淺談地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)基坑工程安全控制措施

蘇漢軒

【摘? 要】保護(hù)地鐵結(jié)構(gòu)，可以避免或減少外部作業(yè)對其造成的不利影響，保障地鐵的運(yùn)營安全。論文基于相關(guān)技術(shù)規(guī)范及軌道交通法規(guī)，結(jié)合基坑工程特點(diǎn)，對地鐵控制保護(hù)區(qū)內(nèi)的基坑工程安全控制措施進(jìn)行分析，并提出一些建議。

【Abstract】The protection of subway structure can avoid or reduce the adverse effects caused by external operation， and ensure the operation safety of subway. Based on the relevant technical specifications and rail transit regulations， combined with the characteristics of foundation pit engineering， this paper analyzes the safety control measures of foundation pit engineering in subway controlled and protective area， and puts forward some suggestions.

【關(guān)鍵詞】地鐵保護(hù)區(qū);基坑支護(hù);控制措施

【Keywords】subway protective area; foundation pit support; control measures

【中圖分類號(hào)】U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）07-0111-02

1 地鐵保護(hù)區(qū)的具體規(guī)定

《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，城市軌道交通沿線應(yīng)設(shè)置控制保護(hù)區(qū)，設(shè)置范圍應(yīng)符合：①地下車站和隧道結(jié)構(gòu)外邊線周邊外側(cè)50m內(nèi);②地面車站和高架車站以及線路軌道外邊線外側(cè)30m內(nèi);③出入口、風(fēng)亭、冷卻塔、主變電所、控制中心等建筑物結(jié)構(gòu)外邊線以及車輛段用地范圍外側(cè)10m內(nèi)。另外，國內(nèi)開通地鐵的城市也都相繼頒布了軌道交通條例，如《西安市城市軌道交通條例》，其中第三章內(nèi)容是保護(hù)區(qū)及設(shè)施保護(hù)，對保護(hù)區(qū)有詳細(xì)規(guī)定。

當(dāng)外部作業(yè)為基坑工程、礦山法工程、頂管工程和盾構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)外部作業(yè)影響等級和結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)確定城市軌道交通結(jié)構(gòu)的安全控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)外部作業(yè)影響等級為特級、一級、二級時(shí)，應(yīng)對受其影響的城市軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)值，對外部作業(yè)實(shí)行過程監(jiān)控。

2 基坑支護(hù)工程

常用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)型式有：放坡開挖、水泥土重力式擋墻、懸臂式排樁、支撐（錨）式排樁、土釘支護(hù)、鋼板樁、墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)（有撐、錨）等類型。

西安市位于渭河沖積平原-關(guān)中平原的中部，主要有河流階地、黃土梁洼、黃土臺(tái)塬三個(gè)主要地貌單元。河流階地主要分布于主城區(qū)外圍，黃土梁洼主要分布于主城區(qū)，黃土臺(tái)塬主要分布于主城區(qū)東南部。地層主要為黃土、粉質(zhì)粘土、砂類土，局部分布有碎石類土。黃土層具有濕陷性，水位線附近地層呈軟塑狀態(tài)。地下水為潛水，地下水位在地面下5～30m以上，變化較大。在西安建設(shè)地鐵之前，基坑工程大多為修建房屋而建，深度不大，即使建筑物帶二層地下室，基坑深度也在12m之內(nèi)。支護(hù)結(jié)構(gòu)大多為土釘墻、單錨排樁或懸臂排樁。

3 保護(hù)區(qū)內(nèi)基坑工程及保護(hù)地鐵結(jié)構(gòu)應(yīng)采取的安全控制措施

《西安市城市軌道交通條例》規(guī)定：在保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行新建、擴(kuò)建、改建建筑物，從事基坑（槽）開挖、挖掘、基礎(chǔ)施工等活動(dòng)，市城市軌道交通管理機(jī)構(gòu)認(rèn)為建設(shè)施工活動(dòng)對城市軌道交通安全有較大風(fēng)險(xiǎn)的，項(xiàng)目建設(shè)單位或者個(gè)人應(yīng)當(dāng)委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行安全評估，并在施工前委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方機(jī)構(gòu)對受影響區(qū)域的城市軌道交通設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測。

《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：在城市軌道交通結(jié)構(gòu)周邊進(jìn)行外部作業(yè)時(shí)，應(yīng)制定安全可靠的作業(yè)方案和保護(hù)措施，外部作業(yè)不得影響城市軌道交通結(jié)構(gòu)的正常使用功能、承載能力、耐久性和其他特殊功能。外部作業(yè)實(shí)施前，應(yīng)結(jié)合城市軌道交通結(jié)構(gòu)的安全保護(hù)要求，確定外部作業(yè)影響等級。

安全控制應(yīng)包括：外部作業(yè)影響等級、外部作業(yè)凈距控制管理指標(biāo)、結(jié)構(gòu)安全控制指標(biāo)。例如，外部作業(yè)影響等級按照接近程度和外部作業(yè)的工程影響分區(qū)可劃分為：特級、一、二、三、四級。外部作業(yè)影響等級為等級、一級時(shí)，應(yīng)對城市軌道交通結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評估;二級時(shí)，宜進(jìn)行安全評估。當(dāng)外部作業(yè)影響等級為特級、一、二級時(shí)，應(yīng)對受其影響的城市軌道交通結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)和安全控制標(biāo)值，對外部作業(yè)進(jìn)行過程監(jiān)控。

外部作業(yè)凈距控制管理值根據(jù)城市軌道交通結(jié)構(gòu)類型和外部作業(yè)的種類分別為：工程樁≥3m;地下連續(xù)墻≥5m;錨桿、錨索土釘末端≥6m（地鐵結(jié)構(gòu)：地下結(jié)構(gòu)、地面結(jié)構(gòu)、高架結(jié)構(gòu)），以上都是指外部作業(yè)與城市軌道交通結(jié)構(gòu)外邊線之間的水平投影凈距。

3.1 地下水控制措施

①基坑工程土方開挖和基礎(chǔ)施工中常會(huì)遇到地表和地下水大量侵入，造成地基浸泡，使地基承載力降低;或出現(xiàn)管涌、流砂、坑底隆起、坑外地層過度變形等現(xiàn)象，導(dǎo)致破壞邊坡穩(wěn)定，影響鄰近建（構(gòu)）筑物使用安全和工程順利進(jìn)行。因此，基坑的地下水控制，常常是基坑開挖施工和影響鄰近地鐵結(jié)構(gòu)的重要風(fēng)險(xiǎn)源。

②保護(hù)區(qū)內(nèi)的地下水作業(yè)，應(yīng)采取措施避免既有結(jié)構(gòu)周邊地層發(fā)生流砂、管涌等滲流破壞。地下水作業(yè)前應(yīng)預(yù)測水位變化對地鐵結(jié)構(gòu)的變形和沉降影響，應(yīng)采用合適的排水、降水、截水或回灌等地下水控制技術(shù)。地下水作業(yè)過程應(yīng)控制地鐵結(jié)構(gòu)周邊地層的水位變化幅度。

③保護(hù)區(qū)內(nèi)的地下水作業(yè)，應(yīng)監(jiān)測地鐵結(jié)構(gòu)周邊地層的水位變化。對影響等級為特級、一級的外部作業(yè)，其地下水作業(yè)空間宜形成封閉的截水系統(tǒng)。

3.2 基坑施工安全控制措施

①基坑土方應(yīng)采用分層有序挖土、嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，不得超挖?；又苓叾演d不得超過設(shè)計(jì)規(guī)定。土方開挖完成后應(yīng)立即施工墊層以及后續(xù)主體結(jié)構(gòu)，對基坑進(jìn)行封閉，防止水浸和暴露?；舆吔缰車孛鎽?yīng)設(shè)排水溝，且應(yīng)避免漏水、滲水致使水進(jìn)入坑內(nèi)，當(dāng)?shù)孛嬗辛芽p出現(xiàn)時(shí)，必須及時(shí)用水泥砂漿封堵。放坡開挖時(shí)，應(yīng)對坡頂、坡面、坡腳采取降排水措施。

②支撐結(jié)構(gòu)的施工與拆除順序，應(yīng)與支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工況相一致，必須遵循先撐后挖的原則?；娱_挖過程中，應(yīng)采取措施防止碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)、工程樁或擾動(dòng)基底原狀土。

③開挖深度大于等于5m或開挖深度小于5m但現(xiàn)場地質(zhì)情況和周圍環(huán)境較復(fù)雜的基坑工程，以及其他需要監(jiān)測的基坑工程應(yīng)實(shí)施基坑工程監(jiān)測。

基坑開挖應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)測，按規(guī)范需要監(jiān)測鄰近地鐵結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該實(shí)施動(dòng)態(tài)測量數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)和信息化施工。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值、監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大或者速率加快等，應(yīng)提高監(jiān)測頻率，更應(yīng)該引起地鐵保護(hù)部門的重視。例如，沁水廣場項(xiàng)目監(jiān)測期間累計(jì)上拱量最大斷面：對上行線K28+547斷面全過程監(jiān)測期間監(jiān)測數(shù)據(jù)隨施工進(jìn)展變形情況進(jìn)行分析，繪制該斷面道床、拱頂時(shí)間-沉降量及位移、收斂時(shí)間-變形量曲線圖（見圖1）。從道床、拱頂時(shí)間-沉降量曲線圖可以看出地鐵隧道結(jié)構(gòu)對外部施工進(jìn)展帶來的影響反應(yīng)靈敏、一致，監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)能夠在第一時(shí)間對下一步需要采取的措施以及后續(xù)施工組織安排的優(yōu)化進(jìn)行指導(dǎo)和建議。

④發(fā)生異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止挖土，例如，監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測值的累計(jì)值、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)或周邊土體的位移值突然明顯增大或基坑出現(xiàn)流沙、管涌、隆起、陷落或較嚴(yán)重的滲漏等，應(yīng)立即查清原因和采取措施。

案例參考：通過對西安地鐵一號(hào)線保護(hù)區(qū)內(nèi)的沁水廣場項(xiàng)目、華潤萬象項(xiàng)目、創(chuàng)新國際名城項(xiàng)目等一批深大基坑項(xiàng)目的現(xiàn)場監(jiān)護(hù)和第三方地鐵隧道監(jiān)測資料，可以得出以上安全控制措施在程序上和控制指標(biāo)上是可行的。

4 結(jié)語

通過對保護(hù)區(qū)內(nèi)基坑工程及保護(hù)地鐵結(jié)構(gòu)應(yīng)采取的安全控制措施的介紹，并結(jié)合地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)基坑項(xiàng)目的地下水控制、施工安全控制等措施的實(shí)施，可以有效控制保護(hù)區(qū)內(nèi)基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)，保證地鐵設(shè)施和運(yùn)營的安全。