不小于110 mm）。

3） 管線沉降監(jiān)測(cè)與控制。為了提高監(jiān)測(cè)效率，地下管線的沉降監(jiān)測(cè)可以選擇與地表沉降監(jiān)測(cè)共同使用同一個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，為了提高監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度，應(yīng)當(dāng)根據(jù)地下管線與施工場(chǎng)地及周邊區(qū)域的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置和埋設(shè)（見(jiàn)圖1、圖2），同時(shí)埋設(shè)點(diǎn)位應(yīng)當(dāng)核查清楚所布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置管線的屬性和特征，保證對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置能夠真實(shí)準(zhǔn)確反應(yīng)相應(yīng)管線的沉降情況。

圖1 有檢查井管線測(cè)點(diǎn)埋設(shè)圖

圖2 無(wú)檢查井管線間接測(cè)點(diǎn)埋設(shè)圖

除此之外，周邊管線變形量測(cè)主要采用精密水準(zhǔn)儀，懸吊保護(hù)管線變形主要采取全站儀，利用監(jiān)測(cè)周期間高程數(shù)據(jù)差值對(duì)管線變形量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。建筑物的沉降監(jiān)測(cè)，應(yīng)當(dāng)將監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置在能夠有效反應(yīng)建筑物沉降信息且容易實(shí)施儀器監(jiān)測(cè)工作的位置，測(cè)點(diǎn)布置擬在2H（H 為基坑開(kāi)挖深度）施工影響范圍內(nèi)對(duì)重要建筑物布點(diǎn)，根據(jù)周期性的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)曲線圖，結(jié)合施工情況對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4.3 監(jiān)測(cè)資料的處理與信息反饋

1） 施工監(jiān)測(cè)單位經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，編制施工監(jiān)測(cè)報(bào)表，于13∶00 前，將當(dāng)日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)第三方監(jiān)測(cè)單位，上傳至監(jiān)控管理信息平臺(tái)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確、及時(shí)、連續(xù)性。

2） 施工監(jiān)測(cè)單位每日14∶00 前，將施工監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)及信息會(huì)審表報(bào)送施工單位負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)相關(guān)負(fù)責(zé)人，簽署審核意見(jiàn)及采取防范措施后，由施工單位報(bào)送至監(jiān)理單位專業(yè)監(jiān)理工程師、總監(jiān)理工程師審核，簽署意見(jiàn)。施工單位負(fù)責(zé)防范措施落實(shí)，并將會(huì)審表存檔。

3） 針對(duì)在施工過(guò)程中，出現(xiàn)不同的施工區(qū)域和地點(diǎn)發(fā)生連續(xù)紅色預(yù)警的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)立即停止施工，及時(shí)對(duì)發(fā)生預(yù)警的原因進(jìn)行分析。對(duì)于施工過(guò)程中突發(fā)險(xiǎn)情，必須按照應(yīng)急要求根據(jù)險(xiǎn)情危害程度和級(jí)別啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案；報(bào)警時(shí)，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人第一時(shí)間將報(bào)警情況上報(bào)工點(diǎn)業(yè)主代表、駐地監(jiān)理及第三方監(jiān)測(cè)單位。同時(shí)，整理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，12 h 內(nèi)將書(shū)面文件送抵相關(guān)單位?？偙O(jiān)組織施工單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人與業(yè)主代表、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等相關(guān)人員，召開(kāi)突發(fā)險(xiǎn)情預(yù)警的分析探討相關(guān)會(huì)議，對(duì)引起預(yù)警的原因、相應(yīng)的預(yù)警處理和后續(xù)施工控制和監(jiān)測(cè)施工等進(jìn)行探討研究。

4） 除此之外，對(duì)預(yù)警后措施的采取和相應(yīng)施工控制等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果多日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)收斂態(tài)勢(shì)，表明預(yù)警得到了有效的控制，可以申請(qǐng)解除預(yù)警；按照流程，該申請(qǐng)由申請(qǐng)單位根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果提出，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、建設(shè)單位業(yè)主代表審核后，上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)并報(bào)地鐵集團(tuán)相關(guān)部門(mén)備案后方可消警。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，深基坑開(kāi)挖施工是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，一邊基坑降水，一邊開(kāi)挖，結(jié)合監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)消除安全隱患，通過(guò)對(duì)深基坑降水的有效管控，最終順利實(shí)現(xiàn)深基坑開(kāi)挖安全。