鄰近運營地鐵線路深基坑施工安全風險研究

武贊福

蘭州市軌道交通有限公司（730000）

1 工程概況

蘭州市軌道交通1 號線一期工程沿線站點附屬人防工程西關什字站土建施工項目西起西關清真大寺東側30 m 處，總建筑面積為65 170 m2。 工程所處臨夏路、中山路，交通量較大、人流密集。 深基坑圍護結構形式采用咬合樁加內支撐，主體結構為兩層多跨矩形框架結構，施工用明挖順作法。 工程1～26 軸及1#、9#出入口位于文化宮-西關站盾構區(qū)間隧道正上方，工程結構底板底與既有文西區(qū)間隧道頂之間的最小間距僅為5 200 mm。

1）地質情況:查閱地質勘查報告，工程項目的地層從上至下分別是第四系全新統(tǒng)人工填土、沖積黃土狀粉土、卵石土（含中粗砂透鏡體）及上第三系砂巖等。

2）水文情況:勘察期間，該項目地下水位在地面以下6.00～10.00 m，屬第四系孔隙潛水類型。

2 安全風險識別

設計圖紙和施工方案顯示，本工程支護結構采用 Φ1 200 mm、Φ1 000 mm 和 Φ800 mm 的圍護樁，施工期間進行基坑外管井降水， 樁間掛Φ8@200 mm×200 mm 的鋼筋網， 噴射 150 mm 厚混凝土，鋼筋網和圍護樁通過植筋連接； 基坑設三道鋼支撐?；油练介_挖按照“分層、分段、分區(qū)域”原則，“先支后挖”。 區(qū)間管片正上方基底土體采用注漿加固，主體結構按照開挖“分段、分區(qū)域”原則交替施工，同步、及時加載反壓措施。

本項目施工主要包括支護結構、 基坑降水、基坑開挖、基底加固、防水施工、主體結構施工及堆載反壓、車坑回填、道路恢復等工序環(huán)節(jié)。

通過查閱文獻資料、 研究設計圖紙和施工方案，并咨詢專家意見，對本工程主要工序環(huán)節(jié)存在的安全風險進行識別。 本工程存在以下風險:

1）鉆孔灌注樁超挖、鉆孔灌注樁塌孔是基坑維護結構施工中存在的主要風險。 設計鉆孔灌注樁樁底距管片頂?shù)拈g距只有2 000 mm, 鉆機施工過程，孔底高程控制不到位、 超挖會造成管片穿孔風險。鉆孔過程中泥漿護壁措施控制不到位會造成塌孔，進而引起周邊地層變化，造成運營風險。

2） 深基坑降排水期間存在過度抽排方面的風險。 深基坑降水過度抽排造成周邊整體水位下降，水位過低會造成既有線路下沉風險。

3）區(qū)間管片上方基底土體注漿加固存在區(qū)間管片偏移、滲漏兩方面風險。 為防止區(qū)間管片上浮，對既有區(qū)間左右線分別進行加固，水平方向為單線隧道開挖輪廓線以外2 000 mm 內范圍，主體結構底板基底以下2 000 mm 范圍。 在土體土方注漿加固時，注漿壓力、鉆孔角度和深度控制不到位，將會造成區(qū)間管線偏移、管片滲漏及管片穿孔三方面風險。

4）基坑開挖存在土方超挖和管片上浮風險，支護不及時會引起支護結構失穩(wěn)風險。

5）主體結構施工時存在區(qū)間管片上浮風險。 基坑底部與距管片頂部之間的覆土只有5 200 mm厚，設計將主體結構劃分成12 段24 個區(qū)域，采用先后分別施工的方式。 主體結構底板一邊分區(qū)域施工，一邊及時采取反壓措施。 反壓措施不到位、施工效率低等將造成基底及區(qū)間管線上浮風險。

綜上所述，本工程5 道主要工序存在9 個方面的風險。

3 安全風險分析

文章采用風險矩陣分析法對風險進行分級。 風險的數(shù)學表達式為R=L×S，其中:L 為發(fā)生事故的可能性，S 為發(fā)生事故的損失程度。 風險分為4 類，分別為巨大（9）、重大（6-8）、中度（3-5）、輕度（1-2）。

對本工程鄰近運營地鐵施工中存在的風險進行矩陣分析，工程施工中有巨大風險2 個、重大風險5 個、中度風險2 個，其中:基坑開挖超挖造成管片上浮、底板反壓措施不及時造成管片上浮是巨大風險，鉆機樁超挖造成管片穿孔、過度抽排造成地鐵區(qū)間下沉、在土體土方注漿加固造成區(qū)間管線偏移、管片穿孔、圍護結構失穩(wěn)造成管片偏移是重大風險，土體注漿加固過程中造成區(qū)間管線滲漏水是中度風險。

4 安全風險應對

4.1 鉆孔樁超挖造成管片穿孔重大風險應對措施

鉆孔灌注樁樁底與管片頂?shù)拈g距只有2 000 mm，如果鉆機施工過程中孔底高程控制不到位、超挖，將造成管片穿孔。 首先，鉆孔灌注樁施工前必須編制安全防護專項施工方案； 做好設備選型工作，優(yōu)先選用適合本工程地質情況且施工工效高、震動小的鉆機；做好對施工人員、技術管理人員的技術及安全交底工作。 其次，鉆孔前的放樣要精準，要嚴格控制護筒的埋設位置、標高，鉆機要準確就位。 再次，嚴控孔底標高，鉆孔前先測算出孔深，在鉆孔過程中對所有孔樁深度用測繩實測復核， 既有區(qū)間（營業(yè)線）區(qū)域在距離樁底4 m 時，每一鉆尺均應實測深度。 最后，要編制管片穿孔應急措施。

4.2 鉆孔塌孔引起周邊地層變化中度風險

鉆孔過程中泥漿護壁措施控制不到位造成塌孔，從而引起周邊地層變化、管片浮動偏移。 針對該問題，首先要嚴格按照審批方案施工，嚴控泥漿比例及標高。 其次，鉆孔樁成樁后要及時灌注混凝土；但在灌注過程中， 除首盤混凝土滿足封底要求外，要減低灌注速度，避免混凝土沖擊力對周邊土體的影響。 再次，加強既有區(qū)間自動化監(jiān)測，做好施工監(jiān)測工作。 本工程區(qū)間監(jiān)測采用自動化監(jiān)測，同步增加人工現(xiàn)場巡查頻次，確保施工運營安全。 最后，要編制塌孔應急措施。

4.3 過度抽排造成地鐵區(qū)間下沉重大風險

深基坑降排水時過度抽排會造成周邊整體水位過低，導致既有線路下沉。 針對該問題，首先，要編制基坑降水工程安全專項施工方案， 嚴格按照論證、審批過的方案實施，做好技術交底工作。 其次，基坑降水除嚴格按照方案交底執(zhí)行外，要做好24 h觀測，做好備用電源準備工作；如遇電網停電，應立即切換電源，以保證降水效果。 再次，對既有區(qū)間管片采用縱向連接施工。 為增強區(qū)間隧道縱向連接剛度，限制局部錯臺，施工前在基坑下方及基坑外50 m 范圍內的盾構隧道內增設縱向拉緊條。 縱向拉緊條采用10 mm 厚鋼板加工而成，利用管片間既有U型螺栓將拉筋條安裝加固，拉緊條安裝后管片連接螺栓必須擰緊，達到管片設計扭力，嚴禁損壞管片螺栓絲扣，安裝拉緊條后要求外露足夠絲扣。 螺栓緊固后用紅色油漆進行防松劃線，要求劃線清晰整潔，便于后期巡視時檢查。 最后，要做好深基坑降水應急措施。基坑降水引起周邊地表沉降問題的處理:在基坑周邊設置觀測點，隨時觀察、監(jiān)測地表沉降情況，有異常情況及時研究解決。

4.4 土體土方注漿加固造成區(qū)間管片偏移重大風險

在土體土方注漿加固時，注漿壓力控制不到位造成區(qū)間管線偏移。 針對該問題，首先，要編制注漿加固安全專項施工方案， 并嚴格按照審批方案實施，做好技術交底工作。 其次，注漿過程中嚴控袖閥管注漿漿液類型及注漿參考參數(shù)；施工時，其實際注漿形式、相應注漿段長度、注漿漿液配合比、注漿壓力、注漿時間等應根據(jù)現(xiàn)場實際地質、地層情況，通過現(xiàn)場試驗確定。 最后，要編制區(qū)間管片應急措施。

4.5 土體注漿加固造成區(qū)間管線滲漏水中度風險

在注漿加固管片上方土體的過程中，造成區(qū)間管線滲漏水。 針對該問題，首先，要嚴格按照安全專項施工方案實施，做好技術交底工作。 其次，調整注漿加固施工時間，選擇運營停止、檢修時段進行管片正上土體注漿加固， 期間安排專人區(qū)間盯控，做好對接聯(lián)系工作。 最后，制訂既有區(qū)間滲水應急措施， 對區(qū)間出現(xiàn)的新增滲水點進行登記和標識，分析其是否對運營區(qū)間線路造成安全隱患；發(fā)現(xiàn)新增滲水點應先上報運營產權單位，并根據(jù)區(qū)間滲水情況、結合上方基坑施工情況制定處理方案，如果滲水呈“一滴滴”或“一片片”狀態(tài)，先對滲水點進行封堵并觀察，過程中加大觀測頻次。

4.6 土體注漿加固造成鉆孔管片穿孔風險

土體注漿加固過程中，鉆孔角度、深度控制不到位造成管片穿孔。 針對該問題，首先，要嚴格按照審批過的施工方案實施，對技術管理人員、操作人員做好技術交底及安全技術交底工作。 其次，調整作業(yè)時間，選擇停止運營、檢修期作業(yè)。 再次，嚴格控制鉆機開鉆角度，鉆進過程中每加一次鉆桿應校核一次鉆進角度，在距孔底標高4 m 處，每進1 m應校核一次角度及孔底深度。 最后，編制應急處置措施。

4.7 基坑開挖超挖，造成管片上浮巨大風險

基坑底部距管片頂部覆土只有5 000 mm，深基坑開挖時預留土體不足、反壓措施不到位造成管片上浮。 針對該問題，首先，要編制基坑開挖安全專項施工方案， 并嚴格按照論證審批過的方案實施，做好技術交底工作。 其次，基坑土方開挖嚴格遵循“分段分層、由上而下、先支撐后開挖、先中間、后兩側、主體結構緊跟”的原則，采取明挖法，嚴禁超挖。最后，制訂管片上浮與坑底隆起的應急措施。

4.8 圍護結構失穩(wěn)造成管片偏移重大風險

基坑支護不及時、圍護結構發(fā)生位移、基坑失穩(wěn)造成管片偏移。 首先，要嚴格按照設計的基坑支護方案施工，加強基坑支撐體系施工管控工作。 其次，要加強基坑及周邊環(huán)境變形監(jiān)測工作，及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)生預警及時處理。 最后，要編制圍護結構位移過大應急措施及支護結構失穩(wěn)應急措施。

4.9 底板反壓措施落實不及時造成管片上浮巨大風險

基坑底部距管片頂部覆土只有5 000 mm，設計將主體結構劃分成12 段24 個區(qū)域，先后分別施工。 主體結構底板一邊分區(qū)域施工，一邊及時采取反壓措施。 反壓措施不到位，施工進度緩慢等將造成基底及區(qū)間管線上浮。 針對該問題，首先，要編制結構反壓安全專項方案，并嚴格按照論證審批過的方案實施，做好技術交底工作。 其次，備足反壓材料，按照設計及論證工序完成一塊區(qū)域底板后應及時堆載反壓材料，然后再開挖施工另一塊。 同時，要加快施工速度，提高施工時效，以縮短風險暴露時間。 最后，要編制既有區(qū)間上浮應急措施，根據(jù)已專項交底的預警值和控制值標準，當臨近或已到預警值時應立即停止基坑開挖或停止結構施工。 根據(jù)反壓堆載措施，結合設計交底和監(jiān)測反饋數(shù)據(jù)及時對涉及風險區(qū)進行堆載，堆載數(shù)量以監(jiān)測數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定為基準，防止出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。 立即加設基坑內、外沉降監(jiān)測點，以增加區(qū)間自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)采集頻次。

5 結語

通過對西關附屬人防工程鄰近地鐵運營線深基坑施工安全風險進行識別、分析、應對研究，施工過程采取了有效的控制措施，目前風險較大基坑及結構施工已安全完成。 為后續(xù)鄰近運營地鐵深基坑施工提供參考意見。