市政地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工安全防護(hù)技術(shù)

張玉

摘要：為控制深基坑支護(hù)施工豎向累計(jì)變化量、橫向累計(jì)變化量，以某市政地鐵明挖車站為例，對(duì)深基坑支護(hù)施工中的安全防護(hù)技術(shù)展開研究。根據(jù)工程實(shí)際情況，進(jìn)行市政地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工中的監(jiān)控量測(cè)布置。根據(jù)深基坑的水文地質(zhì)條件，對(duì)深基坑支護(hù)措施、施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理選擇。通過對(duì)開挖施工速度控制，對(duì)深基坑隧道排水、降水進(jìn)行防護(hù)處理，完成安全防護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明：按照規(guī)范進(jìn)行市政地鐵明挖車站深基坑施工，可以有效控制施工中深基坑橫向、縱向累計(jì)變形，有利于降低工程項(xiàng)目的施工風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：降水防護(hù)；安全防護(hù)技術(shù)；支護(hù)施工；深基坑；明挖車站

0? ?引言

近年來，隨著城市、交通、市政等領(lǐng)域的大規(guī)模建設(shè)，我國深基坑工程得到了快速發(fā)展。在深入市場(chǎng)研究中發(fā)現(xiàn)，基坑開挖深度已從原來的6m、8m發(fā)展到現(xiàn)在的10m甚至20m以上，與深基坑的設(shè)計(jì)與施工相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)取得了很多成功經(jīng)驗(yàn)。但在施工過程中，由于各種原因的影響，基坑施工事故時(shí)有發(fā)生。這不僅危及基坑本身的安全性、穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)周邊建筑物、道路、橋梁、管線等造成嚴(yán)重的危害[1]。

造成基坑事故的因素很多，既有地質(zhì)條件的制約，也有一些是由于技術(shù)人員安全意識(shí)不強(qiáng)、質(zhì)量觀念較差、施工敷衍了事或偷工減料所導(dǎo)致。盡管基坑施工過程中會(huì)出現(xiàn)一些安全隱患，但通過在基坑勘察、設(shè)計(jì)和施工的整個(gè)過程中提前防護(hù)，大部分安全隱患還是可以避免的。

市政地鐵工程屬于地下結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)的施工與地面結(jié)構(gòu)施工存在差異，前者在施工時(shí)存在著更高的事故風(fēng)險(xiǎn)，一旦處理不好，將會(huì)導(dǎo)致大面積的土體沉降，嚴(yán)重影響地面工人的生命安全[2]。有關(guān)文件指出， 5m以上的深基坑施工具有很大的風(fēng)險(xiǎn)，需組織專家對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，以便于為后續(xù)施工予以技術(shù)指導(dǎo)。

為規(guī)范深基坑施工，避免施工中發(fā)生安全事故，本文以某市政地鐵明挖車站為例，對(duì)深基坑支護(hù)施工中的安全防護(hù)技術(shù)展開設(shè)計(jì)研究，旨在通過此次設(shè)計(jì)，為相關(guān)工程或類似工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)予以幫助。

1? ?市政地鐵明挖車站深基坑支護(hù)監(jiān)控量測(cè)布置

1.1? ?監(jiān)控量測(cè)布置的必要性

為實(shí)現(xiàn)對(duì)市政地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工的安全防護(hù)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，進(jìn)行深基坑支護(hù)施工中的監(jiān)控量測(cè)布置[3]。在基坑開挖和主體工程建設(shè)過程中，利用全站儀、水準(zhǔn)儀和測(cè)斜儀等設(shè)備對(duì)施工過程、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

1.2? ?監(jiān)測(cè)量測(cè)布置要點(diǎn)

在采集到足夠多的資料后，應(yīng)及時(shí)將測(cè)量資料制成散點(diǎn)圖，并依據(jù)散點(diǎn)圖的形態(tài)，選取適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)，對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行回歸處理，得到時(shí)間狀態(tài)曲線[4]。根據(jù)回歸曲線，可以對(duì)這一測(cè)量點(diǎn)可能發(fā)生的最大位移或應(yīng)力值進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)監(jiān)測(cè)測(cè)量信息進(jìn)行及時(shí)反饋，利用信息反饋，從而保證基坑施工的科學(xué)性和安全性。

為確保施工過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全，結(jié)合基坑工程地形地質(zhì)條件、防護(hù)類型、施工方法等特點(diǎn)，確定在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基坑每一開挖段（10～20m），設(shè)1組邊坡土體水平位移、邊坡土體地表沉降和邊坡體豎向位移的監(jiān)測(cè)點(diǎn)[5]。在基坑底板凸起處布設(shè)一組觀測(cè)斷面，每斷面布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)在施工中地表的及時(shí)觀測(cè)。

2? ? 深基坑支護(hù)方案選擇與開挖施工速度控制

2.1? ?支護(hù)方案選擇

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)行深基坑支護(hù)措施的合理選擇。在此過程中，根據(jù)深基坑的水文地質(zhì)條件，設(shè)置如表1所示的深基坑支護(hù)方案。

支護(hù)過程中，為保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)在完成基礎(chǔ)支撐方案的設(shè)計(jì)后，按照下述公式，計(jì)算鋼支撐的最小配筋率[6]。

公式（1）中：δ表示鋼支撐的最小配筋率；Amin表示第二道鋼支撐的最小截面面積；A表示樁基礎(chǔ)截面面積。以此為依據(jù)，進(jìn)行深基坑支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，通過此種方式，確保深基坑支護(hù)施工可以達(dá)到預(yù)期。

2.2? ?開挖施工速度控制

基坑開挖速度直接影響工程的穩(wěn)定性，基坑開挖要遵循“分層分段、隨挖隨支護(hù)”的原則，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和專項(xiàng)施工方案，對(duì)基坑開挖層厚和布距開挖一段、支護(hù)一段，以此種方式，嚴(yán)格控制開挖速度。

同時(shí)還應(yīng)結(jié)合實(shí)際監(jiān)測(cè)資料，適時(shí)地調(diào)節(jié)開挖速率，一旦發(fā)生預(yù)警情況，應(yīng)立即停止開挖，并對(duì)其成因進(jìn)行分析。必要時(shí)應(yīng)采取合理有效的防護(hù)措施后，才能繼續(xù)施工，以保證基坑開挖支護(hù)的安全穩(wěn)定。

3? ?深基坑隧道排水、降水防護(hù)處理

在市政地鐵明挖車站深基坑開挖施工時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注地鐵隧道中地下水源和地表水兩個(gè)方面對(duì)深基坑施工的影響。

地下水是明挖隧道深基坑施工安全的重要因素之一。地下水位較高，在采取降雨措施之前、開挖過程中，很可能會(huì)造成基坑突涌塌方雨水、工業(yè)用水和居民用水等地表水進(jìn)入基坑，從而對(duì)基坑周邊土體造成地表水侵蝕，破壞基坑圍護(hù)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而引發(fā)安全事故[7]。

為解決此方面問題，應(yīng)在基坑開挖之前，對(duì)基坑周邊的土地進(jìn)行硬化處理，并按照特殊的施工計(jì)劃，對(duì)地面的排水系統(tǒng)進(jìn)行完善。一般在工程項(xiàng)目施工30天之前，根據(jù)基坑的開挖狀況，在地面上布設(shè)井點(diǎn)。同時(shí)，在地面上設(shè)置一個(gè)縱向和橫向的臨時(shí)排水系統(tǒng)，用收集的水井將基坑內(nèi)的明水抽出來，以防地下水對(duì)基坑的開挖造成影響。

4? ?實(shí)例應(yīng)用效果分析

為實(shí)現(xiàn)對(duì)提出的安全防護(hù)技術(shù)在地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工中應(yīng)用效果的檢驗(yàn)，本文以某地區(qū)大型市政地鐵工程項(xiàng)目為例，對(duì)深基坑支護(hù)施工中的安全防護(hù)技術(shù)展開研究。

4.1? ?工程概況

施工前，對(duì)此工程項(xiàng)目的施工基本情況進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如表2所示。

工程項(xiàng)目所在地的土體以雜填土、素填土為主，部分土層中含有坡積粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)粘性土，在對(duì)此工程項(xiàng)目進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目所在地的局部土層中含有強(qiáng)風(fēng)化花崗巖）、全風(fēng)化花崗巖，區(qū)域的地勢(shì)整體存在一定的起伏，地鐵車站兩側(cè)的房屋、道路、居民分布較為密集。

4.2? ?施工難點(diǎn)分析

為排除施工中相關(guān)因素的影響，規(guī)范深基坑支護(hù)施工，避免安全事故的發(fā)生，應(yīng)在施工前，對(duì)深基坑在開挖過程中容易出現(xiàn)的難點(diǎn)、問題進(jìn)行集中分析。

此工程項(xiàng)目施工中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比較難掌握，一些特殊地區(qū)的土層環(huán)境數(shù)據(jù)收集不夠理想，例如，在土層成像中，不同地質(zhì)對(duì)波速的要求不同，波速波動(dòng)范圍也相對(duì)較大，如果沒有充足的經(jīng)驗(yàn)，會(huì)對(duì)后期土層成像質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。同時(shí)項(xiàng)目所在地的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，該工程地處濱海，總體地質(zhì)、土層差別較大，如施工行為未按照規(guī)范實(shí)施，會(huì)導(dǎo)致施工難以取得預(yù)期效果。

工程項(xiàng)目所在地的地面環(huán)境也較為復(fù)雜，工程周邊建筑眾多，工程周邊高層建筑在一定程度上占據(jù)了該工程的地下建筑空間，地面建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，地下空間極度受限，十分容易對(duì)深基坑工程的施工造成影響。

此外，由于本文研究的工程項(xiàng)目基坑最大開挖深度為20m，狹窄的操作空間，對(duì)大型起起重機(jī)及大型挖掘機(jī)等設(shè)備的使用產(chǎn)生了一定限制，這也對(duì)地下結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量和效率造成了很大的負(fù)面影響。

4.3? ?安全防護(hù)效果檢驗(yàn)

為解決上述問題，使用本文設(shè)計(jì)的方法，對(duì)工程項(xiàng)目的施工過程進(jìn)行安全防護(hù)處理。在此過程中，先進(jìn)行市政地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工中的監(jiān)控量測(cè)布置，再進(jìn)行深基坑支護(hù)措施的合理選擇與開挖施工速度控制，最后，通過對(duì)深基坑隧道的排水、降水防護(hù)處理，完成本文方法在此工程項(xiàng)目中的應(yīng)用。

將安全防護(hù)后地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工豎向累計(jì)變化量與橫向累計(jì)變化量，作為檢驗(yàn)安全防護(hù)效果的關(guān)鍵指標(biāo)，明確地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工豎向累計(jì)變化量允許值為18mm，橫向累計(jì)變化量允許值為20mm。以此為依據(jù)，進(jìn)行安全防護(hù)施工效果的檢驗(yàn)。

在安全防護(hù)后地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工累計(jì)變形值穩(wěn)定不變的前提下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，得到如圖1與圖2所示的結(jié)果。

從圖1與圖2所示的監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，安全防護(hù)后地鐵明挖車站深基坑支護(hù)施工豎向累計(jì)變化量＜18mm，橫向累計(jì)變化量＜20mm。

由此可見，本文此次設(shè)計(jì)的方法，在深基坑支護(hù)施工安全防護(hù)中應(yīng)用效果良好，按照規(guī)范進(jìn)行市政地鐵明挖車站深基坑施工，可以有效控制施工中深基坑橫向、縱向累計(jì)變形，以此種方式，降低工程項(xiàng)目的施工風(fēng)險(xiǎn)。

5? ?結(jié)束語

深基坑的開挖作業(yè)，勢(shì)必會(huì)對(duì)其周邊建筑、地表等造成一定的干擾，如果技術(shù)人員對(duì)安全保護(hù)措施不夠重視，便十分容易造成安全事故，從而給項(xiàng)目工程建設(shè)造成不必要的損失。為了提高明挖深基坑工程的質(zhì)量，提高深基坑現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員、技術(shù)人員的人身安全，全面提升施工方、工程承包方的經(jīng)濟(jì)層面效益，有必要對(duì)其進(jìn)行全面的安全防護(hù)。

為落實(shí)此方面工作，本文以某市政地鐵明挖車站為例，通過支護(hù)施工中的監(jiān)控量測(cè)布置、支護(hù)措施的合理選擇與開挖施工速度控制、深基坑隧道排水降水防護(hù)處理，對(duì)深基坑支護(hù)施工中的安全防護(hù)技術(shù)展開設(shè)計(jì)研究。完成施工后，對(duì)該方法的施工效果進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)后結(jié)果證明本文此次設(shè)計(jì)的方法，可以有效控制施工中深基坑橫向、縱向累計(jì)變形，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目施工的安全防護(hù)。

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