刍议地铁深基坑施工中存在的地质风险及其施工控制要点

王 鹏

中铁七局集团第三工程有限公司，陕西西安 710000

我国的地铁线路总长处于世界前列，各地地铁发展建设对城市交通水平的提升起着非常重要的作用，地铁建设发展是缓解城市交通压力的重要举措。地铁建设过程中，地质情况发杂多变，需要对地铁建设可行性、施工方案进行严密且复杂的分析设计，其要求非常高，而这些方面的内容会对地铁建设成本产生影响，地铁工程往往跨度大、线路设计受限、区域地质环境、水文条件复杂多变，而深基坑施工规模也较大，地铁深基坑施工与其他项目相比具有自身特点，这些特点给地铁建设期间的地质风险问题带来大量的不确定性和多变性，在工程施工周期当中，需要充分把握地铁深基坑施工中的地质风险，落实施工控制要点，确保地铁建设的安全性和经济性。

1 地铁深基坑施工存在的主要特点分析

地铁深基坑工程支护体系多是临时性的，缺乏可靠、充分的安全保护措施，整体安全性能较低，容易因各类地质问题出现险情。加之地铁施工过程中，部分地下土质、水流条件多变，支护体系无法与其进行有效匹配，无法保障多种条件的下安全作业，部分土层受压状态下会出现形变，整体稳定性降低，造成地铁深基坑施工过程中存在危险。

地铁深基坑施工多处于城市主干道，施工场地狭小，受交通保通影响需要精心布置，场内泥浆池、渣土坑、运输道路布置、设备摆放均要注意。地铁深基坑工程普遍规模较大、地质情况复杂、施工难度大、安全风险高较高、，需编制安全专项施工方案，并经审核批准后方可使用，施工过程中要重点关注存在塌孔事故的关键环节，采取有效措施进行现场控制，具体施工过程中，还可能遇到市政设施、各类建筑，在地铁施工过程中需要加大对这些设施、建筑的保护力度，避免影响周边建筑、设施地质环境，要确保其安全、稳定。而不少地铁车站位于交通繁忙的交叉路口，施工干扰较大，容易出现噪音污染等方面的问题。

2 地铁深基坑施工过程中存在的主要地质风险问题

2.1 不同土质产生的风险

不同区域的城市地下土质存在差异，甚至同一区域的土质受水文、环境等因素影响也会出现差异，地铁深基坑施工过程中，这些土层的开挖都是在地下进行，无法明确施工环境周边土质状况，很容易发生土壤形变、位移，造成地面塌陷，这些土质问题的存在对地铁建设工程带来很大的不确定性，对地铁系统安全产生较大威胁，并且在地铁深基坑施工过程中产生的振动、压力的变化会引发不稳固土质的变形移动，造成风险问题的产生。

2.2 失水腐蚀产生的风险

地铁深基坑施工过程中需要进行基坑开挖，然后进行坑内降水，在这个过程中需要防止土体失水，造成地面塌陷。基坑开挖过程中地下水在岩层中渗漏、在松软土质中流动等都会造成施工区域地质情况不稳，造成土层、地面起伏、沉降，引起地铁深基坑施工区域地面出现塌陷。另外，施工过程中，地下水的渗入对工程施工材料具有腐蚀作用，随着时间的推移和地下水流的增加，建筑材料的腐蚀程度会加深，降低材料性能，在地铁建设过程中，大量材料是用来确保地铁系统的稳固，而腐蚀问题会严重影响系统稳固性。

2.3 土壤岩层变化产生的风险

地下土质、岩层形成和分布受特殊地理环境影响，地铁深基坑施工过程中会造成地理环境的改变，如华北平原，其土质松软，多是粉细的砂层，在深基坑开挖过程中容易引起砂层流动和结构变化，造成危险状况的出现；南方部分岩层，其形态有一定的起伏，开挖过程中要对岩层起伏分布、施工范围进行精准控制，避免起伏区域出现运动变化，影响地铁深基坑施工安全性。

2.4 地质活动产生的风险

不少区域的地铁建设处于地震带或岩层断裂地带，地震发生时，施工区域的地下结构会响应地震，并且地震波的影响都会极大的改变地铁基坑地质、岩层、水流等条件。这些问题的出现给地铁建设规划提出了挑战，针对断层地带，因为岩层断裂活动会形成岩层裂开、挤压的现象，岩石会产生滑动，施工过程中，若不能掌全面握岩层运动规律和地质构造，选择不适宜的施工技术措施，就会给地铁深基坑施工带来严重风险。

3 地铁深基坑施工控制要点的要点内容

3.1 围护结构施工

地铁深基坑施工过程中，深基坑围护结构需要根据施工区域的水文、地质、环境条件来进行合理设置，普遍情况下会设置成围护桩、围护桩旋喷止水结构共用、咬合桩，以及地下连续墙这几种类型的结构，但所有的结构形式当中都需要对成孔的速率、孔径、孔深、垂度等进行严格控制，确保地铁深基坑施工质量。在现场施工过程中，要针对各类市政管线进行有效保护，部分不能直接探明的管线，要采用人工挖探方式进行施工，同时添加钢护筒，在保证管线安全的情况下才能进行钻孔施工，并注意保证桩中心距满足施工要求，避免出现串孔现象，在灌注混凝土强度达到相应要求后才能进行邻桩成孔施工。

3.2 支撑体系施工

地铁深基坑一般设有内支撑，根据施工其余的具体状况，包括地质、水文、环境等选择混凝土或钢管支撑中的一种类型，对于钢支撑类型，要注意确保混凝土冠梁满足强度要求后才能使其真正受力，确保每一根支撑杆形成横向拉结点可靠稳定后，方能受力，任何情况下要确保挖土标高高于待安装钢支撑底标高。钢支撑的安装、基坑开挖两项施工内容互为基础，支撑为挖土提供保护，挖土为支撑创造空间，施工过程中必须注意开挖深度、区域、效率等方面的控制。

3.3 土方开挖施工

地铁深基坑开挖要充分考虑时间、空间效应，遵循从上到下的原则，通过竖向分层、纵向分段的方式进行开挖，开挖过程中要注意确保支撑稳固才能展开，在开挖过程中，要注意确保开挖对称、平衡。深基坑的开挖工序中一般都需要严格执行边开挖边支撑的操作，支撑施工完成后要采取措施确保其连接处稳固可靠，整个支撑体系要确保稳定，各支点标高、位置能有效控制，支撑轴力方向与轴线协调一致；经拼接使用的支撑必须先进行质量检验，合格后方能安装使用，施工过程中使用的加力设备要定期进行校验，使用过程中严格遵循相应的规程、标准，确保预加轴力准确，加力完成后要及时对所有螺栓进行检查，发现支撑力超标的，要立即停止开挖，加强支撑，并将具体情况反馈给相关设计、管理机构，对问题成因进行分析，制定相应策略进行解决；在混凝土支撑强度满足现场施工和设计标准要求后，可以采用纵向拉槽、分层开挖、边挖边支撑的方式继续进行施工，合理控制桩间锚喷支护、水平钢支撑分层高度，依此程序进行施工，直至施工结束。

3.4 深基坑施工现场的安全控制措施

地铁深基坑施工过程中，要制定有效的施工安全控制方案，明确危险性较大的分部分项工程概况，合理布置施工平面，了解施工要求，并进行系统贯彻，同时确保安全施工技术条件完善。准备相应的计算书、图纸、施工计划、劳动力计划、施工安全保证措施等资料，确保各项技术资料完善，认真制定材料、设备、进度控制方面的计划，施工现场的特种作业人员、安全管理人员要合理配备，各项应急预案、技术措施、保障措施要确保完善无误，施工工艺、方法、技术，以及验收工作等严格要做好相关标准规范进行落实，通过编制有效的施工组织设计、规范、图纸、标准、规范性文件控制各类施工行为，对大规模或危险系数高的功能，要施工方组织人员进行方案论证，并经相关负责人进行审查核实，确认无误后才能正常实施。

4 结语

我国城市规划建设过程中，城市轨道交通系统作用巨大，各地的城市轨道交通发展迅速，但是在地铁建设过程中，深基坑施工安全隐患大，屡屡因为地质问题发生施工安全事故，需要深刻了解各地地质条件差异，明白基坑挖掘过程中需要面临的风险，注意提升工程建设过程中的风险认识、防范水平，针对不同区域的地铁深基坑工程采取合理的方法措施，并抓住施工控制要点，确保城市地铁建设过程中的安全性和经济性。

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