關(guān)于成都地鐵深基坑施工安全的一些建議

徐鐵漢

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，610081）

關(guān)于成都地鐵深基坑施工安全的一些建議

徐鐵漢

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，610081）

提出了成都地鐵深基坑開(kāi)挖控制施工安全的一些建議，意在對(duì)如何控制地鐵深基坑開(kāi)挖的風(fēng)險(xiǎn)提出建議,以期達(dá)到深基坑施工安全可控。

深基坑 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 施工安全

成都地鐵的深基坑工程一般有四種。（1）明挖車站深基坑。（2）盾構(gòu)機(jī)始發(fā)井和吊出井。（3）地鐵線路淺埋段。（4）通風(fēng)井。地鐵車站一般長(zhǎng)160～240m，寬20m左右，開(kāi)挖深度15～25m。深基礎(chǔ)施工是重大、甚至是特別重大危險(xiǎn)源。主要包括三個(gè)方面：（1）引起基坑周邊建筑物沉降，傾斜，失穩(wěn)垮坍。（2）深基坑坑壁坑底涌水涌砂，局部失穩(wěn)坍滑；鋼支撐和圍護(hù)樁變形過(guò)大或局部失穩(wěn)；繼而導(dǎo)致周邊建筑物變形相應(yīng)增大。三個(gè)方面危險(xiǎn)源產(chǎn)生的主要原因有：（1）降水井。（2）圍護(hù)樁。（3）鋼管支撐。

1. 成都地鐵的工程地質(zhì)概況

成都地層可分為兩大類：（1）成都市區(qū)、城西和城南。地層特征為表層1－2米人工雜填土，第二層粉粘土的素土，層厚4－7m，第三層砂卵石，層厚數(shù)米至二十幾米，第四層為泥巖。地鐵車站和線路大多數(shù)在砂卵石層中穿行，少數(shù)在泥巖中。（2）城北和城東片區(qū)。地層特征是表層1－2m厚雜填或耕植土，第二層為岷江第二或第三級(jí)階地，多數(shù)是Q2老粘土，層厚數(shù)米至十幾米。第三層是泥巖。Q2和泥巖層中的上層滯水和裂隙水是膨脹巖土地層深基坑施工的主要危險(xiǎn)源。

2. 水井

降水井是深基坑施工的第一道安全屏障。（1）降水不到位，可使基坑積水，引起坑底軟化隆起（膨脹），涌砂流砂現(xiàn)象。（2）膨脹巖土吸水后增大圍護(hù)樁荷載和變形。（3）抽水含砂率偏高，或是總砂量偏高則很有可能是抽取了砂層透鏡體，將引起基坑周邊地面不沉，建筑沉降或傾斜。

2.1 降水井設(shè)計(jì)與施工

成都地鐵降水井造孔直徑600mm，內(nèi)徑300mm，壁厚50mm。井管與孔壁之間100mm間隙充填濾料。降水井設(shè)計(jì)和施工的要點(diǎn)：（1）沿地層的豎向設(shè)計(jì)與施工；（2）井管外包結(jié)構(gòu)及濾料設(shè)計(jì)。

一般將降水井的設(shè)計(jì)與施工外包給專業(yè)隊(duì)伍。施工單位及監(jiān)理單位應(yīng)結(jié)合本工程地層情況和工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行審核和調(diào)整。使降水井達(dá)到①可靠降低地下水位到最低施工作業(yè)面（坑底、井底）以下0.5m。②抽水含砂率盡可能低（一般要求＜0.2‰），單井抽水含砂量必須控制在一個(gè)合理范圍。成都地鐵1、2號(hào)線已打降水井?dāng)?shù)千眼。大多數(shù)降水效果良好，抽水含砂率基本達(dá)到要求，確保了深基坑井和人工挖孔樁的安全施工。

2.2 涌砂及流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生及措施

砂土是無(wú)粘性土。人工挖孔樁及深基坑施工時(shí)，地下水位高于施工作業(yè)面時(shí)就將出現(xiàn)涌砂及流砂現(xiàn)象。涌砂流砂如同在軟土或淤泥中施工一樣，如果在施工面繼續(xù)開(kāi)挖，則較長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)挖走多少，補(bǔ)充多少。此狀態(tài)機(jī)械挖掘困難且效率很低，而人工施工效率更低且十分危險(xiǎn)。上述各種情況出現(xiàn)都應(yīng)立即停工。一是讓基坑作業(yè)面的水位上升至地下水位，砂及淤泥等不再流動(dòng)（砂）；二是不再擴(kuò)大未知的危險(xiǎn)因素。一般采用的措施是在基坑內(nèi)或外降水，待水位低于作業(yè)面以后再繼續(xù)施工。車站深基坑內(nèi)的集水坑降水，或是坑外降水井降水，必須確保只抽水，不抽砂或盡量少抽砂。

3. 深基坑開(kāi)挖的安全保障——圍護(hù)樁和鋼管支撐

3.1 深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

車站深基坑圍護(hù)樁以鋼筋砼樁為主，樁徑1200mm，@2000mm；兩端頭樁徑1500mm，@1800mm，高強(qiáng)玻纖筋；C30砼。以旋挖鉆機(jī)成孔為主，少數(shù)為人工挖孔樁。樁頂用鋼筋砼連接成為冠梁，第一道鋼支撐與冠梁連接，水平間距3.5～4.0m。隨深基坑向下開(kāi)挖，每5～6m架設(shè)一道鋼圍檁和相應(yīng)的鋼支撐?；觾啥嗽O(shè)45°斜撐。圍護(hù)樁一般都具有足夠的強(qiáng)度和剛度。若沒(méi)有鋼管支撐，則近似一根懸臂樁，整個(gè)深基坑的穩(wěn)定全靠“錨固端”；當(dāng)沿深度每5～6m設(shè)置了鋼管支撐之后，則和錨固端共同作用，構(gòu)成了一個(gè)超靜定結(jié)構(gòu)。一般情況下，豎向鋼管支撐都沒(méi)有按設(shè)計(jì)要求及時(shí)架設(shè)，都是開(kāi)挖到有足夠空間、不影響機(jī)械開(kāi)挖時(shí)才架設(shè)。在這些工況中，圍護(hù)樁的錨固端都起著關(guān)鍵作用。

圍護(hù)樁的設(shè)計(jì)都是將樁底置于基坑底以下3.5～5.0m，而不管錨固端地層情況。建議工程的各相關(guān)單位（設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理）注意：

（1）當(dāng)錨固端地層是密實(shí)砂卵層時(shí)，錨固長(zhǎng)度3.5～5.0m是基本可行的；

（2）當(dāng)錨固端地層是全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化泥巖時(shí)，則錨固作用很小。建議樁端應(yīng)在中風(fēng)化泥巖層1.5m以上。這種情況下若沒(méi)有及時(shí)架設(shè)第二、三道的鋼管支撐的話，基坑四壁圍護(hù)樁的位移可能會(huì)是較大的。

3.3 各相關(guān)單位（設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理……）應(yīng)注意和應(yīng)該采用的應(yīng)對(duì)措施

（1）圍護(hù)樁樁底不僅要在坑底以下3.5～5.0m，還要考慮樁端嵌入密實(shí)砂卵石層或中風(fēng)化泥巖1.5m以上。施工單位應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)、地勘圖紙，特別是鉆孔時(shí)的實(shí)際地層狀況報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理調(diào)整后施工。

（2）及時(shí)架設(shè)各道鋼管支撐。當(dāng)開(kāi)挖至各道鋼撐以下0.5～1.0m時(shí)，可采用間隔1、2，甚至3根鋼撐盡早架設(shè)，以能使小型挖掘機(jī)挖土為準(zhǔn)。

（3）適時(shí)調(diào)整各道鋼管支撐的預(yù)加力。鋼管支撐的及時(shí)架設(shè)和預(yù)加力適時(shí)調(diào)整，不僅對(duì)膨脹巖土的深基坑的安全穩(wěn)定起到了先期預(yù)防作用，還對(duì)基坑周邊鄰近建筑物的沉降變形和傾斜起到了先期預(yù)防作用。

（4）基坑兩側(cè)樁間土中可設(shè)置泄水管以引排上層滯水和裂隙水。

3.4 建議以圍護(hù)樁水平位移調(diào)控鋼管支撐預(yù)加力

圍護(hù)樁水平位移偏大，將引起基坑周邊地層（地面）沉降，周邊建構(gòu)筑物地基變形和上部結(jié)構(gòu)傾斜。圍護(hù)樁的樁端嵌入密實(shí)砂卵石地層或中風(fēng)泥巖層以后，就形成了一個(gè)不完全錨固端的懸臂體系，同冠梁、鋼質(zhì)圍檁連接以后，仍然還是一個(gè)不安全錨固端的懸臂體系。一般情況下，該體系可能承擔(dān)樁后土壓力和其它荷載。由于地鐵深基坑均在城市，周邊建筑物高、重，擴(kuò)散和傳輸?shù)綐渡系暮奢d較大，圍護(hù)樁主要產(chǎn)生水平位移將危及周邊建筑物?，F(xiàn)在施工工序一般是架設(shè)各道支撐以后，按設(shè)計(jì)施加預(yù)加力。當(dāng)周邊建筑物離基坑較近且高、重時(shí)，樁水平位移可控在3-6mm，其它情況可控在6～10mm。鋼管支撐預(yù)加力最大加至3000～4000KN。

4. 結(jié)語(yǔ)

地鐵車站深基坑一般設(shè)于市區(qū)交通干道下或在道路一側(cè)處，在周邊建筑密集、地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境之中，所以基坑安全責(zé)任重大。本文通過(guò)深基坑施工中的一些建議，可以有效的控制深基坑的施工安全。

[1]建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 JGJ120-2012 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012

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1007-6344（2015）12-0347-01

徐鐵漢、1977、 男、 滿、 河北、、 本科 研究方向：安全質(zhì)量管理單位及郵編：中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 610081 工程師，單位所在地：四川省成都市解放路二段329號(hào)