明挖法深基坑地鐵車站安全風險分析及控制

林錦賢

（中國交通建設股份有限公司總承包經(jīng)營分公司）

1 工程概況

火炬園站為廈門市地鐵1 號線與3 號線換乘站，位于廈門市湖里區(qū)嘉禾路與湖里大道、火炬路交叉口。3號線部分主體為地下三層15m 寬島式車站，長274m、寬度25.9m，基坑深度約27m，基坑開挖采用明挖順作法施工，局部采用蓋挖順作法施工，圍護結(jié)構(gòu)為排樁+內(nèi)支撐+鎖腳錨索結(jié)合巖石錨桿的支撐體系，排樁之間采用三重管旋噴樁+深孔注漿止水+坑內(nèi)降水。

車站圍擋緊鄰車道及磚混、框架建構(gòu)筑物，基坑東側(cè)有11kv 架空電力線、埋地DN800 給水管、市政雨污水管等，基坑西側(cè)有DN500 燃氣管、DN1200 給水管、通訊光纜和雨污水管等，橫跨基坑南端有架空110kV 電力線。

2 施工階段劃分

受周邊環(huán)境影響，火炬園站交通疏解期數(shù)較多，實際分11 次交通導改，過程中各施工階段存在平行施工，為便于風險分析和歸類，按照車站分部分項工程劃分，和各階段施工的主要任務差別，可將火炬園站施工劃分為如下5 個階段：

⑴交通疏解階段：交通疏解階段的核心任務是通過管線遷改、拆除既有市政設施和新建臨時替代道路，實現(xiàn)占用原有道路實施圍擋，形成施工場地。

⑵樁基施工階段：本階段的主要任務是通過沖孔樁機、旋挖鉆成樁后施工冠梁和基坑首道內(nèi)支撐，形成基坑支護體系，打設降水井，建設基坑周邊截排水設施，為基坑開挖創(chuàng)造條件。

⑶基坑開挖階段：采用機械開挖、爆破開挖的方式將土石方從基坑開挖至地表并運輸出場，逐段分層對稱開挖，隨挖隨撐，直至開挖到基底；火炬園站基坑以石方爆破開挖為主，土石方開挖總量約17 萬m3，其中石方占總量的80%，約13.6 萬m3。

⑷結(jié)構(gòu)施工階段：從基底向上順做車站框架結(jié)構(gòu)，逐層搭設滿堂支架澆筑梁板結(jié)構(gòu)，逐層拆除基坑內(nèi)支撐，直至車站封項。

⑸恢復道路階段：車站主體結(jié)構(gòu)完成后應及時回填恢復道路，因主體施工時或?qū)⒉糠止芫€遷改到附屬結(jié)構(gòu)范圍，在回填車站之前需按圖回遷管線至車站項板覆土內(nèi)。

3 各施工階段主要風險及控制措施

3.1 交通疏解

3.1.1 施工風險分析

從交通疏解的工作內(nèi)容、施工方法、施工設備、環(huán)境特點分析，本階段工程自身風險小，主要風險在于外部因素：地下管線不明或保護不當導致的管線損壞風險，場地封閉不嚴、坑洞槽防護不足、警示不足、道路障礙物等導致外界行人、車輛的第三方損害。

3.1.2 風險控制措施

⑴收集、熟悉管線現(xiàn)狀及遷改圖紙，對重要管線如給水管、燃氣管、光纜等建立清單，逐一與現(xiàn)場實際進行核實，掌握管線的實際類型、材質(zhì)、埋設及走向，對管線現(xiàn)狀圖進行修正，確保圖物相符。

⑵收集管線產(chǎn)權(quán)單位信息，對給水、燃氣管周邊動土開挖需辦理管線咨詢手續(xù)，邀請產(chǎn)權(quán)單位到現(xiàn)場進行交底，此項工作主要目的是與產(chǎn)權(quán)單位建立應急聯(lián)動機制，以便應急響應時能準確找到臨近閥門，關閉自來水及燃氣，防止事態(tài)擴大。

⑶施工前人工探挖。對需要進行土石方開挖的區(qū)域先期進行人工探挖，探挖深度應大于所需開挖深度0.5m，對探明管線設置三角旗標識管線位置及走向。

⑷對土石方開挖設備操作手、工人進行有效交底，開挖過程旁站監(jiān)控。

3.2 樁基施工

3.2.1 施工風險分析

車站圍護樁常用成樁工法有：沖孔灌注樁、旋挖樁，及人工挖孔樁，其中人孔挖孔樁宜用于地下水位低、樁深小于15m 的黏土和巖石地質(zhì)。樁基施工階段管線損壞風險較大，風險的控制方法與“3.1 交通疏解”類似，區(qū)別在與探挖深度要求不少于3m；施工本身風險方面，沖孔樁風險小，旋挖樁自身風險主要是傾倒風險，人工挖孔樁自身風險主要是爆破飛石、高處墜落、中毒、窒息等。

3.2.2 風險控制措施

⑴旋挖樁機傾倒風險控制。根據(jù)場地條件，若場地為原市政道路等比較堅實的地基，則可以直接開挖圍護樁導槽，旋挖機左右履帶就位在導槽兩側(cè)施工，過程中注意觀察地面情況，遇機位地面開裂、下沉，可鋪設鋼板進行地基加強。若場地為軟土或回填地基，則應考慮表層土換填壓實，澆筑一定厚度的混凝土形成圍護樁導槽和旋挖機位[1]。

⑵人工挖孔樁風險控制。人工挖孔樁屬于危險性較大工程，須編制專項安全施工方案，組織專家論證；若挖孔樁需要進行爆破，應提前制作覆蓋鋼筋籠，籠內(nèi)裝沙袋覆蓋孔口，起爆前需抽排樁底積水，防范飛石。無論土質(zhì)和巖石，挖孔樁均應隔孔開挖，具體隔幾孔視地質(zhì)條件確定，一般土質(zhì)隔1 孔，需爆破的巖石孔樁隔2 孔，逐層開挖并施做護壁，開挖到底后及時澆筑樁身混凝土。

廈門地區(qū)挖孔樁內(nèi)基本無有害氣體，主要需監(jiān)測孔樁內(nèi)含氧量，作業(yè)前可用毒害氣體檢測儀對孔內(nèi)氣體進行檢測，發(fā)現(xiàn)異常先通風處理，孔內(nèi)空氣正常后再入孔作業(yè)，開挖深度4m 以內(nèi)一般不需要強制通風，深度超過5m 時可采用空壓機風管送風；另外，為保持氣體流動，孔口覆蓋宜采用鋼筋網(wǎng)片，不宜使用竹膠板、模板等全封閉的蓋板。

3.3 基坑開挖

3.3.1 施工風險分析

基坑開挖是地鐵車站施工過程中重大風險最多的階段，在項目實施過程中統(tǒng)計的39 次風險事件，發(fā)生在基坑開挖階段的風險事件有15 次，占比38.5%，主要有：基坑變形、涌泥涌水、交叉作業(yè)和巖石基坑爆破飛石等風險，特別是對需要頻繁爆破的巖石基坑，爆破飛石的風險十分顯著，出現(xiàn)飛石風險事件共計4 次，占基坑開挖階段全部風險事件的26.7%。

3.3.2 風險控制措施

⑴深基坑開挖屬于危險性較大工程，需要編制專項安全施工方案并組織專家論證。

⑵遵循“分段分層、先撐后挖、隨挖隨支”的開挖原則，按方案既定原則開挖是避免基坑圍護結(jié)構(gòu)變形、支撐軸力報警和防范基坑坍塌的關鍵。

⑶重視監(jiān)控量測，每天對圍護樁水平、豎向位移進行監(jiān)測對比，現(xiàn)場要儲備一定量的鋼支撐類應急材料，隨時做好架設支撐和加強支撐的準備。

⑷設置有效的坑外、坑內(nèi)降水井，確?；拥叵滤惶幱陂_挖面以下，開挖到底后及時驗槽并澆筑封底混凝土，開挖工程在現(xiàn)場儲備堵漏材料，應對樁間涌泥涌水險情。

⑸開挖作業(yè)面與結(jié)構(gòu)施工邊界需保持足夠安全距離，特別是石方基坑，必須考慮防止石塊向結(jié)構(gòu)作業(yè)面滾落的措施[2]。

⑹明挖石方基坑爆破，需將防范飛石作為關鍵事項，控制合理裝藥量，明確覆蓋量化要求，建立檢查、驗收、簽字制度，確保每次覆蓋達標；特別是臨空面差或首層掏槽爆破，極易發(fā)生飛石，應考慮加蓋鐵板。

3.4 結(jié)構(gòu)施工

3.4.1 施工風險分析

車站主體結(jié)構(gòu)施工階段存在大量起重吊裝、高處作業(yè)、電焊作業(yè)等，作業(yè)場地狹窄、視線不良、上下交叉、材料機具多，是發(fā)生輕傷事故可能性最大的階段；另外隨車站結(jié)構(gòu)施工需逐層拆除支撐，若混凝土板齡期不夠過早拆除支撐，也易引起車站維護結(jié)構(gòu)變形和上層支撐軸力報警。

3.4.2 風險控制措施

⑴起重吊裝需設置基坑內(nèi)、地表兩名指揮，持對講機與吊機操作手進行有效信息傳遞，避免視線不良造成吊物碰撞支撐或人員。

⑵鋼筋、管架、模板等長大物件吊裝，需拉設溜繩，選取合適堆放位置，支架上堆放材料數(shù)量應進行控制，不得集中堆放造成具備荷載過大，基坑內(nèi)指揮人員需做好坑內(nèi)工人警示，避免工人在吊物下方行走或作業(yè)。

⑶吊裝氣瓶、扣件、螺桿等散件必須采用吊斗吊裝。

⑷側(cè)墻模板臨邊、鋼筋綁扎臨時作業(yè)平臺外側(cè)、結(jié)構(gòu)分段臨邊等均需通報設置防護欄桿，掛設密目安全網(wǎng)，搭設作業(yè)平臺、支架人員需穿戴比系掛安全帶。

⑸流水施工相鄰兩層結(jié)構(gòu)施工時，不得在上一層結(jié)構(gòu)臨邊堆放易墜材料，兩層結(jié)構(gòu)作業(yè)工人應避免同時在交界處施工形成上下交叉作業(yè)[3]。

⑹車站結(jié)構(gòu)施工作業(yè)面材料、機具應有序擺放，及時清除防水板薄膜、木渣、編織袋等易燃垃圾，保持通道通暢，保持環(huán)境有序是避免傷害事故和火災的有效途徑。

⑺電焊、氣割作業(yè)區(qū)需清理周邊及施焊下方可燃、易燃物，臨近防水板動火應先對防水板采取隔離防護措施，動火作業(yè)區(qū)域配備滅火器或消防水，避免火災。

3.5 恢復道路

3.5.1 施工風險分析

道路恢復施工工藝簡單，但此階段易出現(xiàn)麻痹大意、思想松懈，在施工中出現(xiàn)機械傷害、或工地電纜、水管等管線損壞。

3.5.2 風險控制措施

⑴做好道路恢復施工計劃，和人員培訓交底，從思想上重視收尾施工安全。

⑵對場內(nèi)施工水電管線進行清理，有富余長度的管線盡可能移至施工范圍以外。

⑶涉及不能移動管線、回遷管線的位置，需要做好標示，對設備作業(yè)人員進行管線交底。

4 結(jié)束語

基于廈門市軌道交通3 號線火炬園站主體施工，對地鐵車站施工過程進行階段劃分，并分析各階段主要安全風險，當實際過程中，因為交通疏解分期、車站分段施工及啟動附屬結(jié)構(gòu)施工等因素，各個施工階段并非獨立存在，存在大量平行施工，故各階段安全風險實際是同時存在，需要給予全面的關注和防范；同時，工程風險隨周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、天氣變化、周邊管線、工法選擇、使用設備等不同也會有差別，風險分析需隨工程變化動態(tài)辨識，實事求是，找出關鍵環(huán)節(jié)和主要風險，實施針對性的控制。