浅析地铁深基坑施工风险与措施

浅析地铁深基坑施工风险与措施

樊政鑫

中铁六局集团太原铁路建设有限公司，山西 太原 030013

摘要：地铁车站通常采用明挖法施工，深基坑开挖是施工重要环节之一。本文对太原地铁晋阳街站3号线深基坑施工的风险识别、风险措施和应急对策等方面进行详细阐述，将施工技术和现场管理有效结合以提高风险应对能力，增强地铁深基坑施工安全性。

关键词：深基坑 风险 措施

0. 引言

晋阳街地铁站3号线深基坑在施工过程中，项目部坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，积极推进安全技术分析和风险应对措施办法，并对地铁站深基坑施工风险进行归纳和总结，为太原市后续地铁车站深基坑开挖积累了施工经验。

1. 工程概况

晋阳街地铁3号线车站主体为明挖地下三层岛式车站，总长166.78 m，标准段总宽23.3m，开挖深度27.4m，为目前太原市地铁车站建设中最深基坑，属二级风险工程项目。基坑整体开挖土方约11万方，共分6层进行开挖。开挖方式采用竖向分层、纵向分段、中间拉槽的施工方法。

2. 风险识别

晋阳街地铁3号线基坑周边环境、地质情况复杂，在施工过程中受影响因素较多，因此，准确辨识深基坑施工危险源，制定相应控制措施，对加强危险源管理、防止或减少事故发生起着至关重要的作用。晋阳街站深基坑施工安全风险主要在周边环境、渗漏与涌水涌砂、支撑失稳与基坑坍塌三个方面。

2.1 周边环境风险

3号线基坑北侧距离29米处是在建山投大厦，西侧为已施工完成的换乘节点，南侧距离18米处为在建苏宁商业体。深基坑开挖过程中，对在建构筑物可能会造成一定的影响，风险较高。

3号线基坑周围管线密集，北侧距基坑4米有一趟DN500的给水管，距基坑6米有一趟电力管；南侧距基坑3米处有一趟DN508燃气管和一趟DN400给水管；西侧距基坑14.8有一趟D1500污水管；跨基坑有两根0.8米Q235B钢管为许坦排洪渠跨基坑临时过渡管，南侧距基坑2m处有一趟4孔玻璃夹砂管为晋阳街临时导改暗渠。

在深基坑开挖过程中，如遇到基坑变形、渗漏、降水等影响引起管线破裂和建筑物倾斜，将会造成严重后果。

2.2 渗漏、涌水涌砂

晋阳街站3号线地连墙设计61幅，长度41.5米，深入基坑14米。水位在地面以下约6米，根据地梁墙结构施工时需降水约21米，地连墙围护结构未插入隔水层且部分为液化砂层，为悬挂式止水帷幕。深基坑开挖过程中会可能存在地连墙混凝土断层和幅间接缝处渗漏、涌水、涌砂，可能造成基坑被淹、支撑变形掉落、外部坍塌、基坑外管线变形等灾害。

2.3 支撑失稳、基坑坍塌

晋阳街地铁3号线深基坑共设置支撑6道，混凝土支撑一道、钢支撑5道，因冬雨季施工、支撑架设不及时、支撑轴力变化、土压力变化等原因可能引起支撑变形、掉落、基坑坍塌，坍塌一旦发生，将会导致周边构建筑物及路面沉陷坍塌、管线破坏和人员伤亡等重大安全风险，因此施工时需格外注意。

图

2-2 3号线基坑混凝土撑 图2-3 3号线基坑钢支撑

3.风险控制措施

3.1 技术措施

施工前调查地质情况、周边环境及管线情况，确定施工方案，针对审基坑风险分析，采取以下技术措施。

1）管线保护及迁改措施到位

地连墙围护结构施工前，项目部对深基坑开挖影响范围内的所有管线进行调查，对管线的位置、类别、规格、根数、埋深、走向、接头形式、既有保护措施和检查井等进行调查确认，同时对地下管线设备使用区段、产权单位等进行调查摸底。另外，所有地下管线需分别分类进行统计并与产权单位进行联系，确认相关管线是否准确、漏项，详细询问管线存在的具体问题。

对有压管线要探明上下游关系和阀门位置；对存在遗漏或空洞问题提前进行处理；对影响基坑开挖管线，采取改迁施工，确保做好管线改迁施工质量并严格记录改移后的管线位置，做好标识，防止施工时对其造成破坏。对受深基坑施工影响且无法及时迁改的周边管线采取悬吊保护方案。例如：跨越基坑的强弱电缆采用工字钢格栅架作支架悬吊通过，跨越基坑的承插式雨污水管采用更换小直径无缝钢管跨越结构，基坑两侧的管线采取混凝土包封的加固措施防止沉降影响等等措施。对所有周边管线进行全面监测，量测信息及时反馈给施工负责人，确保施工过程中既有管线的安全。

2）地连墙施工质量达标

为了避免地连墙混凝土断层和幅间接缝在开挖中出现渗漏问题，地连墙施工中需保证混凝土浇筑时间、浇筑连续性、浇筑质量以及刷壁质量并保证接缝处处理到位。

施工现场负责人应在地连墙成槽前，提前通知搅拌站成槽供应时间，确认可按时供应后方可开槽。成槽施工必须按照要求对相邻地连墙侧壁（接头）处刷壁干净，技术人员现场盯控刷壁质量，确认无误后方可清孔、下放钢筋笼。

地连墙浇筑混凝土期间要求技术人员现场全程盯控，严格按照水下混凝土浇筑要求进行控制，精确计算拔管高度，确保导管埋深满足规范要求。现场如出现混凝土浇筑不连续、塌方、混凝土性能不满足要求等引起质量问题的因素必须做好记录并及时采取有效措施。

基坑开挖前应确保混凝土强度达到标准。针对地连墙施工记录中存在影响地连墙质量因素的部位提前分析研判制定有效措施，如可能存在的质量缺陷在水位以下，及时在地连墙后侧位置进行注浆并加搅拌桩提前处理，基坑开挖到接近位置时提前准备好钢板、棉被、注浆设备等材料设备后方可开始探挖作业。

3）基坑降排水措施到位

根据晋阳街3号线地勘资料，结合现场实际情况，基坑开挖采取坑内降水方案并合理布置井点降水位置，严格执行分段降水、分层降水、按需降水，保证基坑内部的地下水控制在基坑底以下1米位置。考虑到开挖至基坑底部可能出现基底涌水、后期封井出水量仍比较大的情况，施工中在基坑内设置减压井和备用井，辅助基坑降水同时在封井阶段可以有效降低水位、降低封井难度。

同时，为了保证整个施工过程的安全性，达到对基坑内水位进行密切观察的目的，要在基坑内外增加观测井数量并设置回灌井。通过这种方式一方面可提升基坑内部的承载力，减小基坑的不均匀沉降和变形程度，使基坑整体处于比较稳定的状态。另一方面还能有效防止基坑地下水渗漏问题。

表3-1 降水井工作量列表

图3-1 降水井、减压井、观测井布置图

另外，降水井在施工前需保证管材、滤料、滤网的质量，施工中必须严格按照方案中要求的深度、位置进行施工，并保证降水管的垂直度，洗井的及时性及洗井的质量，回填材料及方法满足规范要求。同时在开挖过程中，为避免下雨或其他原因导致基坑积水，要在降水井附近形成集水坑，并准备大功率水泵，保证积水及时排出。

4）深基坑开挖方案及措施到位

基坑开挖遵循时空效应原理，按“分级开挖，由上而下，先撑后挖，分层开挖”的原则进行作业。根据3号线车站现场情况，开挖方式采用竖向分层、纵向分段、中间拉槽的施工方法基坑共分为6层进行开挖。基坑开挖要与支撑体系相配合，随挖随撑。表层土开挖至第一道混凝土支撑下10cm施工混凝土撑；第二层至第五层开挖至钢支撑下50cm，第六层开挖至基底以上30cm架设钢支撑；基底预留土采用人工清底。结合结构施工分段情况，纵向共分为7段。段落起终点设置在诱导缝并合理避开预留洞口位置。

在拟开挖区域内，用人工配合挖掘机在围护结构连接薄弱部位和管线位置处探挖，探挖深度为本次开挖深度。围护结构连接薄弱部位探挖后静置，检查本次开挖深度范围内地下连续墙及接缝是否有漏水情况，如本次开挖深度范围内所有地下连续墙及接缝均无漏水情况，即达到大面积开挖条件；如有漏水情况，先进行棉被+钢板封堵处理，如果效果不佳则立即组织回填并进行墙外注浆处理，处理完毕待注浆强度满足要求后再次用相同方法探测，无漏水情况后方可开挖。

图3-2土方开挖分段图

图3-3 基坑分层开挖（中间拉槽）与钢支撑架设开挖横断面图

5）支护体系按规操作

深基坑支护体系是深基坑施工成败的关键。现场作业人员必须严格按照施工方案和相关规范进行施工。

冠梁、混凝土撑是和地下连续墙浇筑成整体的支撑围护结构。因此，冠梁和混凝土撑的施工质量对深基坑结构稳定性起着至关重要的作用。现场管理人员要严格遵守操作规程，钢筋绑扎按图施工，混凝土浇筑过程中要及时振捣、养护，确保成品质量。每道混凝土撑要一次成型，严禁留施工缝，待混凝土强度达到要求方可继续开挖，从而为结构整体稳定性提供保障。

钢支撑结构的安装与拆除要与基坑开挖及结构施工保持协调同步。钢支撑应随挖随撑，安装前在地面上试拼，检查其线性是否良好，尤其要注意斜撑的稳定性。当开挖土体至相应钢支撑底面位置时，开槽安装钢支撑并施加预应力以减小围护结构的侧向位移，其值按设计轴力逐级施加，预应力不可和设计轴力偏差太大，否则易引起基坑结构变形或坍塌。钢支撑从架设到拆除的整个施工过程中，应进行严密监测，根据现场施工围护结构的变形、受力监测情况调整轴力的复加或卸力，确保基坑围护结构的稳定性。

图3-4 轴力监测图

6）工程监测周密部署

为了保证施工质量和安全，土方开挖施工要与测量监测紧密结合。根据城市轨道交通工程监测技术规范及周边环境情况，确定晋阳街站基坑工程的监测对象为：

1、基坑工程中的围护桩（墙）、支撑等结构；

2、基坑周围土体、地下水及地表；

3、基坑周边建（构）筑物、地下管线、城市道路等城市基础设施环境。

图3-5重点监测断面

根据相关监测规范及设计文件，具体监测项目有地表沉降，地下管线竖向位移，地连墙墙顶位移、墙体变形、墙体内力，支撑轴力，建（构）筑物沉降、倾斜、裂缝，地下水位情况。

测量人员需按照测量频率进行监控量测，在实际的数据监测过程中，通过布设的监测点保持动态监测并及时将数据上报，超过预警值需进行分析研判并采取有效措施，待技术人员进行分析或指定措施后方可进行下一步施工，从而确保监测数值低于安全质量的阈值，有效防止事态扩大化，严格控制风险，降低深基坑施工作业事故发生的可能性，为施工人员和工程质量提供强有力的安全保障。

3.2 管理措施

1）建立完善的工程管理建设体系

为保证地铁深基坑施工工程合理有序开展，项目部要重视周边环境调查、重大危险源识别、应急预案演练、特殊环境的施工和风险分级管理等。同时，施工人员加强技能培训，在实际施工过程中遇到交底不明或施工现场与图纸不符情况必须及时向有关领导和部门汇报、沟通并做好相关记录工作。

2）提升施工人员职业素养

施工人员经常组织培训，提高整体业务能力，加强施工安全生产意识，合理安排现场施工，积极与劳务队伍人员、相关技术人员和其他产权单位沟通，确保深基坑施工工程安全。如遇紧急突发情况，施工人员有能力采取一定措施防止扩大并立即向相关部门和领导反馈，同时，项目部启动风险应急预案并迅速作出反应，处理突发问题。

3）严格施工质量管理

在材料进场时必须严格按照国家相关规定对原材料进行抽检；在施工时同样严把质量关，严格遵守技术交底内容施工。施工现场要以“自检、互检、专检”的三检制原则进行各项工作开展，注重实效，提高质量管理成效。

4.风险应急对策

深基坑施工是地铁工程安全控制的重点，在发生安全风险事故时要做好救援和风险控制工作，尽量减少事故的危害，保障人员安全和工程质量。

4.1 管线破裂处理

发生管线断裂事故后，首先应立即停止施工作业，根据受损管线性质进行处理。如探明属废弃管线则立即进行清除工作，尽快恢复施工。如属于使用状态下管线，应立即疏散人群并交通管制，划分警戒区域，同时联系产权单位进行处置。通过与管线产权单位协商，确定后期管线迁改或者悬吊保护等问题。

4.2 渗漏处理

土方未开挖部分出现渗漏，立即用装载机倒土进行回填，然后进行堵漏。若出现在开挖部分，则立即用沙袋、水泥袋进行外围堆码封堵后再进行堵漏。

土方开挖完成后，如果地下连续墙出现渗流现象，不具有明显水压力，可以注环氧树脂胶液进行封堵或对地下连续墙面进行剔凿清理，然后用堵漏灵或快硬水泥封堵。如果地下连续墙缝出现轻微管涌，具有较明显的水压力，则剔凿清理漏水点，插设导流管并涂抹封堵材料，封堵导流管，渗漏严重可在地下连续墙外侧或在地下连续墙内侧漏水点下方水平注浆处理。如因涌水涌砂导致基坑外地面下沉，应立即对现场人员进行疏散，同时提高地表、管线监测点的监测频率，通知相关管线单位并根据影响程度对管线进行保护。对于可能出现下沉的路段进行封锁，并会同交警部门进行交通疏解后进行地面垂直注浆处理。

4.3 基坑变形、坍塌处理

施工过程中如监测到基坑变形过大，应立即停止土方开挖。若是钢支撑架设不及时或轴力偏差太大则及时架设钢支撑或调整轴力；若是坑外水位影响，则立即回灌或降水，使坑外水位达到要求。

如果基坑开挖发生坍塌事故，现场负责人必须立即安排现场人员进行紧急撤离，清点现场人数，检查有无人员掩埋、受伤等，划定警戒区域，同时紧急通知项目部应急指挥小组，待技术保障组制定加固方案后，方能对现场进行处置，防止二次事故发生。

5.结语

综上所述，通过对地铁深基坑施工风险和对策研究，认识到深基坑施工过程中的诸多风险因素，同时也认识到施工过程的顺利推进不仅仅是各方面技术的集成，也是多种管理经验的有效集成。总之，地铁深基坑施工工程必须要将施工技术和现场管理有效结合起来并制定有效的风险应对措施，提前预判并采取有效措施，避免安全事故发生，从而使工程能够顺利有效地开展。

参考文献：

1. 胡文卫.市政地铁车站施工现场安全管理探究策[J].居舍，2020（4）：175.

[2] 李世胜.浅析地铁车站施工安全风险与管理[J].交通建设，2019（10）：260.

[3] 李权.市政地铁车站施工现场安全管理探究[J].四川建材，201（10）：189.