地鐵車站豎井施工的風險防范和應急措施綜述

韋禮群

摘要：針對地鐵車站豎井施工存在的風險，以沈陽地鐵九號線皇姑屯站為例進行分析，并對主要施工風險作出相應的防范及應急措施。在豎井施工作業中主要存在對周邊既有建筑物的環境風險以及豎井滲漏涌砂、失穩、坍塌等自身風險。豎井開挖施工過程中應提前作出相應的預防及應急措施進行風險防治，這對于有效加強施工質量及安全性具有非常重要的意義。

Abstract： In view of the risks existing in the construction of subway station shafts， the Huanggutun Station of Shenyang Metro Line 9 is taken as an example for analysis， and corresponding prevention and emergency measures are taken for the main construction risks. In the shaft construction operation， there are mainly environmental risks to the existing buildings in the surrounding area， as well as the risks such as sand leakage， instability and collapse of the shaft. During the construction of shaft excavation， corresponding prevention and emergency measures should be taken in advance to prevent and control risks， which is of great significance for effectively strengthening construction quality and safety.

關鍵詞：地鐵車站;豎井施工;施工風險;應急措施

Key words： subway station;shaft construction;construction risk;emergency measures

中圖分類號：U231+.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）11-0135-03

0 ?引言

隨著現代都市的發展，地下交通成為現代公共交通的主流之一，地鐵車站的施工建設隨即也越來越受到廣大人民群眾的重視。豎井施工作為地鐵車站必要的施工工序，其施工質量以及安全性的考量是顯而易見的。本文以沈陽皇姑屯地鐵車站為例，闡述豎井開挖工程對周邊的環境危害及相應的保護措施，以及豎井施工過程中存在的主要自身施工風險與相應的應急措施，這對于提高施工質量，降低施工風險具有實際意義。

1 ?工程概況

沈陽地鐵九號線皇姑屯地鐵車站的起點里程為DK2+720.7，終點里程為DK2+898.0，此車站的實際中心里程為DK2+824.1，皇姑屯地鐵車站實際總長177.3m，車站主體結構是兩層單柱雙跨島式站臺車站，采用“PBA”洞樁法[1]逆作施工。車站標準段總寬19.7m，底板最深處距離地面約24.1m，車站頂板上部土層厚度約8.2m。

車站共設置2個豎井：1號豎井位于車站北端東側，距未拆除樓房部分凈距1.99m，該樓結構形式為框架結構;2號豎井樁邊距高層住宅樓凈距為4.2m。豎井平面布置如圖1所示。

2 ?豎井開挖

2.1 施工方案

豎井的開挖施工遵循“分段分層、由上而下、先支撐后開挖”的原則，土方開挖垂直運輸采用10T抓斗橋式起重機，起重機副提升機采用5T電動葫蘆，主要用于材料的倒運[2]。沈陽地鐵九號線皇姑屯站豎井挖掘范圍涵蓋了雜填土、粉質粘土、圓礫土、中粗砂、礫砂等土層[3]。依據當前的土體條件，豎井開挖工作主要采用挖掘機開挖，輔助配合人工修整的方式進行。豎井內側使用反鏟方式挖出寬1m土槽，并按照70°放坡。

本工程的豎井開挖分六層進行，每層設置一道鋼管支撐，且每一鋼支撐的安裝時間間隔不得超過24個小時。當豎井開挖至底面標高達到0.3m以上時，采用人工開挖至豎井底部[4]，土方開挖先開挖中間再向四周擴展。圖2為1號豎井、2號豎井的5道鋼支撐投影示意圖。

2.2 施工注意事項

①為減小圍護結構的變形，確保施工安全，豎井開挖應嚴格按照“分層開挖，先支撐后開挖”的原則。在降水過程中應密切監測豎井周圍土體位移、地下水位，防止豎井出現質量問題，造成難以挽回的施工事故。

②豎井開挖時做好排水工作[5]，開挖至設計支撐位置時，先挖出溝槽（支撐底部下0.5m），再設置鋼支撐，再經過多次安全確認且滿足放置要求后才能施加豎向軸壓力。

③圍護結構鋼支撐所能承受的工作荷載，出于安全考量不應大于0.5kN/m，豎井邊破裂面內的超載應嚴格遵守設計要求。圍護樁質量檢測嚴格按照《建筑豎井支護技術規程》中相關規定執行。

④鋼圍檁分段安裝，就位后各段接頭焊接，同一標高圍檁封閉為連續整體，分層圍檁搭接不小于1m。

3 ?豎井開挖的環境風險與預防措施

3.1 環境風險

由于皇姑屯地鐵車站1號豎井與未拆遷住宅樓間距1.99m，車站2號豎井與高層住宅樓間距4.22m，豎井與周邊既有建筑物的平面布置見圖1。此兩處豎井離建筑物距離較近，施工時不可避免地將會對周邊既有建筑物存在危害。施工過程中產生的振動可能會不同程度的造成周圍地層沉降，進而使得周邊既有建筑物地表產生不均勻沉降，更嚴重時會使建筑物由于發生過大變形而遭到破壞甚至倒塌[6]。

3.2 預防措施

由于豎井開挖對周邊的既有建筑物會產生振動影響，振動會導致建筑物的破壞甚至倒塌。故本工程對豎井周邊既有建筑物采取分段式地表袖閥管注漿加固的保護措施，袖閥管結構示意圖如圖3所示，分段式注漿示意圖如圖4。

實行注漿加固措施時，為減少地表不均一性對注漿加固效果的影響，每段注漿長度均控制在0.6m左右。注漿漿料采用的是水灰比0.8∶1～1∶1的水泥漿液，而在降水井附近采用的則是配比W∶C=0.8∶1，C∶S=1∶1的水泥、水玻璃雙液漿料，水玻璃濃度為35波美度。當實施分段式注漿加固措施時，完成一段注漿后應對注漿加固的效果進行取芯檢測，若檢測得出注漿填充不密實，則應立即進行補注。待加固效果檢測達到要求后，再進行施工豎井內徑向注漿作業。在注漿加固過程中，對周邊既有建筑物沉降情況和地表、管線隆起情況進行嚴密監測[7]，如若出現任何異常情況，工人將立即停止對周邊既有建筑物注漿加固的作業，待采取有效整治措施后，才可重新恢復施工作業。

為了確保豎井開挖過程中的安全性以及高效性，光對既有建筑物的地表進行注漿加固是不夠的，還須對豎井支護系統進行實時跟蹤監測。豎井支護系統的監測工作應貫穿于整個豎井開挖工程和地下工程的施工全過程，并且監測的時間應從豎井開挖工程正式施工前開始，直至地下工程全部完成為止。豎井施工監控量測表見表1。

本工程監測的警戒值必須符合工程設計的限定值、結構設計的規范要求以及監測對象的控制要求，并以所要監測項目的累計變化量和變化速率為控制要素。

4 ?豎井開挖的自身風險與應急措施

豎井開挖施工作為地鐵車站工程必不可少的施工方法，其施工風險也是不容忽視的。當工人在地下作業時，豎井施工的安全性問題尤為重要。豎井開挖的自身風險主要豎井滲漏涌砂、失穩、坍塌等，提前做好風險應急措施，有利于在危險發生時將損失降低到最小程度。

4.1 豎井滲漏涌砂預防與應急措施

工人可根據管線及周邊地面狀況，在管線與基坑之間采取注漿加固等形式隔斷或減輕施工時造成的損害，從而降低滲漏涌砂的風險。

如果豎井內發生較輕微的滲漏涌砂情況時，應立即采用塑料管引流的方法減少水、砂的流量以及控制其流向，在找到滲漏點后用水泥砂漿滲入水玻璃實施封堵。封堵期間使用塑料引流管，將豎井內滲入的水和砂導入基坑集水井內，集水井沿基坑四周布置，且集水井內配置有小型水泵能將水及時排出基坑。

當豎井內的滲漏情況嚴重時，工人應立即停止施工，并及時在滲水點下方鋪設塑料布，減少水流對基底及圍護結構側壁的沖刷破壞。此時需采用大直徑的塑料膠管引流排水，并且嚴禁對出水口進行封堵處理。工人應立即查找漏水原因，并調查清楚周圍管線及降水井的情況，檢查豎井周圍是否存在安全隱患。

4.2 豎井失穩預防與應急措施

為減小豎井失穩的風險隱患，工人應分層開挖，嚴格控制開挖的步距，及時進行樁間網噴作業。在豎井四周及豎井內做好排水工程，保證雨季施工時不會出現嚴重積水現象。

如若發生圍護結構變形傾斜情況，豎井開挖施工應立即停止，并在圍護樁的外側減載削坡，在圍護樁的內側邊緣堆土反壓，增加臨時鋼支撐數量，加強豎井的支護。

同時，對周圍土體應及時進行加固工作，基坑周邊5m內都需采取注漿措施進行土體加固，注漿采用壓力0.5～1.0MPa的純水泥漿。在注漿過程中，應實時進行安全監測工作，一旦出現異常應立即停止注漿，并迅速撤離工作地點。

4.3 豎井坍塌預防與應急措施

為預防豎井坍塌事故，工地應定期校核加力設備，設法采取措施減少加力損失。此外，隨著豎井開挖作業的開展，鋼支撐架設工作也應緊隨其后。在實行豎井開挖時需減少土體暴露時間，并最大程度的減少圍護結構的變形。此外，對施工過程中會產生較大震動的設備加設減震底座，豎井邊2m范圍內嚴禁堆載任何器材。

若發生坍塌事故，所有工作人員立即撤離至豎井外等待命令[8]，并立即向現場相關人員報告，組織成立應急救護小組。如果有人被埋在土下，有關人員必須立即撥打救援電話，搶險隊伍做好自身防護后方可進行現場搶險救援工作，工人應配合機械開挖及時進行傷員搶救。

事故發生后，為避免塌方范圍的發展擴大，工人須立即做好塌方周圍的圍擋工作，防止周邊群眾或不知情的人員掉入坑內[9]。對坍塌部位周圍進行嚴密監測，并觀測坍塌情況，作出事故危害預判。事故發生地一旦出現異常，立即通知搶險人員迅速撤離。

當豎井開挖施工造成嚴重的坍塌事故，使得路面下沉、路面開裂和高低差較大而導致車輛不能行駛時[10]，事故現場必須立即設置醒目的交通警示標志，以提醒來往車輛、行人注意緊急避讓，并派人協助交警維護交通保證交通暢通，救援工作不受阻礙。

5 ?結論

①豎井開挖施工不可避免的會產生振動，這使得周邊既有建筑物對其造成了環境風險。豎井開挖施工時需對周邊建筑物采取分段式地表袖閥管注漿加固措施，并進行實時監測。②豎井開挖施工存在豎井滲漏涌砂、失穩、坍塌等主要自身風險，豎井施工過程中需全程嚴密監測豎井的支護系統，對豎井開挖的自身風險提前做好預防措施。若發現較輕的風險情況，應及時采取注漿加固等措施，盡可能降低事故發生率。③若發生嚴重的豎井滲漏涌砂、失穩或坍塌情況時，工作人員應立即撤離至豎井外，并立即匯報給現場相關人員。為避免危害擴大，現場人員在保證自身生命安全的情況下，須嚴格按照事先作出的應急措施實行救援搶險工作。④地鐵車站豎井開挖是整個工程建設的重要內容之一，對豎井開挖的風險作出防范與應急措施，不但可以提高豎井施工的工程質量，而且能有效保證施工的安全性和高效性，對工程項目的順利完工具有重要意義。

參考文獻：

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