地鐵明挖法施工技術

肖昌軍

（中國中鐵廣州工程局集團有限公司，廣東 廣州 511457）

目前，地鐵已經成為人們選擇的出行方式之一，與地面交通方式不同的是，乘坐時不會受到擁堵的約束，人們幾乎隨時都能搭乘到地鐵，而且地鐵的運輸能力遠遠超過了地面交通。由于地鐵建設的規模較大，施工環境較復雜，所以采用明挖法作為基坑開挖技術是相對普遍的，本文將從各個方面對地鐵基坑的明挖技術展開討論。

1 基坑明挖常見安全問題

1.1 施工場地圍護結構質量問題

若施工場地由于工人制作圍護結構時為了貪圖方便，沒有將圍護結構插入到設計規定的深度，會導致基坑的安全性降低，圍護結構能承受的外界荷載小于設計值，應對天氣或者突發事件的能力降低。特別是如果作為承受側向土壓力的樁存在質量問題時，隨著基坑開挖的深度逐漸降低，抗側樁不能承受側向土壓力而發生失穩，對基坑的安全造成極其嚴重的危害。

1.2 施工順序存在缺陷

在工程建設過程中，經常會出現搶工期的情況，有些施工方存在僥幸心理，不按照業主單位編制的施工順序進行施工，缺乏對風險的評估等意識，例如在開挖基坑的時候由于對基坑承載力的誤判，使基坑所實際承載的重量超過本身承載力，或者在對基坑支護的過程中，由于施工周期過長，導致支護結構暴露過長，降低了支護結構的支護能力。

1.3 地質勘測存在較大的誤差

若在施工前期測得的監測數據與實際情況偏差較大，且在施工時并未及時對施工方案做出調整，而一旦在施工工程中發現情況有變時，已經來不及做出處理。而造成監測數據偏差較大的主要原因也包含了人的原因。例如測量人員技術水平或者測量經驗不足，為了減少工作量，隨意對原先設定的測點進行更改，導致管理施工人員對施工案情的評估出現偏差。

1.4 對可能出現的險情沒有足夠的準備

施工單位必須準備足夠的救急物資和多套應急預案，并且應注意培養施工人員應對險情的能力，以提升應急處理的效率，更好的保證施工的安全。

2 地鐵基坑開挖的降水工藝

2.1 地下水對施工的影響

地下水是深基坑開挖的天敵，由于土顆粒在地下水的環境下具有一定的浮力，因此降低了土顆粒之間的有效粘結應力，若地下水位較高，使得土顆粒所承受的浮力大于自身重力與粘結應力之和時，土顆粒就會沿著地下水的流動方向噴出，造成管涌或者流沙，土顆粒的逐漸流失使得基坑的穩定性大幅降低，地下水涌入基坑。在制作基坑圍護結構時會插入到基坑底部9米左右，為了更好的抵抗外界水壓對基坑內壁形成的彎矩，維護結構的插入有效的阻擋了流沙和管涌的出現。但是基坑底部仍然承受較大的靜水壓力，地步土層只能剛好平衡水壓，若繼續在基坑底部施工很有可能會破壞原有的沖力與壓力的平衡，在土層較薄弱的地方會突然發生管涌。因此為了確保基坑開挖時的安全性，應做好降低地下水的工作。

2.2 基于明挖法的地鐵施工基坑降水分析

經過前期的地鐵施工的經驗可知，盡可能的降低地下水位和防水是明挖法所必須遵循的施工基本原則。為了保證施工進程能夠順利的進行并不受地下水的危害，施工時應提前設計好多套降水方案，例如設置相對完善的降水預案，根據當地的水文條件因地制宜的確定方案。在澆筑混凝土時，應加強對伸縮縫，防震縫等關鍵節點的關注，在混凝土外層增加柔性外包防水層以增強混凝土結構的防水性能，在地下混凝土結構的防水體系中，結構本身的抗滲透性能是結構防水的關鍵環節，在施工過程中，應確保地下水對結構的影響相對較小，同時基坑降水的有效實現必須有結構自身抗滲和外加防水材料的相互配合。

2.3 基于施工次序的施工質量控制

基坑降水是依賴降水井的排水而降低水位的，在布置降水井時應根據地質勘查報告按照一定的形狀布置降水井，在基坑開挖的過程中，應時刻關注是否與之前勘測得到的地質一致，應根據基坑的實際水位情況及時調整降水井的位置，為了達到預期的降水目標，可以適當的增加降水井的個數。同時應加強對施工人員的質量和施工效率教育，使得正確的施工質量觀念在施工人員中得到建立。對施工所采用的材料的質量控制也是整個施工控制的關鍵環節，在選購材料的時候需要對廠家進行篩選，確保所購買的材料復合強度和抗水性的要求，需要廠家提供管材的透水性報告。由地鐵施工的深度決定，地鐵施工層的地質結構主要是以砂土以及粉土為主，由于這類土的粒徑較小，容易堵塞降水井的吸水孔，所以清理降水管的堵塞問題也成為了降水的重要環節。

采用明挖法對基坑進行開挖需要按照一定的工序進行，結合當地城市的具體環境以及施工基坑周圍的建筑物的布置情況進行彈性布置，以避免建筑物由于基坑的開挖產生大角度的傾斜或大尺度的沉降，可以結合相關專業的先進科技或采取更加精確的計算方法，對降水的影響進行更加精確的評估，以確保周圍建筑和基坑本身的安全。

3 明挖法基坑開挖的安全監控設計

3.1 對地鐵基坑監控系統的設計依據

由于監控系統的不到位以及施工工藝的不嫻熟等原因而導致的現場事故在近些年來出現的次數較多，由此對相關單位造成的損失包括生命和財產損失較大。根據施工事故現場收集到的資料分析可知，基坑壁坍塌和大規模的滲水是事故發生的主要原因，例如杭州地鐵湘湖段在2008年施工時發生大面積的基坑坍塌事件，事故發生的原因就是對現場的監控不到位。而目前的監控系統普遍存在以下的問題：首先，甲方對基坑監測沒有投入足夠的關注，投入的資金不夠，使得施工單位投入的人員和儀器不足。其次，由于采取明挖法對基坑開挖，使得基坑始終暴露與外界環境中，當極端惡劣天氣到來時基坑穩定性受到嚴重的威脅，特別使邊坡的穩定性降低，而采用人工監測的方式無法進行。對基坑進行監測時，檢測數據的精度也是判斷檢測效果的重要指標，檢測設備本身的精度和測量人員的測量經驗以及專業素質是影響測量結果精度的主要因素。

在基坑支護結構中加入特定的傳感器，可以對土體內部的應力應變以及裂縫發展的寬度等技術指標進行檢測，通過網絡將這些數據傳輸到電子終端，在經過工程技術人員對結果進行分析，對各個可能存在風險的界面進行判斷并采取一定的加固措施，保證施工環境的安全，從而使得施工過程中對可能存在的風險進行預警，并留出足夠的時間進行補救。

3.2 明挖施工對附近橋梁建筑樁基的影響

由于地鐵施工路線的復雜多變性，施工難免在一些復雜路段進行，比如流經城市的河流或者連接城市的立交橋等等，都增加了地鐵施工的難度。如何降低地鐵線路經過這些復雜線路的沉降和對當地環境的影響，成為了當前土木行業特別關注的問題，在對這個問題的研究上，國內外專家都進行了大量的實驗研究，有些科學家通過數值模擬的方法也得到了實質性的進展。本文通過對重慶地鐵黑溝橋明挖段進行了仔細分析后得出結論：首先，基坑開挖對支護結構的樁基產生位移的最大值一般出現在樁的頂部，并且對樁基的橫向和縱向都產生了一定的位移，又隨著基坑開挖的深度的增加樁基產生的位移有加大的勢頭，若在施工錢對樁基進行了加固后，會大幅度減少影響。

若地鐵線路不可避免的需要經過某些橋樁旁邊時，需要根據當地的具體地質條件，對地鐵基坑結構的樁底部進行加固處理，并且在橋樁旁邊實施爆破施工時應盡量減少對橋樁附近土體的影響。

4 結語

由上述可知，若想加強對基坑開挖建設的安全系數，就必須在整個施工階段對風險進行評估，并且做好人員的應急培訓和對各項建設過程進行嚴密的監控，只有做好每一項可能危害建設工程安全的措施，才能避免危險的發生或在危險到來時有足夠的準備。

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