地鐵深基坑施工風險與控制策略分析

冷學巖 陽進

摘要：近年來，城市化進程不斷推進使得城市交通壓力增加，地鐵以其方便快捷等優勢已經成為人口密集城市主要交通工具。我國地鐵建設目前大多使用基坑施工方式，該種施工方法受地質環境影響較大，且作業難度大、風險高、安全隱患難以預測。因此，如何對施工全過程進行風控尤為重要，本文以北京市軌道交通昌平線南延工程學清路站建設為例，對地鐵深基坑施工風險與控制策略進行分析，并提出相應解決方案。

Abstract： In recent years， the continuous advancement of urbanization has increased the pressure on urban traffic， and subways have become the main means of transportation in densely populated cities due to their advantages such as convenience and speed. At present， most of the subway construction in China uses the construction method of foundation pit. This construction method is greatly affected by the geological environment， and the operation is difficult， the risk is high， and the hidden safety hazard is difficult to predict. Therefore， how to control the wind during the entire construction process is particularly important. This paper takes the construction of the Xueqing Road Station of the South Extension Engineering of Beijing Changping Line as an example to analyze the construction risks and control strategies of the deep foundation pit of the subway and propose corresponding solutions.

關鍵詞：地鐵;深基坑;施工風險;控制

Key words： subway;deep foundation pit;construction risk;control

中圖分類號：U231.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0154-02

0? 引言

隨著城市交通運輸軌道線路的增多，地下空間被不斷利用，地鐵車站基坑工程朝著“密、深、大”的趨勢發展，站臺情況也變得復雜，比如在交匯站臺會出現大量的換乘區間，這就要求車站基坑有更深更大的空間，而車站所在的地理位置以及地質條件、地下水位等都會對施工造成影響，如果施工地質條件差，更會加大施工風險。基坑工程主要由支護體系和土方開挖體系構成，是綜合性很強的系統工程，施工過程需要巖土工程系統與結構工程系統密切配合才能順利完成。同時新時期對施工技術體系完善要求不斷提升，如何提升地鐵深基坑施工管理體系，降低深基坑施工風險，保障地鐵施工工程質量具有重要意義。因此，需要根據基坑環境提前制定挖掘方式和沉降點布置形式等，并對深基坑施工過程中可能出現的風險進行評估制定相應控制策略。

1? 深基坑施工風險分析

通過研究深基坑工程施工方案，對深基坑施工過程中存在的風險進行剖析。地鐵深基坑施工過程包括前期地質勘測，中期施工體系構建如連續墻結構圍護等，施工過程中的每一步都存在巨大的風險，需要提前做好風險防護。

1.1 地質風險? 前期地質勘測數據可能與實際情況不一致，就會造成工程初期設計偏差。在工程設計階段會存在地面工作未完成情況，導致地下勘測工作不能進行，由于地質環境復雜多變，有限的勘察點不能準確反映出施工地區地質情況。基于此地質數據相關單位進行設計和工程招標，而在當今建筑行業激烈的市場競爭環境下，投標單位為了控制資金，通常會要求施工單位承擔地質情況造成的風險，這就在無形中增加施工上地質風險。同時巖土工程施工本身就有許多風險因素，如巖土介質空間的變異性和力學性的模糊等，這些因素也會帶來施工風險。

1.2 結構滲漏風險? 地下施工的穩定性主要依靠圍護結構，圍護結構通常利用連續墻，其結構具有剛度大、整體性強和防滲性好等優點，而且還可在密集建筑群中進行施工，對建筑和道路影響較小[1]。圍護連續墻結構的安全穩定是地下施工安全的保障，而連續墻圍護的重點在連續墻接頭處，接頭處連續墻相對薄弱容易出現滲漏和變形等問題。此外發生結構滲漏的原因有很多，例如，當地鐵的深基坑結構上有裂縫，此時建筑的防水作用就會失效導致結構漏水，或在結構施工過程中，穿墻管施工縫隙處防水措施不到位造成結構漏水問題出現。

1.3 底部管涌風險? 基坑下方設置承壓水時，隨著工程持續進行基坑深度不斷增加，承壓水上方壓力被不斷減少，就可能造成基坑底部的隆起，當基底不透水層壓力小于承壓水層壓力時，就容易導致管涌發生，進而導致基坑失穩出現坍塌。造成管涌的原因有很多，主要原因是以下幾個方面。第一，圍護結構的深度不夠，未能穿過承壓水層，使承壓水未被隔斷，導致基坑達到一定深度后承壓水利用水頭壓力開通路徑，穿過基坑底形成管涌。第二，基坑的降水不能夠滿足要求，基坑挖掘前應提前降水，根據降水實驗結果制定圍護結構防水效果，要求基坑開挖時基坑內水位降至開挖面0.5m以下。如果此過程存在誤差或錯誤，會導致管涌出現。第三，基底加固標準是滿足抗管涌發生的前提，因為基底承壓水頭壓力較大，僅僅依靠不透水層和土體的壓力不能達到平衡的目的，這就需對基底進行加固，通常使用攪拌樁加固，加固過程中如果不能滿足加固標準就會造成管涌風險[2]。

1.4 沉降風險? 由于深基坑施工過程是在地下進行，所以不可避免的會對施工周圍的建筑物產生影響，會出現建筑物沉降等后果，如果建筑物沉降過大，將造成建筑物不可修復的破壞。深基坑施工造成地面建筑物沉降的原因主要有三方面。第一，基坑降水會導致基坑外的地下水產生繞流，水流使基坑外的土體固結沉降，最終造成地面沉降。第二，深基坑施工過程中，支撐操作不及時，就會導致土壓力達不到平衡，出現圍護結構鼓肚子現象，從而導致基坑周圍建筑出現沉降現象。第三，深基坑的圍護結構深度不夠，基坑圍護結構不能達到不透水層設計目標深度，便不能有效隔斷基坑內外地下水，造成基底隆起導致周邊建筑發生沉降。

1.5 其他風險? 除施工環境等不可抗拒因素外，施工過程中的一些誤差和人為因素也會造成風險如，例如施工過程中管線搬遷后，土方回填不密實，會使得測斜速率連續超標，表現為管線沉降量在基坑挖掘初期值超過警戒值的問題。如果施工作業現場項目部缺少能準確識別基坑施工危險因素的專業技術人才，在基坑施工過程中一旦出現問題不能立即采取有效措施，就會導致大的問題發生。

2? 地鐵深基坑施工風險控制策略分析

2.1 施工隊伍科學化建設? 提高施工隊伍科學文化水平，加強專業知識培養，確保施工過程從前期地質勘測到計算設計再到施工現場，確保每部分數據和操作的準確化標準化，從而減少因誤差和錯誤造成的風險。

2.2 結構滲漏風險對策? 當施工過程中發現接頭滲漏現象，必須及時快速進行處理，防止由于滲漏導致圍護結構承載主體土體沉降，影響周圍建筑物安全，或導致土體抗力喪失造成基坑整體傾覆[3]。在發現連續墻接頭有滲漏情況后，要根據滲漏情況，采取相應解決措施。如果滲漏量不大，可以使用導管進行引流，再使用防水混凝土砂漿封堵，等到混凝土達到凝固程度，關閉導管閥門。如果滲漏情況十分嚴重，采用封堵方法就十分困難，就要在基坑內回填土，將水流封堵住，隨后再對基坑外圍進行封堵，可以使用雙液漿封堵。因為圍護結構是地下工程，施工過程中不可控因素較多，水下混凝土容易產生夾砂問題，其中接頭是最容易出現問題的地方。因此，確保圍護結構的施工質量，是防止滲漏的保障。

2.3 管涌風險對策? 管涌是地下施工容易發生的現象而且一旦發生造成的危害是極大的，因此加強管涌現象的防護是至關重要的，如進行基底加固，施工時對基底進行加固，來抵抗滲透水頭壓力。同時要對圍護結構進行攪拌樁加固，由于管涌的發生很可能由于圍護結構未隔斷導致基坑內水繞流。在施工過程中如果發生管涌現象，應該根據情況采取相應措施。例如當管涌現象發生時首先要對內部支撐的結構進行排查，確保圍護結構整體的安全性，隨后以滲透點為中心在滲透點周圍堆起土袋進行反壓封堵，同時進行混凝土澆筑，以此加強反壓滲透的壓力。如果管涌問題發生的范圍較大時，在搶修時間較短情況下，對涌口進行分層填筑濾水材料實施壓重，使用的濾水填料顆粒需要按照由小到大填筑。還可以采用降低水壓的方式進行搶修，即在發生管涌時在基坑外設置降水井，以此來降低基坑內外壓力差，降水井深度設置應根據基坑深度和地質情況設置。也可以采用管井降水方式，此方法需注意降水過程中，應采取相應保護措施防止管涌惡化。

2.4 沉降風險對策? 如果檢測到建筑物沉降累計值或速率超過預先設定警戒數值，要求施工單位采取相關措施，常用的方法如預埋袖閥管注漿法，就是在施工開始前對基坑發生沉降影響范圍內的重要建構筑物，采用鉆孔工藝安裝袖閥管，如果發現有沉降現象立刻啟動袖閥管注漿，以此措施進行補救。也可以利用鋼托架和千斤頂等承力工具進行臨時支頂。同時周圍建筑物發生地表沉降現象時，應查明沉降范圍區域是否有溶土洞存在，如果有，則要進行注漿加固工藝。

3? 項目案例

3.1 工程概況? 學清路站位于學清路與月泉路交叉，地鐵站采用兩層三跨鋼筋混凝土框架結構，總建設長496.9m，結構采用明暗結合施工方式，兩端為明挖，中部為暗挖。兩端明挖圍護結構為地下連續墻+內支撐體系。地鐵站主體基坑圍護結構采用800mm地下連續墻+鋼管支撐的圍護體系。北基坑盾構段設4道支撐（？準800×16mm），北基坑暗挖段設4道支撐，北基坑其余部分設3道支撐;南基坑盾構段設4道支撐，其余部分設4道支撐。第一道鋼支撐間距為6m，其余支撐間距為3m。南北基坑兩端位置設立設置？準800mm立柱樁，樁長8m，立柱上方設置格構柱，格構柱插入立柱樁的深度不小于3m，聯系梁采用[40a槽鋼，交叉撐采用[20a槽鋼。

3.2 基坑施工技術要點? 土方開挖到各層鋼支撐下500mm時及時架設鋼支撐并施加預應力，開挖至腰梁時，及時操作混凝土腰梁，待混凝土強度滿足設計要求時，架設鋼支撐并施加預應力。縱向放坡，可以在坡頂設置截水溝，防止水流沖刷坡面和基坑外的積水流到坑內部。同時要在基坑內設置排水溝，防止出現基坑內積水的問題。基坑橫向放坡問題，應該按照地質、環境等條件設計安全坡度。對于可能長時間暴露或受暴雨沖刷威脅的縱坡應采取整體覆蓋等保護措施，防止縱向滑坡。土方開挖沿縱向的分幅坑底長度應嚴格按照方案進行，豎向每層應分步開挖，每步開挖高度不得超過2.0m。基坑施工時機械挖掘達到基底標高以上500mm后，應采用人工開挖的方式挖掘至基底，并及時通知監理、設計及相關勘查進行驗收，綜合接地后應該及時進行封底，避免對基底土的擾動。同時在施工期間加強對基坑穩定的監控量測，實時監測施工過程中可能出現的安全隱患，通過監測信息反饋及時調整施工程序。在土方開挖過程中，應密切關注地連墻接頭處的滲漏現象，如有滲漏水及時采取封堵后方可進行土方開挖。

4? 結論

本文主要對地鐵深基坑施工過程常見的風險情況進行分析，并結合了學清路站基坑開挖施工技術要點進行闡述。地鐵基坑施工過程中，前期要明確施工過程中可能出現的風險，嚴格依據技術和施工要求對風險進行防范，保障深基坑施工過程順利進行。

參考文獻：

[1]劉翔，羅俊國，王玉梅.地鐵深基坑工程風 險管理研究[J].施工技術，2008（7）：11.

[2]李軍軍.地鐵車站土建工程施工風險分析與對策[J].城市建設理論研究（電子版），2017（07）：100-101.

[3]郭乃勝.地鐵施工風險源分析及關鍵控制技術[D].鄭州：中原工學院，2017.

作者簡介：冷學巖（1988-），男，吉林四平人，本科，工程師，主要從事城市軌道交通技術質量管理工作。