地铁深基坑施工风险控制策略探讨

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摘要：近年来，城市化进程不断推进使得城市交通压力增加，地铁以其方便快捷等优势已经成为人口密集城市主要交通工具。我国地铁建设目前大多使用基坑施工方式，该种施工方法受地质环境影响较大，且作业难度大、风险高、安全隐患难以预测。因此，如何对施工全过程进行风控尤为重要，本文以北京市轨道交通昌平线南延工程学清路站建设为例，对地铁深基坑施工风险与控制策略进行分析，并提出相应解决方案。

关键词：地铁；深基坑；施工风险；控制

引言

随着城市交通运输轨道线路的增多，地下空间被不断利用，地铁车站基坑工程朝着“密、深、大”的趋势发展，站台情况也变得复杂，比如在交汇站台会出现大量的换乘区间，这就要求车站基坑有更深更大的空间，而车站所在的地理位置以及地质条件、地下水位等都会对施工造成影响，如果施工地质条件差，更会加大施工风险。基坑工程主要由支护体系和土方开挖体系构成，是综合性很强的系统工程，施工过程需要岩土工程系统与结构工程系统密切配合才能顺利完成。同时新时期对施工技术体系完善要求不断提升，如何提升地铁深基坑施工管理体系，降低深基坑施工风险，保障地铁施工工程质量具有重要意义。因此，需要根据基坑环境提前制定挖掘方式和沉降点布置形式等，并对深基坑施工过程中可能出现的风险进行评估制定相应控制策略。

1深基坑施工风险分析

通过研究深基坑工程施工方案，对深基坑施工过程中存在的风险进行剖析。地铁深基坑施工过程包括前期地质勘测，中期施工体系构建如连续墙结构围护等，施工过程中的每一步都存在巨大的风险，需要提前做好风险防护。

1.1地质风险

前期地质勘测数据可能与实际情况不一致，就会造成工程初期设计偏差。在工程设计阶段会存在地面工作未完成情况，导致地下勘测工作不能进行，由于地质环境复杂多变，有限的勘察点不能准确反映出施工地区地质情况。基于此地质数据相关单位进行设计和工程招标，而在当今建筑行业激烈的市场竞争环境下，投标单位为了控制资金，通常会要求施工单位承担地质情况造成的风险，这就在无形中增加施工上地质风险。同时岩土工程施工本身就有许多风险因素，如岩土介质空间的变异性和力学性的模糊等，这些因素也会带来施工风险。

1.2结构渗漏风险

地下施工的稳定性主要依靠围护结构，围护结构通常利用连续墙，其结构具有刚度大、整体性强和防渗性好等优点，而且还可在密集建筑群中进行施工,对建筑和道路影响较小[1]。围护连续墙结构的安全稳定是地下施工安全的保障，而连续墙围护的重点在连续墙接头处，接头处连续墙相对薄弱容易出现渗漏和变形等问题。此外发生结构渗漏的原因有很多，例如，当地铁的深基坑结构上有裂缝，此时建筑的防水作用就会失效导致结构漏水，或在结构施工过程中，穿墙管施工缝隙处防水措施不到位造成结构漏水问题出现。

1.3底部管涌风险

基坑下方设置承压水时，随着工程持续进行基坑深度不断增加，承压水上方压力被不断减少，就可能造成基坑底部的隆起，当基底不透水层压力小于承压水层压力时，就容易导致管涌发生，进而导致基坑失稳出现坍塌。造成管涌的原因有很多，主要原因是以下几个方面。第一，围护结构的深度不够，未能穿过承压水层，使承压水未被隔断，导致基坑达到一定深度后承压水利用水头压力开通路径，穿过基坑底形成管涌。第二，基坑的降水不能够满足要求，基坑挖掘前应提前降水，根据降水实验结果制定围护结构防水效果，要求基坑开挖时基坑内水位降至开挖面0.5m以下。如果此过程存在误差或错误，会导致管涌出现。第三，基底加固标准是满足抗管涌发生的前提，因为基底承压水头压力较大，仅仅依靠不透水层和土体的压力不能达到平衡的目的，这就需对基底进行加固，通常使用搅拌桩加固，加固过程中如果不能满足加固标准就会造成管涌风险[2]。

1.4沉降风险

由于深基坑施工过程是在地下进行，所以不可避免的会对施工周围的建筑物产生影响，会出现建筑物沉降等后果，如果建筑物沉降过大，将造成建筑物不可修复的破坏。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，基坑降水会导致基坑外的地下水产生绕流，水流使基坑外的土体固结沉降，最终造成地面沉降。第二，深基坑施工过程中，支撑操作不及时，就会导致土压力达不到平衡，出现围护结构鼓肚子现象，从而导致基坑周围建筑出现沉降现象。第三，深基坑的围护结构深度不够，基坑围护结构不能达到不透水层设计目标深度，便不能有效隔断基坑内外地下水，造成基底隆起导致周边建筑发生沉降。

1.5其他风险

除施工环境等不可抗拒因素外，施工过程中的一些误差和人为因素也会造成风险如，例如施工过程中管线搬迁后，土方回填不密实，会使得测斜速率连续超标，表现为管线沉降量在基坑挖掘初期值超过警戒值的问题。如果施工作业现场项目部缺少能准确识别基坑施工危险因素的专业技术人才，在基坑施工过程中一旦出现问题不能立即采取有效措施，就会导致大的问题发生。

2地铁深基坑施工风险控制策略分析

2.1施工队伍科学化建设

提高施工队伍科学文化水平，加强专业知识培养，确保施工过程从前期地质勘测到计算设计再到施工现场，确保每部分数据和操作的准确化标准化，从而减少因误差和错误造成的风险。

2.2结构渗漏风险对策

当施工过程中发现接头渗漏现象，必须及时快速进行处理，防止由于渗漏导致围护结构承载主体土体沉降，影响周围建筑物安全，或导致土体抗力丧失造成基坑整体倾覆[3]。在发现连续墙接头有渗漏情况后，要根据渗漏情况，采取相应解决措施。如果渗漏量不大，可以使用导管进行引流，再使用防水混凝土砂浆封堵，等到混凝土达到凝固程度，关闭导管阀门。如果渗漏情况十分严重，采用封堵方法就十分困难，就要在基坑内回填土，将水流封堵住，随后再对基坑外围进行封堵，可以使用双液浆封堵。因为围护结构是地下工程，施工过程中不可控因素较多，水下混凝土容易产生夹砂问题，其中接头是最容易出现问题的地方。因此，确保围护结构的施工质量，是防止渗漏的保障。

2.3管涌风险对策

管涌是地下施工容易发生的现象而且一旦发生造成的危害是极大的，因此加强管涌现象的防护是至关重要的，如进行基底加固，施工时对基底进行加固，来抵抗渗透水头压力。同时要对围护结构进行搅拌桩加固，由于管涌的发生很可能由于围护结构未隔断导致基坑内水绕流。在施工过程中如果发生管涌现象，应该根据情况采取相应措施。例如当管涌现象发生时首先要对内部支撑的结构进行排查，确保围护结构整体的安全性，随后以渗透点为中心在渗透点周围堆起土袋进行反压封堵，同时进行混凝土浇筑，以此加强反压渗透的压力。如果管涌问题发生的范围较大时，在抢修时间较短情况下，对涌口进行分层填筑滤水材料实施压重，使用的滤水填料颗粒需要按照由小到大填筑。还可以采用降低水压的方式进行抢修，即在发生管涌时在基坑外设置降水井，以此来降低基坑内外压力差，降水井深度设置应根据基坑深度和地质情况设置。也可以采用管井降水方式，此方法需注意降水过程中，应采取相应保护措施防止管涌恶化。

2.4沉降风险对策

如果检测到建筑物沉降累计值或速率超过预先设定警戒数值，要求施工单位采取相关措施，常用的方法如预埋袖阀管注浆法，就是在施工开始前对基坑发生沉降影响范围内的重要建构筑物，采用钻孔工艺安装袖阀管，如果发现有沉降现象立刻启动袖阀管注浆，以此措施进行补救。也可以利用钢托架和千斤顶等承力工具进行临时支顶。同时周围建筑物发生地表沉降现象时，应查明沉降范围区域是否有溶土洞存在，如果有，则要进行注浆加固工艺。

3项目案例

3.1工程概况

学清路站位于学清路与月泉路交叉，地铁站采用两层三跨钢筋混凝土框架结构，总建设长496.9m，结构采用明暗结合施工方式，两端为明挖，中部为暗挖。两端明挖围护结构为地下连续墙+内支撑体系。地铁站主体基坑围护结构采用800mm地下连续墙+钢管支撑的围护体系。北基坑盾构段设4道支撑（准800×16mm），北基坑暗挖段设4道支撑，北基坑其余部分设3道支撑；南基坑盾构段设4道支撑，其余部分设4道支撑。第一道钢支撑间距为6m，其余支撑间距为3m。南北基坑两端位置设立设置准800mm立柱桩，桩长8m，立柱上方设置格构柱，格构柱插入立柱桩的深度不小于3m，联系梁采用［40a槽钢，交叉撑采用［20a槽钢。

3.2基坑施工技术要点

土方开挖到各层钢支撑下500mm时及时架设钢支撑并施加预应力，开挖至腰梁时，及时操作混凝土腰梁，待混凝土强度满足设计要求时，架设钢支撑并施加预应力。纵向放坡，可以在坡顶设置截水沟，防止水流冲刷坡面和基坑外的积水流到坑内部。同时要在基坑内设置排水沟，防止出现基坑内积水的问题。基坑横向放坡问题，应该按照地质、环境等条件设计安全坡度。对于可能长时间暴露或受暴雨冲刷威胁的纵坡应采取整体覆盖等保护措施，防止纵向滑坡。土方开挖沿纵向的分幅坑底长度应严格按照方案进行，竖向每层应分步开挖，每步开挖高度不得超过2.0m。基坑施工时机械挖掘达到基底标高以上500mm后，应采用人工开挖的方式挖掘至基底，并及时通知监理、设计及相关勘查进行验收，综合接地后应该及时进行封底，避免对基底土的扰动。同时在施工期间加强对基坑稳定的监控量测，实时监测施工过程中可能出现的安全隐患，通过监测信息反馈及时调整施工程序。在土方开挖过程中，应密切关注地连墙接头处的渗漏现象，如有渗漏水及时采取封堵后方可进行土方开挖。

4结论

本文主要对地铁深基坑施工过程常见的风险情况进行分析，并结合了学清路站基坑开挖施工技术要点进行阐述。地铁基坑施工过程中，前期要明确施工过程中可能出现的风险，严格依据技术和施工要求对风险进行防范，保障深基坑施工过程顺利进行。

参考文献：

[1]刘翔，罗俊国，王玉梅.地铁深基坑工程风险管理研究[J].施工技术，2008（7）：11.

[2]李军军.地铁车站土建工程施工风险分析与对策[J].城市建设理论研究（电子版），2017（07）：100-101.

[3]郭乃胜.地铁施工风险源分析及关键控制技术[D].郑州：中原工学院，2017.

作者：冷学岩 阳进 单位：中交隧道工程局有限公司