常州地鐵市民廣場站深基坑施工安全控制探析

文/吳平國　中鐵二局 四川成都 610031

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工程技術

常州地鐵市民廣場站深基坑施工安全控制探析

文/吳平國中鐵二局 四川成都 610031

通過對常州市地鐵市民廣場站深基坑工程安全管理經驗的介紹，詳細闡述深基坑施工中土方、降水、支護、監(jiān)測等地鐵深基坑安全管理的控制重點。

地鐵；深基坑；安全；監(jiān)控

1、前言

近年來，隨著高層建筑、地鐵工程的快速發(fā)展，深基坑施工的安全風險問題也日益突出。部分深基坑工程由于基坑失穩(wěn)、周邊建筑沉降、滑坡等事故造成了嚴重的人員傷亡和財產損失。本文將通過我公司承建的常州市民廣場站深基坑工程施工經驗，詳細探討深基坑施工安全監(jiān)控的重點。

2、工程概況

市民廣場站位于常州中心城區(qū)晉陵中路與錦繡路交匯口處。市民廣場站為島式站臺地下二層車站，雙層三跨鋼筋砼框架箱形結構。標準段基坑開挖深度 16.8m，端頭井基坑最大開挖深度18.6m。車站采用明挖順作法施工，主體基坑采用地下連續(xù)墻圍護，設四道支撐，第-道鋼筋砼支撐，其余均為鋼支撐。

本工程第Ⅰ層承壓水主要埋藏于第⑤1、第⑤2、第⑥4a、第⑧2層粉土、砂土中。第⑤層中的承壓水穩(wěn)定水位埋深為7.28m（相應標高約-2.89m），第⑧2層承壓水穩(wěn)定水位埋深為8.52m（相應標高約為-4.13m），第⑥4a層中的承壓水穩(wěn)定水位埋深為5.07m（相應標高為0.2m）。第Ⅱ層承壓水主要埋藏于第⑨4層砂土中。

3、基坑施工安全控制

深基坑工程除了考慮施工本身的安全性外，周邊環(huán)境、水文地質、結構設計、管線分布、降水、開挖等因素對施工安全造成的不利影響也非常突出，所以深基坑工程的安全管理必須重視其復雜的系統性。在對常州市民廣場站安全控制中，施工準備、降水、開挖、支護等四項工作尤為重要。

3.1施工準備

3.1.1圍護結構設計

圍護結構的設計是基坑安全的第一道防線。市民廣場站在選擇圍護結構形式的過程中首先采用深度為30m的地下連續(xù)墻，該設計方案未能截斷地下第二層承壓含水層，整個基坑存在突涌的風險。在設計優(yōu)化的過程中，設計者充分重視了地下水的安全因素，將地下連續(xù)墻加深至40m，徹底切斷了第二承壓含水層，并將地連墻底封在了不透水的粘土層中，極大的降低了基坑安全風險。

3.1.2 地下管線保護

地下管線是城市的生命網，在中國城市建設中并未像西方國家那樣建設地下管廊，地下管線錯綜復雜，為深基坑工程帶來了諸多不利影響。因地下管線保護不到位、在對管線尚未探查清楚的情況下貿然施工所造成的停水停電、人員傷亡、通信中斷等事故并不少見。本工程在對于管線的保護主要從以下幾方面著手，1.聯合各相關單位進行管線交底，并簽署管線保護協議；2.設專人負責管線保護事宜，對于施工場地內的管線一一核實，并在地表表明具體位置；3.將管線分布情況以交底形式下發(fā)至機械手，施工中專人監(jiān)督。

圖1　市民廣場站重要管線圖

3.1.3 應急預案

深基坑工程具有一定的不確定性和危險性，為能夠高效地處理突發(fā)事件，施工單位應編制應急預案，并按照預案儲備應急物資和演練。在工程實踐中，我們將應急預案組織專家評審，聽取各方意見并不斷完善。應急物資應做到常備不懈、不得挪用，在預防事故的基礎上，抓好救援的各項準備措施，一旦發(fā)生事故及時實施救援。

3.2基坑降水

降低坑內土體含水量，可以提高坑內土體的抗剪強度，減少坑底隆起和圍護結構的變形量，防止坑外地表過量沉降。同時，可以提高開挖過程中土體穩(wěn)定性，防止流砂、土層縱向滑坡等現象的發(fā)生。所以說，基坑降水是深基坑工程的重中之重。

常州地區(qū)地下約5m至13m范圍內為砂性土，降水效果非常理想。但是，該區(qū)域范圍外為粘性土，降水效果不好，開挖時尚無明水，但是經過些許時間便有地下水滲出并形成基坑積水，對施工造成了一定的影響。

本工程標準段底板下5.9m即是承壓水層，該承壓水層已被地下連續(xù)墻隔斷，應為普通潛水。但考慮到地下連續(xù)墻存在大面積滲漏的可能性，則仍然存在突涌的風險。為此，在降水井布置時按照存在承壓水的情況考慮，設置了5口降壓井，觀測降壓井水位變化，及時采取降壓手段保證基坑安全。

3.3開挖及支護

土方開挖不當，極易造成滑坡、塌方等事故，若土方沖跨基坑的支撐體系，將導致基坑整體性失穩(wěn)。市民廣場站土方開挖遵循“分層、對稱、限時、不超挖”的原則，杜絕了土方滑坡的可能性。

圍護結構的變形是允許的，但是必須對其變形進行控制，讓其在可控的范圍內達到變形的穩(wěn)定。市民廣場站在實際施工過程中，每塊土方從開挖至支撐架設完成的總時間控制在24小時內。土方開挖必須嚴守對稱的原則，一是方便鋼支撐的架設，二是保證圍護結構變形的對稱性，使圍護結構受力均勻。超挖所造成的圍護結構變形是不可逆轉的，在這種情況下，唯有杜絕基坑的超挖，才可以確?；拥姆€(wěn)定。

地下連續(xù)墻施工的質量缺陷可能導致涌水、涌砂風險，若采取事后控制的方法，處理難度將陡然增加，造成嚴重的經濟損失和安全隱患。為此建議采用“掏槽檢縫”的方法，做到地連墻漏水早發(fā)現早處理，從而保證了各個作業(yè)面的安全。

4、圍護結構信息化管理

深基坑工程中，精準掌握監(jiān)測土體、圍護結構、水位的實際狀態(tài)，可為基坑安全提供科學依據，避免基坑安全防治措施的盲目性。利用先進的監(jiān)測設備，第一時間發(fā)現圍護結構異常變化，及時采取措施可以極大的提高基坑的安全性。在對市民廣場站的施工過程中，我們注意到以下幾個方面的監(jiān)測數據對安全管理有很重要的指導意義。

4.1墻體深層水平變形監(jiān)測

墻體水平變形采用在墻體中埋設測斜管，用測斜儀進行檢測。通過測斜，準確掌握地下連續(xù)墻墻體的水平位移和變形的發(fā)展趨勢，確定圍護結構的工作狀態(tài)。本工程測斜管每隔20m～25米布置一個，共計22個測斜監(jiān)測點，測斜管深度與地連墻等深，為38m～40m。

在對市民廣場站地下連續(xù)墻測斜管的監(jiān)測過程中發(fā)現，位于基坑西側的CX5監(jiān)測點累計變化最大，達到9.35mm，該處地連墻編號為W15，該地連墻在施工過程中存在縮孔的現象，基坑開挖后發(fā)現該處墻面凹凸不平，存在多處漏筋的現象。墻體的剛度明顯低于其它地連墻。但是距離25mm的報警值仍然差距較大，可見地下連續(xù)墻在作為圍護結構中的剛度、整體性的優(yōu)勢。

4.2周邊地表沉降監(jiān)測

為監(jiān)控基坑開挖施工對周圍土體的影響范圍，在基坑四周布設地表沉降剖面監(jiān)測點。

市民廣場站地面沉降異常數據出現在基坑西側D8-1監(jiān)測點，該處監(jiān)測值達到14.6mm（隆起變形），報警值為10mm。經過調查，主要原因為毗鄰市民廣場站的某建筑工程深基坑施工所引起，該工程立即采取墊層封底后，數值趨于穩(wěn)定。施工監(jiān)測很好的發(fā)揮了“眼睛”的作用，指導現場問題的處理，確保了施工安全。

圖2　CX5測斜孔監(jiān)測數據圖

圖3　 周邊地表沉降曲線圖

4.3坑外水位監(jiān)測

基坑外水位監(jiān)測主要是檢驗地連墻止水的效果，重點對地下水位變化情況進行監(jiān)測。包括坑外微承壓水位監(jiān)測和潛水位監(jiān)測。

市民廣場站基坑北端頭SW6監(jiān)測點水位曾累計變化1.35m，超過1m的報警值，存在地連墻漏水的可能性，繼續(xù)加大降水可能引起地面的沉降。所以，在對該處施工時嚴格執(zhí)行“掏槽檢縫”制度，及時采取堵漏措施，確保了該處施工的安全。

圖4　坑外水位監(jiān)測曲線圖

結語：

本文通過對常州市市民廣場站深基坑工程在安全監(jiān)控方面的系統介紹，主要從深基坑安全管理要素、信息化指導兩個大的方面，系統性的介紹了深基坑工程安全管理的重點。可以看出深基坑的安全管理涉及領域較多、周期長、覆蓋面廣，設計、施工準備、土方開挖、降水、支護均是深基坑工程的管理重點。目前，全國很多二三線城市正在積極發(fā)展地鐵工程的建設，本文介紹的深基坑監(jiān)控方法可以在其他類似地鐵車站工程中推廣和發(fā)展，形成更加完善、高效的安全管理體系。

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