地鐵車站基坑開挖施工危險源辨識及管控舉措

孫成山

[摘 要] 地鐵車站基坑開挖因具備涉及范圍廣、作業環境復雜、施工難度大、不確定因素多等諸多特點，使得其開挖作業中無可規避的會面臨眾多危險因素。如何切實做好相應的危險源辨識與管控，對于減少乃至規避事故的發生意義重大。文章以深圳城市軌道交通12號線某車站基坑開挖為例，對地鐵車站基坑開挖施工中的眾多危險源進行了細致辨識分析，然后結合筆者多年的實踐管控經驗提出了一系列的有效管控舉措，以期可對眾地鐵施工同仁有所啟發與幫助。

[關鍵詞] 地鐵車站；基坑開挖；危險源辨識；管控舉措

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A

一、工程概況

深圳市城市軌道交通12號線某車站，為地下室二層島式站臺，第一層為站廳、第二層為站臺，站臺有效長度140 m、站臺寬度11 m，車站總長為219.5 m，地下二層結構物均采用單柱雙跨鋼筋砼框架標準段結構形式。本車站位置途徑建筑物較少，但周邊有建筑群，如西側與湖景居距離19.5 m，距遠大事業公司和審計局僅14 m，距中國光大銀行15 m。并且，站場范圍內有一些重要管線，如雨水管埋深約3.4 m，污水管埋深約2.6 m，燃氣管埋深約1.6 m，軍用光纜（空管）埋深約0.5 m，可采用永久改遷或臨時懸吊保護。該車站為海相堆積原始地貌、地勢總體較平緩，地下水主要有基巖裂隙水和第四系孔隙水，地層存在滲透性差異，基巖中的水稍有承壓性，基巖含水層基本由第四系地層孔隙水垂直補給，與排泄通道保持一致，開挖時會向基坑內或者隧道排泄。該車站標準段基坑長219.5 m、寬20.1 m，開挖深度約為18.4～20.0 m，開挖較深，采取明挖法施工、配以咬合樁支護方式，工程開挖土層為素填土—淤泥質粉質黏土—砂礫—砂質黏土—全風化花崗巖—強風化花崗巖，地質復雜，施工中基坑極易出現隆起、四周沉降，從而導致周邊建筑物發生沉降或開裂等問題。

二、地鐵車站基坑開挖施工危險源辨識

通過對該地鐵車站工程周邊建構筑物、管線等外圍環境影響因素的仔細調查和研究分析，結合該車站段的地理位置、周邊環境、工程地質情況、水文特點等內在條件，并按照工程施工危險源文件的相關要求，識別基坑開挖施工的危險源，并對可能導致的危險或造成的事故進行細致分析（下表1），以便制訂和采取必要的風險應急預控措施，防止事故造成不利影響或進一步蔓延，進而最大限度降低工程損失，保證人民的生命和財產安全[1]。

三、地鐵車站基坑開挖施工危險源管控

（一）構建安全風險管控組織機構

在項目策劃時即成立項目風險管控組織機構，由項目經理擔任風險源辨識和管控領導小組組長，安全總監、總工程師擔任副組長，項目副職、總經濟師及各職能部門負責人及作業班組組成各個落實組各司其責，分工明確，具體責任落實到人。

領導小組組長負責指揮緊急情況下的安全事件并做好事故處理，副組長負責調配各組具體落實，技術組負責根據現場情況對風險源識別、技術方案的編制、根據現場動態變化及時調整實施措施，資源保障組根據方案提前準備好物資、設備以及可能發生的緊急事務外部對接，工程組負責在施工過程中加強監控，發現潛在風險及時上報，并落實相應應急技術方案，提前預防風險事故的發生。

（二）據實制定施工技術保障措施

采用技術措施對施工危險源進行控制，提高基坑開挖施工安全防護標準，積極采用新材料、新工藝、新方法，并結合現場實際情況做好施工安全應急預案，進而有效控制基坑開挖過程中潛在的安全風險。

1.切實做好基坑支護

首先，基坑開挖須依據地形地質條件設置三道支撐，第一道為上部鋼筋砼支撐，第二道、第三道為鋼支撐，基坑隨開挖施工在周邊做混凝土環梁支撐，支撐梁強度要達到設計強度的70%后才能繼續進行下一層的開挖，禁止無支撐或未達到支撐強度超挖，并要掌握單層開挖的深度。同時，在開挖施工過程中要做好對支撐體系的防護，嚴禁機械開挖過程碰撞支撐和圍檁體系，并加強支撐斷面的監測，當軸力超過極限值時應停止并向設計部分反饋，根據設計要求對支撐體系加密、加固；嚴禁在支撐上施加荷載，防止支撐受外荷載失穩。

其次，因該站位地質存在中風化粗粒花崗巖，施工時無法下套管，因此，可采用硬咬合樁形式，樁基由沖擊鉆或旋挖鉆成孔后灌注砼成型，通過對超緩凝砼樁的切割插入施工，形成擋土和止水圍護結構。在實際基坑支護施工中，在樁側設置砂樁，即成孔后先用砂回填，待后續施工段到該接頭時再掏出砂，灌入混凝土澆注。為避免砂樁與砂樁的相鄰樁之間施工縫可能存在滲漏現象，要在最先施工的砂樁接縫外側增加一根旋噴樁作防滲處理。咬合樁完工后要嚴格做好施工質量檢測，作為永久結構樁基參與抗浮時需要用聲波透射法對樁身完整性進行檢測；不參與抗浮可用低應變法檢測（采用該方法檢測數量不得少于樁基總數的20%且不少于10根），根據檢測判定樁身完整性為Ⅲ類或以上時，再用鉆芯法驗證，如樁基質量不符合規范要求，做報廢處理重新補樁[2]。

此外，在開挖施工過程中對圍護結構實時監控，如果圍護結構變形、支撐軸力超極限出現險情，應立即停止作業，并啟動應急預案。在設計和建筑各單位的指導下，采取系列措施處理：如在樁墻和坡頂卸載、坑外降水，坑內圍護前堆碼砂石袋，保持圍護內外側壓力平衡防止傾覆坍塌；對鋼支撐加密加固，或加斜撐或設置拉筋，防止圍護失穩；若圍護樁內傾或支護樁下段位移，應重點加固底部，或增加斷樁加固；如圍護樁嚴重開裂報請上級主管部門，根據審批的方案做補強加固或拆除。

2.妥善開展基坑降水

為提高基坑開挖土體的強度和剛度，確保基坑開挖過程的安全性與穩定性，就需要在基坑開挖過程中創造無水作業條件，對此，可通過降水排除開挖土層內的地下水，基坑降水一般以管井降水結合明挖排水方式。

首先，井點降水。基坑開挖時，通過井點降水控制水位在每層開挖面之下1.0～1.5 m，采取邊開挖、邊降水的方式，直至基坑底板層時，控制地下水位在基坑底下1.0 m以上。管井開孔直徑0.7 m、井管直徑0.4 m，降水井低于基坑底部5.0 m，深度不得超過圍護結構深度，以免過度降水而致使周邊建筑出現沉降安全隱患，因此現場要嚴格控制鉆孔深度。[3]

其次，集水井降水。基坑開挖時設置集水井，在四周或一定間距內設置排水明溝，匯集基坑內滲水和施工廢水，用水泵抽入地表，隨著層面不斷開挖加深集水井和排水明溝，保持基坑積水不小于開挖層1.0m。另外，在基坑開挖線外側設截水溝，距離25m左右設集水井，將外表水截流外排。

整個基坑開挖的過程中，須嚴格控制確保降水井的安全運行，定期檢查、維護井點系統、電路系統，對井管做好運維保護，并做好檢查記錄，發現問題要及時處理，進而保證設備的正常穩定運行。

3.合理制定開挖方案

該車站基坑開挖采用順筑法明挖施工，根據開挖面大小和周邊建筑布置情況，采用分段分層逐漸向下梯段開挖，分層長度以兩道混凝土支撐間距20 m為界，分層高度考慮內支撐、施工機械配置效率和坡度等安全因素綜合確定，最大高度為2.8 m。

根據該車站段地質情況，按照設計分層進行施工，嚴格遵循“自上而下、分層開挖、分段實施、先支撐后開挖”的設計原則，在開挖的同時做好基坑防護、臨時噴護措施。基坑開挖至底部后，要及時做好墊層施工和集水井的澆筑，在達到強度后即開始主體結構的施工。

嚴格按照批準后的施工組織進行開挖作業、遇到地層突變或者特殊地質條件時，及時報告按設計要求變更施工方案，對土石方的挖運嚴格按照規范規程作業，不得超量裝載，做好施工場內人車分流通道，在市政行車時按照當地規定遵守法規。

4.做好周邊沉降控制

基坑開挖施工前，請當地政府機構或第三方權威機構對周邊建筑物做好鑒定記錄，在施工時嚴格控制降水過程，嚴禁超降而導致的周邊地基沉降下陷，在施工過程中加強監測，實時監控周邊建筑、道路等沉降情況，若超過2㎜/d且連續2天以上超過報警值，則現場停止地下水降排或者采取回灌措施防止險情繼續發生，同時請示上級部門和項目主管單位指導采取進一步措施施工。

5.妥善處理所涉管線

簡易管線采取懸吊保護，重要管線或特殊作用管線請求相關部門協助與管線監護單位協商共同完成。

6.及時處治滲漏管涌

首先，對于圍護樁間滲漏水較小時，可先用沙袋堵塞，再打插筋配以鋼筋網片噴射砼處理，預先埋設注漿管，在封閉后做注漿處理；如果滲漏水很大，則噴射砼改用鋼板封住樁間空腔，再在空腔上方注漿填堵。其次，當出現管涌時須立即停止基坑開挖，在管涌位置填入級配碎石，防止惡化，必要時對出現管涌部位做高壓旋噴注漿，對圍護結構部位的滲漏點做封閉措施。

（三）做好施工危險源監控與預警

地鐵車站基坑開挖是一項施工危險源較多、風險較大的工作，且其不可預料因素頗多，在施工過程中必須加強監控、實行預警方案。（1）監控與預警措施。在施工中設置專人加強對周圍構筑物的監測、施工區域內施工措施的監測，一旦監測發現變化量、變化速率等“雙控”指標達到預警值，或是其中一項指標突破預警值時，應立即上報應急指揮小組，應急指揮小組應組織相應人員對安全事故的危害程度予以細致分析，以采取妥當、有效的應對舉措。（2）預警狀態及行動。監測數據超過預警值時立即報告，并果斷停止施工疏散人員和設備，消除潛在隱患的擴散；在巡視過程中發現不安全因素時，根據可能造成的危害程度做分析處置，并及時向現場管理人員發布預警信息；對較為嚴重的不安全狀態，通過核查和專家論證，確認危害大小采取綜合有效措施處置，以消除隱患。（3）信息的報告、流程及處置。嚴格按照事先設定的管理辦法及上報流程，或者當地相關規定實施，嚴格遵循“統一指揮、快速決策、各司其職、協同配合”的原則，對危險狀態或重大事件做好相關的處置工作。同時，嚴格依照施工技術措施施工，盡可能減少超挖，同時，按照設計要求及時做好支撐圍護，加強基坑變形監測，聘請有經驗的施工管理人員現場指導[4]。

（四）落實施工風險預控保障措施

一是，做好通信和信息系統的保障，在整個施工過程中確保通訊暢通，時刻保障現場作業人員、危險源管控指揮小組和應急指揮部信息溝通的順暢；二是，提升應急處置人員的綜合素質及技能水平，明確不同崗位的工作職責，由工程、質量、經營、財務和綜合管理人員組成應急隊伍，并由工程作業隊保證應急處理工作的具體實施，應急隊伍所有人員務須要按要求參與突發事故應急培訓，并參加應急演練；三是，保障應急物資裝備完好、及時到位，材料分類標示清晰，物資進出暢通，并有專人保管和日常檢查維護，施工中一旦發現應急物資損壞和減少時，應及時予以更換和補充；四是，保障專項經費到位，建立預警監測和資金保障機制，遵循特事特辦和事后評估機制，將危險帶來的損失降到最小。

四、結語

地鐵車站的基坑開挖通常屬于深基坑作業，其危險源眾多、安全管控難度較大，加之施作環境復雜，極易因種種不可預見因素（如地質水文、周邊環境、天氣變化等）而誘發施工安全事故。對此，各有關方務須對基坑開挖施工全程給予高度重視，全面、細致辨識與分析現場潛在的施工危險源，并從管理層面、技術措施、過程監控以及物資資金籌備等眾多方面采取一系列管控舉措，對開挖施工全程予以全面管控，竭力規避事故發生。

參考文獻：

[1]柴學成.地鐵深基坑施工對鄰近車站安全影響因素的建模分析[J].北京工業職業技術學院學報，2020，19（03）：28-31.

[2]郭偉.地鐵深基坑支護結構設計及支護施工技術探討[J].工程建設與設計，2020（11）：219-220，223.

[3]陳歡芳.地鐵車站深基坑工程施工風險分析與控制研究[D].北京：北京工業大學，2013.

[4]黃傳勝，朱紅兵，謝震林.地鐵深基坑工程施工風險源分析及安全監測[C].北京：中國工程院.第二屆中國工程管理論壇論文集，2008：273-276.