地鐵深基坑開挖施工風(fēng)險(xiǎn)管控

莊 卿

上海申通地鐵集團(tuán)有限公司 上海 200000

0 引言

地鐵深基坑工程受施工場地、工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等多種因素影響,風(fēng)險(xiǎn)管控難度大。一旦出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)事故,不僅造成工程的直接損失和工期延誤,同時(shí)對周邊建筑物及地下管線產(chǎn)生影響,造成重大社會(huì)影響。如何構(gòu)建對基坑開挖風(fēng)險(xiǎn)的有效管控,成為工程參建各方值得研究分析的課題[1]。

1 項(xiàng)目概況

上海地鐵某車站沿社會(huì)交通主干道布置,為地下兩層島式車站,圍護(hù)采用800mm厚地下連續(xù)墻,開挖深度16.7m,基坑北側(cè)為交通主干道,道路下方敷設(shè)各類市政管線,距離基坑最近4.5m,基坑南側(cè)為居民住宅區(qū),建筑物形式為6層磚混結(jié)構(gòu)片筏基礎(chǔ),距離基坑最近13m左右,位于基坑一倍開挖深度范圍以內(nèi)。

2 基坑開挖風(fēng)險(xiǎn)分析

基坑周邊環(huán)境復(fù)雜,北側(cè)排設(shè)有自來水管線、燃?xì)夤芫€等有壓管線,距離基坑較近,南側(cè)建筑物在一倍開挖范圍以內(nèi),且基礎(chǔ)形式薄弱。基坑地基土由飽和粘性土和粉砂組成,開挖面以上④層及⑤1-1層高靈敏度粘土層較厚,同時(shí)基坑中部位于古河道切割區(qū),坑底缺失⑥層厚硬土層,基坑開挖對坑外土體擾動(dòng)較大。基坑開挖期間可能存在以下風(fēng)險(xiǎn):

(1)地下連續(xù)墻接縫夾泥,混凝土未連續(xù)澆筑出現(xiàn)斷層,導(dǎo)致基坑開挖階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水甚至涌土;

(2)基坑降水引起周邊地面沉降;

(3)承壓水降水不到位或因故突然停止降水導(dǎo)致承壓水突涌;

(4)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大,導(dǎo)致周邊建筑物及管線沉降[2]。

3 風(fēng)險(xiǎn)管控措施

基坑開挖風(fēng)險(xiǎn)管控工作,需要從工程風(fēng)險(xiǎn)的源頭采取系統(tǒng)措施,重點(diǎn)解決地質(zhì)、設(shè)計(jì)、質(zhì)量源頭等方面的突出問題,以圍護(hù)質(zhì)量、降水效果和變形控制三方面為重點(diǎn)。

3.1 方案優(yōu)化 車站工程地質(zhì)條件復(fù)雜,涉及承壓水和古河道土層,并且受居民房屋等環(huán)境制約條件苛刻。為保證基坑開挖順利實(shí)施,施工方在原設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上增加分小坑施工、地墻預(yù)加固、古河道區(qū)域靠居民房屋側(cè)地墻加深、增大下部鋼支撐截面積、采取全斷面鋼支撐伺服系統(tǒng)等優(yōu)化補(bǔ)強(qiáng)措施。

在設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上結(jié)合工程實(shí)際情況編制基坑降水專項(xiàng)施工方案,組織專家論證,對承壓水合理評估,切實(shí)做到按需降水,避免超降引起周邊房屋沉降[3]。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制 圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為基坑第一道防線,確保其施工質(zhì)量至關(guān)重要,地下連續(xù)墻施工質(zhì)量缺陷一般體現(xiàn)在兩方面,接縫位置夾泥砂,混凝土澆筑時(shí)未連續(xù)澆筑出現(xiàn)斷層,基坑開挖過程中出現(xiàn)滲漏。

施工過程中對各道工序驗(yàn)收,整改合格后方可進(jìn)入下道工序,首先每天對新漿指標(biāo)進(jìn)行檢測;成槽完成后確保有效刷壁,刷頭無泥渣;嚴(yán)格控制換漿,對清孔后泥漿指標(biāo)檢測;澆筑時(shí)全程旁站嚴(yán)禁導(dǎo)管拔空。

3.3 坑內(nèi)加固質(zhì)量控制 本工程地基土為高靈敏度粘土層,地基加固質(zhì)量關(guān)乎開挖階段基坑變形的控制。

施工前制定泥漿比重、噴漿流量、下鉆提鉆速度等各項(xiàng)參數(shù),施工時(shí)嚴(yán)格管控,確保單樁水泥用量;每天進(jìn)出場水泥過磅,安排專人記錄。

3.4 基坑開挖管理措施 在方案籌劃上,由項(xiàng)目公司牽頭總包以及各挖土、支撐、降水專業(yè)分包單位召開開挖方案專題會(huì),在基坑開挖前制定出切實(shí)合理高效的方案。

開挖流程籌劃上,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,優(yōu)化布置場地和大型設(shè)備車輛行走線路,做到挖土與支撐有效銜接,做到隨挖隨撐,控制基坑無支撐暴露時(shí)間[4]。

考慮到開挖階段每天出土量較大,現(xiàn)場設(shè)置土方應(yīng)急堆放區(qū),常備1臺挖機(jī)和4輛土方車內(nèi)駁以保證挖土工效,控制整個(gè)基坑的挖土工期。

3.5 內(nèi)部值守巡視制度 為確保對基坑開挖階段的實(shí)時(shí)管控,開挖前制定“24h值班巡視制度”,制度主要內(nèi)容:

在開挖期間,總包項(xiàng)目經(jīng)理24h現(xiàn)場值守,建立基坑開挖微信工作群,基坑開挖期間定期對圍護(hù)結(jié)構(gòu)、坑底、降水井、格構(gòu)柱周邊滲漏情況開展巡視。

3.6 加強(qiáng)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 為了更好地控制開挖對周邊房屋沉降的影響,開挖前項(xiàng)目部制定了房屋沉降值目標(biāo)分解,對每層土方開挖設(shè)定相應(yīng)的沉降警戒值。

4 應(yīng)急搶險(xiǎn)保障措施

在基坑開挖前,項(xiàng)目公司根據(jù)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告,編制了《基坑開挖專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案》,并建立以總包項(xiàng)目經(jīng)理為“險(xiǎn)長”的應(yīng)急組織機(jī)構(gòu),成立了以總包項(xiàng)目經(jīng)理為組長的應(yīng)急搶險(xiǎn)小組。

4.1 應(yīng)急搶險(xiǎn)資源配置

(1)應(yīng)急搶險(xiǎn)人員。在基坑開挖前明確應(yīng)急搶險(xiǎn)人員,主要包括現(xiàn)場管理人員,各機(jī)械操作、指揮人員,堵漏、降水、挖土、支撐專業(yè)分包人員及配合的勞務(wù)人員,確保滿足現(xiàn)場搶險(xiǎn)的需要。

(2)應(yīng)急搶險(xiǎn)物資。在基坑開挖條件驗(yàn)收前,按照應(yīng)急預(yù)案規(guī)定的清單將相應(yīng)的應(yīng)急物資、設(shè)備、材料全部配齊并駐扎現(xiàn)場。對于場外的應(yīng)急搶險(xiǎn)物資,制定了專門的運(yùn)輸路線,保證所有應(yīng)急物資在1小時(shí)內(nèi)能夠到達(dá)現(xiàn)場。

(3)場內(nèi)應(yīng)急布置及物資下送措施。在現(xiàn)場及場外物資、機(jī)械到位的情況下,提前規(guī)劃好應(yīng)急狀態(tài)下場地布置和應(yīng)急物資下放至基坑的措施。場地布置圖需標(biāo)明場內(nèi)設(shè)備車輛行走路線、起重吊裝點(diǎn)、應(yīng)急物資堆放點(diǎn)等,當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)能夠做到井然有序、沉著應(yīng)對。

4.2 基坑應(yīng)急搶險(xiǎn)措施 根據(jù)以往地鐵基坑搶險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合本工程特點(diǎn)總結(jié)出基坑應(yīng)急搶險(xiǎn)的措施。根據(jù)險(xiǎn)情嚴(yán)重程度,具體應(yīng)對措施如下[5]:

當(dāng)?shù)貕Τ霈F(xiàn)輕微滲漏時(shí),坑內(nèi)先將漏水部位鑿出,插引流管,用快干水泥封堵。

當(dāng)?shù)貕Τ霈F(xiàn)滲漏并輕微涌泥涌沙時(shí),坑內(nèi)埋設(shè)注漿管,雙快水泥封堵后,進(jìn)行注射聚氨酯。

當(dāng)?shù)貕Τ霈F(xiàn)滲漏并大量涌泥涌沙時(shí),坑內(nèi)用直徑20mm沖擊鉆打孔,注射雙液漿。措施無效后,坑內(nèi)袋裝水泥反壓,坑外引孔注入雙液漿或聚氨酯。

當(dāng)坑底管涌時(shí),坑內(nèi)墻面安裝堵漏鋼板,在鋼板周邊快干水泥密封。若有滲漏,打開鋼板預(yù)留2寸注漿閥,機(jī)械泵注入聚氨酯封堵。措施無效后,坑內(nèi)垂直振入注漿管,注入雙液漿或聚氨酯。

4.3 周邊環(huán)境應(yīng)急搶險(xiǎn)措施 地鐵基坑開挖施工除了重點(diǎn)關(guān)注基坑本身安全,還需關(guān)注對于周邊環(huán)境的保護(hù)。本工程基坑開挖階段,將周邊市政管線和居民樓作為主要管控對象,以保證市民生命財(cái)產(chǎn)安全和減少社會(huì)不利輿論。

(1)周邊管線搶險(xiǎn)。出現(xiàn)管線險(xiǎn)情后,立即停止作業(yè)、疏散無關(guān)人員并通知管線監(jiān)護(hù)單位、搶險(xiǎn)單位及權(quán)屬單位,并對管線損壞位置進(jìn)行物理保護(hù)及隔離,避免施加荷載。

此外,在基坑開挖前現(xiàn)場提前排摸管線閥門井的位置,并且在基坑開挖期間每天進(jìn)行巡視檢查,確保無障礙物遮擋、閥門井蓋能順利打開,一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情,第一時(shí)間能請相關(guān)管線搶險(xiǎn)單位關(guān)閉閥門。

(2)周邊居民樓搶險(xiǎn)。在基坑開挖過程中若基坑出現(xiàn)險(xiǎn)情,第一時(shí)間聯(lián)系監(jiān)測單位和房屋檢測單位對周邊居民樓加強(qiáng)監(jiān)測、檢測頻率,并及時(shí)反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)及房屋狀況。如出現(xiàn)以下三種情況之一,可以判定因基坑安全失穩(wěn)導(dǎo)致周邊房屋出現(xiàn)安全隱患,處于不可控狀態(tài)[6]。具體判定標(biāo)準(zhǔn)如下:

1)因地基變形引起房屋承重墻體產(chǎn)生1條寬度＞10mm的沉降裂縫;

2)因地基變形引起房屋承重墻體產(chǎn)生3條及以上寬度＞5mm的沉降裂縫,且房屋整體傾斜率＞10‰;

3)房屋整體傾斜率＞15‰;

如出現(xiàn)以上危房情形,立即聯(lián)系居委街道、派出所及區(qū)重大辦等政府職能單位,組織房屋內(nèi)人員撤離[7]。

5 結(jié)語

地鐵基坑開挖風(fēng)險(xiǎn)管控主要從圍護(hù)施工質(zhì)量、開挖前準(zhǔn)備階段、開挖過程中控制三方面入手。首先要確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量;開挖前做好應(yīng)急預(yù)案落實(shí)應(yīng)急搶險(xiǎn)資源配置;開挖過程中做好組織協(xié)調(diào),保證挖土支撐有序高效,同時(shí)落實(shí)24小時(shí)巡視制度。希望通過本文的闡述,能對類似地鐵深基坑開挖施工的風(fēng)險(xiǎn)管控提供一定的幫助。