地鐵明挖基坑施工安全風險及解決措施

唐峰

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司，湖北武漢 430000）

0 引言

地鐵具有速度快、占地面積小、資源利用率高等特征，但由于地鐵建設環境的復雜性，施工中存在的問題有所增加。目前國內地鐵車站大多設置在交通繁華與人流量密集的區域，多數采用地下站。由于場地限制，基本不具備大開挖條件，須設置圍護體系。在地鐵車站設計與施工中，基坑安全是保證地鐵車站的建設安全、快速、優質完成的必要條件。因此，在地鐵施工中，加強基坑施工安全管理對于地鐵施工至關重要。本文結合工程案例，主要探討地鐵基于明挖基坑施工法的安全風險分析及管理措施。

1 地鐵明挖基坑施工特點

（1）施工操作便捷性高，相比逆作法、臺階法等作業方法，明挖法在開挖時沿著由上至下的順序，在結構施工時按照由下至上的順序，施工便捷度較高，施工過程相對簡單。

（2）施工工期較短，因為施工過程便捷度較高，所以消耗的時間成本較低，可起到縮短施工工期的作用。

（3）結構受力情況良好，明挖法所提供的作業面數量和作業面面積相對豐富，搭配支護結構的應用，能夠營造穩定的作業環境，從而提高結構受力情況的穩定性。

（4）所需的作業場地較大，對于已初具規模的城市，為確保明挖法的正常應用，需阻斷既有道路交通，且明挖法會對既有道路帶來較大破壞，后期道路恢復、管線調整又會增加一些時間成本的支出，從而影響城市交通的正常運行。

2 地鐵明挖基坑施工方法

現階段，在地鐵工程開挖過程中，經常使用到的明挖方法有懸臂支護法開挖法、放坡開挖法和圍護結構加支撐明挖法。相比前兩種明挖方法，第三種明挖方法具備施工便捷度高、施工效果好等優點，適用于基坑開挖深度較大的地鐵車站。地鐵施工中，所需開挖的基坑深度較大，那么開挖過程中土體的側壓力也會較大，此時為避免基坑出現塌陷的情況，需選擇恰當的支護方法，在合適的位置進行支護結構的設置。在實際應用過程中，施工人員對支撐結構的強度、結構間距、分布層數等內容進行細致分析，結合相應算法得到準確的力學計算結果，以此為基礎進行開挖工作。

3 工程概述

某市地鐵換乘站中，3 號線部分主體為地下三層15m 寬島式車站，長274m、寬度25.9m，基坑深度約27m，基坑開挖采用明挖順作法施工，局部采用蓋挖順作法施工，圍護結構為排樁+內支撐+鎖腳錨索結合巖石錨桿的支撐體系，排樁之間采用三重管旋噴樁+深孔注漿止水+坑內降水，如圖1 所示。

圖1 地鐵施工現場

4 地鐵明挖基坑施工安全風險分析

4.1 樁基施工風險分析

車站圍護樁常用成樁工法有：沖孔灌注樁、旋挖樁，及人工挖孔樁，其中人孔挖孔樁宜用于地下水位低、樁深小于15m 的黏土和巖石地質。樁基施工本身風險方面，沖孔樁風險小，旋挖樁自身風險主要是傾倒風險，人工挖孔樁自身風險主要是爆破飛石、高處墜落、中毒、窒息等。

4.2 基坑開挖風險分析

基坑開挖是地鐵車站施工過程中重大風險最多的階段，在項目實施過程中統計的39 次風險事件，發生在基坑開挖階段的風險事件有15 次，占比38.5%，主要有：基坑變形、涌泥涌水、交叉作業和巖石基坑爆破飛石等風險，特別是對需要頻繁爆破的巖石基坑，爆破飛石的風險十分顯著，出現飛石風險事件共計4次，占基坑開挖階段全部風險事件的26.7%。

4.3 結構施工風險分析

車站主體結構施工階段存在大量起重吊裝、高處作業、電焊作業等，作業場地狹窄、視線不良、上下交叉、材料機具多，是發生輕傷事故可能性最大的階段；另外隨車站結構施工需逐層拆除支撐，若混凝土板齡期不夠過早拆除支撐，也易引起車站維護結構變形和上層支撐軸力報警。

5 加強地鐵明挖基坑施工安全風險及控制措施

5.1 樁基施工風險控制措施

（1）旋挖樁機傾倒風險控制。根據場地條件，若場地為原市政道路等比較堅實的地基，則可以直接開挖圍護樁導槽，旋挖機左右履帶就位在導槽兩側施工，過程中注意觀察地面情況，遇機位地面開裂、下沉，可鋪設鋼板進行地基加強。若場地為軟土或回填地基，則應考慮表層土換填壓實，澆筑一定厚度的混凝土形成圍護樁導槽和旋挖機位。

（2）人工挖孔樁風險控制。人工挖孔樁屬于危險性較大工程，須編制專項安全施工方案，組織專家論證；若挖孔樁需要進行爆破，應提前制作覆蓋鋼筋籠，籠內裝沙袋覆蓋孔口，起爆前需抽排樁底積水，防范飛石。無論土質和巖石，挖孔樁均應隔孔開挖，具體隔幾孔視地質條件確定，一般土質隔1 孔，需爆破的巖石孔樁隔2 孔，逐層開挖并施做護壁，開挖到底后及時澆筑樁身混凝土。

5.2 基坑開挖安全風險控制措施

（1）深基坑開挖屬于危險性較大工程，需要編制專項安全施工方案并組織專家論證。

（2）遵循“分段分層、先撐后挖、隨挖隨支”的開挖原則，按方案既定原則開挖是避免基坑圍護結構變形、支撐軸力報警和防范基坑坍塌的關鍵。

（3）重視監控量測，每天對圍護樁水平、豎向位移進行監測對比，現場要儲備一定量的鋼支撐類應急材料，隨時做好架設支撐和加強支撐的準備。

（4）設置有效的坑外、坑內降水井，確?；拥叵滤惶幱陂_挖面以下，開挖到底后及時驗槽并澆筑封底混凝土，開挖工程在現場儲備堵漏材料，應對樁間涌泥涌水險情。

（5）開挖作業面與結構施工邊界需保持足夠安全距離，特別是石方基坑，必須考慮防止石塊向結構作業面滾落的措施。

（6）明挖石方基坑爆破，需將防范飛石作為關鍵事項，控制合理裝藥量，明確覆蓋量化要求，建立檢查、驗收、簽字制度，確保每次覆蓋達標。

5.3 結構施工安全風險控制措施

（1）起重吊裝需設置基坑內、地表兩名指揮，持對講機與吊機操作手進行有效信息傳遞，避免視線不良造成吊物碰撞支撐或人員。

（2）鋼筋、管架、模板等長大物件吊裝，需拉設溜繩，選取合適堆放位置，支架上堆放材料數量應進行控制，不得集中堆放造成具備荷載過大，基坑內指揮人員需做好坑內工人警示，避免工人在吊物下方行走或作業。

（3）吊裝氣瓶、扣件、螺桿等散件必須采用吊斗吊裝。

（4）側墻模板臨邊、鋼筋綁扎臨時作業平臺外側、結構分段臨邊等均需通報設置防護欄桿，掛設密目安全網，搭設作業平臺、支架人員需穿戴比系掛安全帶。

（5）流水施工相鄰兩層結構施工時，不得在上一層結構臨邊堆放易墜材料，兩層結構作業工人應避免同時在交界處施工形成上下交叉作業。

（6）車站結構施工作業面材料、機具應有序擺放，及時清除防水板薄膜、木渣、編織袋等易燃垃圾，保持通道通暢，保持環境有序是避免傷害事故和火災的有效途徑。

（7）電焊、氣割作業區需清理周邊及施焊下方可燃、易燃物，臨近防水板動火應先對防水板采取隔離防護措施，動火作業區域配備滅火器或消防水，避免火災。

6 結語

綜上所述，地鐵作為城市交通工具之一，在應用過程中，具備行駛安全性強、載客能力高、運行速度快等應用優勢。在地鐵實際施工過程中，加強明挖基坑施工安全管理，能夠促進地鐵結構的安全與穩定，延長地鐵工程的使用壽命。