芻議地鐵深基坑施工中存在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)及其施工控制要點(diǎn)

王 鵬

中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司，陜西西安 710000

我國(guó)的地鐵線(xiàn)路總長(zhǎng)處于世界前列，各地地鐵發(fā)展建設(shè)對(duì)城市交通水平的提升起著非常重要的作用，地鐵建設(shè)發(fā)展是緩解城市交通壓力的重要舉措。地鐵建設(shè)過(guò)程中，地質(zhì)情況發(fā)雜多變，需要對(duì)地鐵建設(shè)可行性、施工方案進(jìn)行嚴(yán)密且復(fù)雜的分析設(shè)計(jì)，其要求非常高，而這些方面的內(nèi)容會(huì)對(duì)地鐵建設(shè)成本產(chǎn)生影響，地鐵工程往往跨度大、線(xiàn)路設(shè)計(jì)受限、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、水文條件復(fù)雜多變，而深基坑施工規(guī)模也較大，地鐵深基坑施工與其他項(xiàng)目相比具有自身特點(diǎn)，這些特點(diǎn)給地鐵建設(shè)期間的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題帶來(lái)大量的不確定性和多變性，在工程施工周期當(dāng)中，需要充分把握地鐵深基坑施工中的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，落實(shí)施工控制要點(diǎn)，確保地鐵建設(shè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1 地鐵深基坑施工存在的主要特點(diǎn)分析

地鐵深基坑工程支護(hù)體系多是臨時(shí)性的，缺乏可靠、充分的安全保護(hù)措施，整體安全性能較低，容易因各類(lèi)地質(zhì)問(wèn)題出現(xiàn)險(xiǎn)情。加之地鐵施工過(guò)程中，部分地下土質(zhì)、水流條件多變，支護(hù)體系無(wú)法與其進(jìn)行有效匹配，無(wú)法保障多種條件的下安全作業(yè)，部分土層受壓狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)形變，整體穩(wěn)定性降低，造成地鐵深基坑施工過(guò)程中存在危險(xiǎn)。

地鐵深基坑施工多處于城市主干道，施工場(chǎng)地狹小，受交通保通影響需要精心布置，場(chǎng)內(nèi)泥漿池、渣土坑、運(yùn)輸?shù)缆凡贾谩⒃O(shè)備擺放均要注意。地鐵深基坑工程普遍規(guī)模較大、地質(zhì)情況復(fù)雜、施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高較高、，需編制安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案，并經(jīng)審核批準(zhǔn)后方可使用，施工過(guò)程中要重點(diǎn)關(guān)注存在塌孔事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取有效措施進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，具體施工過(guò)程中，還可能遇到市政設(shè)施、各類(lèi)建筑，在地鐵施工過(guò)程中需要加大對(duì)這些設(shè)施、建筑的保護(hù)力度，避免影響周邊建筑、設(shè)施地質(zhì)環(huán)境，要確保其安全、穩(wěn)定。而不少地鐵車(chē)站位于交通繁忙的交叉路口，施工干擾較大，容易出現(xiàn)噪音污染等方面的問(wèn)題。

2 地鐵深基坑施工過(guò)程中存在的主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題

2.1 不同土質(zhì)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

不同區(qū)域的城市地下土質(zhì)存在差異，甚至同一區(qū)域的土質(zhì)受水文、環(huán)境等因素影響也會(huì)出現(xiàn)差異，地鐵深基坑施工過(guò)程中，這些土層的開(kāi)挖都是在地下進(jìn)行，無(wú)法明確施工環(huán)境周邊土質(zhì)狀況，很容易發(fā)生土壤形變、位移，造成地面塌陷，這些土質(zhì)問(wèn)題的存在對(duì)地鐵建設(shè)工程帶來(lái)很大的不確定性，對(duì)地鐵系統(tǒng)安全產(chǎn)生較大威脅，并且在地鐵深基坑施工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)、壓力的變化會(huì)引發(fā)不穩(wěn)固土質(zhì)的變形移動(dòng)，造成風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的產(chǎn)生。

2.2 失水腐蝕產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

地鐵深基坑施工過(guò)程中需要進(jìn)行基坑開(kāi)挖，然后進(jìn)行坑內(nèi)降水，在這個(gè)過(guò)程中需要防止土體失水，造成地面塌陷?；娱_(kāi)挖過(guò)程中地下水在巖層中滲漏、在松軟土質(zhì)中流動(dòng)等都會(huì)造成施工區(qū)域地質(zhì)情況不穩(wěn)，造成土層、地面起伏、沉降，引起地鐵深基坑施工區(qū)域地面出現(xiàn)塌陷。另外，施工過(guò)程中，地下水的滲入對(duì)工程施工材料具有腐蝕作用，隨著時(shí)間的推移和地下水流的增加，建筑材料的腐蝕程度會(huì)加深，降低材料性能，在地鐵建設(shè)過(guò)程中，大量材料是用來(lái)確保地鐵系統(tǒng)的穩(wěn)固，而腐蝕問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)固性。

2.3 土壤巖層變化產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

地下土質(zhì)、巖層形成和分布受特殊地理環(huán)境影響，地鐵深基坑施工過(guò)程中會(huì)造成地理環(huán)境的改變，如華北平原，其土質(zhì)松軟，多是粉細(xì)的砂層，在深基坑開(kāi)挖過(guò)程中容易引起砂層流動(dòng)和結(jié)構(gòu)變化，造成危險(xiǎn)狀況的出現(xiàn)；南方部分巖層，其形態(tài)有一定的起伏，開(kāi)挖過(guò)程中要對(duì)巖層起伏分布、施工范圍進(jìn)行精準(zhǔn)控制，避免起伏區(qū)域出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)變化，影響地鐵深基坑施工安全性。

2.4 地質(zhì)活動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

不少區(qū)域的地鐵建設(shè)處于地震帶或巖層斷裂地帶，地震發(fā)生時(shí)，施工區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)會(huì)響應(yīng)地震，并且地震波的影響都會(huì)極大的改變地鐵基坑地質(zhì)、巖層、水流等條件。這些問(wèn)題的出現(xiàn)給地鐵建設(shè)規(guī)劃提出了挑戰(zhàn)，針對(duì)斷層地帶，因?yàn)閹r層斷裂活動(dòng)會(huì)形成巖層裂開(kāi)、擠壓的現(xiàn)象，巖石會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，施工過(guò)程中，若不能掌全面握巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律和地質(zhì)構(gòu)造，選擇不適宜的施工技術(shù)措施，就會(huì)給地鐵深基坑施工帶來(lái)嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。

3 地鐵深基坑施工控制要點(diǎn)的要點(diǎn)內(nèi)容

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

地鐵深基坑施工過(guò)程中，深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要根據(jù)施工區(qū)域的水文、地質(zhì)、環(huán)境條件來(lái)進(jìn)行合理設(shè)置，普遍情況下會(huì)設(shè)置成圍護(hù)樁、圍護(hù)樁旋噴止水結(jié)構(gòu)共用、咬合樁，以及地下連續(xù)墻這幾種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，但所有的結(jié)構(gòu)形式當(dāng)中都需要對(duì)成孔的速率、孔徑、孔深、垂度等進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保地鐵深基坑施工質(zhì)量。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，要針對(duì)各類(lèi)市政管線(xiàn)進(jìn)行有效保護(hù)，部分不能直接探明的管線(xiàn)，要采用人工挖探方式進(jìn)行施工，同時(shí)添加鋼護(hù)筒，在保證管線(xiàn)安全的情況下才能進(jìn)行鉆孔施工，并注意保證樁中心距滿(mǎn)足施工要求，避免出現(xiàn)串孔現(xiàn)象，在灌注混凝土強(qiáng)度達(dá)到相應(yīng)要求后才能進(jìn)行鄰樁成孔施工。

3.2 支撐體系施工

地鐵深基坑一般設(shè)有內(nèi)支撐，根據(jù)施工其余的具體狀況，包括地質(zhì)、水文、環(huán)境等選擇混凝土或鋼管支撐中的一種類(lèi)型，對(duì)于鋼支撐類(lèi)型，要注意確保混凝土冠梁滿(mǎn)足強(qiáng)度要求后才能使其真正受力，確保每一根支撐桿形成橫向拉結(jié)點(diǎn)可靠穩(wěn)定后，方能受力，任何情況下要確保挖土標(biāo)高高于待安裝鋼支撐底標(biāo)高。鋼支撐的安裝、基坑開(kāi)挖兩項(xiàng)施工內(nèi)容互為基礎(chǔ)，支撐為挖土提供保護(hù)，挖土為支撐創(chuàng)造空間，施工過(guò)程中必須注意開(kāi)挖深度、區(qū)域、效率等方面的控制。

3.3 土方開(kāi)挖施工

地鐵深基坑開(kāi)挖要充分考慮時(shí)間、空間效應(yīng)，遵循從上到下的原則，通過(guò)豎向分層、縱向分段的方式進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程中要注意確保支撐穩(wěn)固才能展開(kāi)，在開(kāi)挖過(guò)程中，要注意確保開(kāi)挖對(duì)稱(chēng)、平衡。深基坑的開(kāi)挖工序中一般都需要嚴(yán)格執(zhí)行邊開(kāi)挖邊支撐的操作，支撐施工完成后要采取措施確保其連接處穩(wěn)固可靠，整個(gè)支撐體系要確保穩(wěn)定，各支點(diǎn)標(biāo)高、位置能有效控制，支撐軸力方向與軸線(xiàn)協(xié)調(diào)一致；經(jīng)拼接使用的支撐必須先進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后方能安裝使用，施工過(guò)程中使用的加力設(shè)備要定期進(jìn)行校驗(yàn)，使用過(guò)程中嚴(yán)格遵循相應(yīng)的規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)，確保預(yù)加軸力準(zhǔn)確，加力完成后要及時(shí)對(duì)所有螺栓進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)支撐力超標(biāo)的，要立即停止開(kāi)挖，加強(qiáng)支撐，并將具體情況反饋給相關(guān)設(shè)計(jì)、管理機(jī)構(gòu)，對(duì)問(wèn)題成因進(jìn)行分析，制定相應(yīng)策略進(jìn)行解決；在混凝土支撐強(qiáng)度滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求后，可以采用縱向拉槽、分層開(kāi)挖、邊挖邊支撐的方式繼續(xù)進(jìn)行施工，合理控制樁間錨噴支護(hù)、水平鋼支撐分層高度，依此程序進(jìn)行施工，直至施工結(jié)束。

3.4 深基坑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全控制措施

地鐵深基坑施工過(guò)程中，要制定有效的施工安全控制方案，明確危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程概況，合理布置施工平面，了解施工要求，并進(jìn)行系統(tǒng)貫徹，同時(shí)確保安全施工技術(shù)條件完善。準(zhǔn)備相應(yīng)的計(jì)算書(shū)、圖紙、施工計(jì)劃、勞動(dòng)力計(jì)劃、施工安全保證措施等資料，確保各項(xiàng)技術(shù)資料完善，認(rèn)真制定材料、設(shè)備、進(jìn)度控制方面的計(jì)劃，施工現(xiàn)場(chǎng)的特種作業(yè)人員、安全管理人員要合理配備，各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、技術(shù)措施、保障措施要確保完善無(wú)誤，施工工藝、方法、技術(shù)，以及驗(yàn)收工作等嚴(yán)格要做好相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行落實(shí)，通過(guò)編制有效的施工組織設(shè)計(jì)、規(guī)范、圖紙、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范性文件控制各類(lèi)施工行為，對(duì)大規(guī)?；蛭ｋU(xiǎn)系數(shù)高的功能，要施工方組織人員進(jìn)行方案論證，并經(jīng)相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行審查核實(shí)，確認(rèn)無(wú)誤后才能正常實(shí)施。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)城市規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，城市軌道交通系統(tǒng)作用巨大，各地的城市軌道交通發(fā)展迅速，但是在地鐵建設(shè)過(guò)程中，深基坑施工安全隱患大，屢屢因?yàn)榈刭|(zhì)問(wèn)題發(fā)生施工安全事故，需要深刻了解各地地質(zhì)條件差異，明白基坑挖掘過(guò)程中需要面臨的風(fēng)險(xiǎn)，注意提升工程建設(shè)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)、防范水平，針對(duì)不同區(qū)域的地鐵深基坑工程采取合理的方法措施，并抓住施工控制要點(diǎn)，確保城市地鐵建設(shè)過(guò)程中的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

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