地铁车站基坑开挖施工危险源辨识及管控举措

孙成山

[摘 要] 地铁车站基坑开挖因具备涉及范围广、作业环境复杂、施工难度大、不确定因素多等诸多特点，使得其开挖作业中无可规避的会面临众多危险因素。如何切实做好相应的危险源辨识与管控，对于减少乃至规避事故的发生意义重大。文章以深圳城市轨道交通12号线某车站基坑开挖为例，对地铁车站基坑开挖施工中的众多危险源进行了细致辨识分析，然后结合笔者多年的实践管控经验提出了一系列的有效管控举措，以期可对众地铁施工同仁有所启发与帮助。

[关键词] 地铁车站；基坑开挖；危险源辨识；管控举措

中图分类号：TU753 文献标识码：A

一、工程概况

深圳市城市轨道交通12号线某车站，为地下室二层岛式站台，第一层为站厅、第二层为站台，站台有效长度140 m、站台宽度11 m，车站总长为219.5 m，地下二层结构物均采用单柱双跨钢筋砼框架标准段结构形式。本车站位置途径建筑物较少，但周边有建筑群，如西侧与湖景居距离19.5 m，距远大事业公司和审计局仅14 m，距中国光大银行15 m。并且，站场范围内有一些重要管线，如雨水管埋深约3.4 m，污水管埋深约2.6 m，燃气管埋深约1.6 m，军用光缆（空管）埋深约0.5 m，可采用永久改迁或临时悬吊保护。该车站为海相堆积原始地貌、地势总体较平缓，地下水主要有基岩裂隙水和第四系孔隙水，地层存在渗透性差异，基岩中的水稍有承压性，基岩含水层基本由第四系地层孔隙水垂直补给，与排泄通道保持一致，开挖时会向基坑内或者隧道排泄。该车站标准段基坑长219.5 m、宽20.1 m，开挖深度约为18.4～20.0 m，开挖较深，采取明挖法施工、配以咬合桩支护方式，工程开挖土层为素填土—淤泥质粉质黏土—砂砾—砂质黏土—全风化花岗岩—强风化花岗岩，地质复杂，施工中基坑极易出现隆起、四周沉降，从而导致周边建筑物发生沉降或开裂等问题。

二、地铁车站基坑开挖施工危险源辨识

通过对该地铁车站工程周边建构筑物、管线等外围环境影响因素的仔细调查和研究分析，结合该车站段的地理位置、周边环境、工程地质情况、水文特点等内在条件，并按照工程施工危险源文件的相关要求，识别基坑开挖施工的危险源，并对可能导致的危险或造成的事故进行细致分析（下表1），以便制订和采取必要的风险应急预控措施，防止事故造成不利影响或进一步蔓延，进而最大限度降低工程损失，保证人民的生命和财产安全[1]。

三、地铁车站基坑开挖施工危险源管控

（一）构建安全风险管控组织机构

在项目策划时即成立项目风险管控组织机构，由项目经理担任风险源辨识和管控领导小组组长，安全总监、总工程师担任副组长，项目副职、总经济师及各职能部门负责人及作业班组组成各个落实组各司其责，分工明确，具体责任落实到人。

领导小组组长负责指挥紧急情况下的安全事件并做好事故处理，副组长负责调配各组具体落实，技术组负责根据现场情况对风险源识别、技术方案的编制、根据现场动态变化及时调整实施措施，资源保障组根据方案提前准备好物资、设备以及可能发生的紧急事务外部对接，工程组负责在施工过程中加强监控，发现潜在风险及时上报，并落实相应应急技术方案，提前预防风险事故的发生。

（二）据实制定施工技术保障措施

采用技术措施对施工危险源进行控制，提高基坑开挖施工安全防护标准，积极采用新材料、新工艺、新方法，并结合现场实际情况做好施工安全应急预案，进而有效控制基坑开挖过程中潜在的安全风险。

1.切实做好基坑支护

首先，基坑开挖须依据地形地质条件设置三道支撑，第一道为上部钢筋砼支撑，第二道、第三道为钢支撑，基坑随开挖施工在周边做混凝土环梁支撑，支撑梁强度要达到设计强度的70%后才能继续进行下一层的开挖，禁止无支撑或未达到支撑强度超挖，并要掌握单层开挖的深度。同时，在开挖施工过程中要做好对支撑体系的防护，严禁机械开挖过程碰撞支撑和围檩体系，并加强支撑断面的监测，当轴力超过极限值时应停止并向设计部分反馈，根据设计要求对支撑体系加密、加固；严禁在支撑上施加荷载，防止支撑受外荷载失稳。

其次，因该站位地质存在中风化粗粒花岗岩，施工时无法下套管，因此，可采用硬咬合桩形式，桩基由冲击钻或旋挖钻成孔后灌注砼成型，通过对超缓凝砼桩的切割插入施工，形成挡土和止水围护结构。在实际基坑支护施工中，在桩侧设置砂桩，即成孔后先用砂回填，待后续施工段到该接頭时再掏出砂，灌入混凝土浇注。为避免砂桩与砂桩的相邻桩之间施工缝可能存在渗漏现象，要在最先施工的砂桩接缝外侧增加一根旋喷桩作防渗处理。咬合桩完工后要严格做好施工质量检测，作为永久结构桩基参与抗浮时需要用声波透射法对桩身完整性进行检测；不参与抗浮可用低应变法检测（采用该方法检测数量不得少于桩基总数的20%且不少于10根），根据检测判定桩身完整性为Ⅲ类或以上时，再用钻芯法验证，如桩基质量不符合规范要求，做报废处理重新补桩[2]。

此外，在开挖施工过程中对围护结构实时监控，如果围护结构变形、支撑轴力超极限出现险情，应立即停止作业，并启动应急预案。在设计和建筑各单位的指导下，采取系列措施处理：如在桩墙和坡顶卸载、坑外降水，坑内围护前堆码砂石袋，保持围护内外侧压力平衡防止倾覆坍塌；对钢支撑加密加固，或加斜撑或设置拉筋，防止围护失稳；若围护桩内倾或支护桩下段位移，应重点加固底部，或增加断桩加固；如围护桩严重开裂报请上级主管部门，根据审批的方案做补强加固或拆除。

2.妥善开展基坑降水

为提高基坑开挖土体的强度和刚度，确保基坑开挖过程的安全性与稳定性，就需要在基坑开挖过程中创造无水作业条件，对此，可通过降水排除开挖土层内的地下水，基坑降水一般以管井降水结合明挖排水方式。

首先，井点降水。基坑开挖时，通过井点降水控制水位在每层开挖面之下1.0～1.5 m，采取边开挖、边降水的方式，直至基坑底板层时，控制地下水位在基坑底下1.0 m以上。管井开孔直径0.7 m、井管直径0.4 m，降水井低于基坑底部5.0 m，深度不得超过围护结构深度，以免过度降水而致使周边建筑出现沉降安全隐患，因此现场要严格控制钻孔深度。[3]

其次，集水井降水。基坑开挖时设置集水井，在四周或一定间距内设置排水明沟，汇集基坑内渗水和施工废水，用水泵抽入地表，随着层面不断开挖加深集水井和排水明沟，保持基坑积水不小于开挖层1.0m。另外，在基坑开挖线外侧设截水沟，距离25m左右设集水井，将外表水截流外排。

整个基坑开挖的过程中，须严格控制确保降水井的安全运行，定期检查、维护井点系统、电路系统，对井管做好运维保护，并做好检查记录，发现问题要及时处理，进而保证设备的正常稳定运行。

3.合理制定开挖方案

该车站基坑开挖采用顺筑法明挖施工，根据开挖面大小和周边建筑布置情况，采用分段分层逐渐向下梯段开挖，分层长度以两道混凝土支撑间距20 m为界，分层高度考虑内支撑、施工机械配置效率和坡度等安全因素综合确定，最大高度为2.8 m。

根据该车站段地质情况，按照设计分层进行施工，严格遵循“自上而下、分层开挖、分段实施、先支撑后开挖”的设计原则，在开挖的同时做好基坑防护、临时喷护措施。基坑开挖至底部后，要及时做好垫层施工和集水井的浇筑，在达到强度后即开始主体结构的施工。

严格按照批准后的施工组织进行开挖作业、遇到地层突变或者特殊地质条件时，及时报告按设计要求变更施工方案，对土石方的挖运严格按照规范规程作业，不得超量装载，做好施工场内人车分流通道，在市政行车时按照当地规定遵守法规。

4.做好周边沉降控制

基坑开挖施工前，请当地政府机构或第三方权威机构对周边建筑物做好鉴定记录，在施工时严格控制降水过程，严禁超降而导致的周边地基沉降下陷，在施工过程中加强监测，实时监控周边建筑、道路等沉降情况，若超过2㎜/d且连续2天以上超过报警值，则现场停止地下水降排或者采取回灌措施防止险情继续发生，同时请示上级部门和项目主管单位指导采取进一步措施施工。

5.妥善处理所涉管线

简易管线采取悬吊保护，重要管线或特殊作用管线请求相关部门协助与管线监护单位协商共同完成。

6.及时处治渗漏管涌

首先，对于围护桩间渗漏水较小时，可先用沙袋堵塞，再打插筋配以钢筋网片喷射砼处理，预先埋设注浆管，在封闭后做注浆处理；如果渗漏水很大，则喷射砼改用钢板封住桩间空腔，再在空腔上方注浆填堵。其次，当出现管涌时须立即停止基坑开挖，在管涌位置填入级配碎石，防止恶化，必要时对出现管涌部位做高压旋喷注浆，对围护结构部位的渗漏点做封闭措施。

（三）做好施工危险源监控与预警

地铁车站基坑开挖是一项施工危险源较多、风险较大的工作，且其不可预料因素颇多，在施工过程中必须加强监控、实行预警方案。（1）监控与预警措施。在施工中设置专人加强对周围构筑物的监测、施工区域内施工措施的监测，一旦监测发现变化量、变化速率等“双控”指标达到预警值，或是其中一项指标突破预警值时，应立即上报应急指挥小组，应急指挥小组应组织相应人员对安全事故的危害程度予以细致分析，以采取妥当、有效的应对举措。（2）预警状态及行动。监测数据超过预警值时立即报告，并果断停止施工疏散人员和设备，消除潜在隐患的扩散；在巡视过程中发现不安全因素时，根据可能造成的危害程度做分析处置，并及时向现场管理人员发布预警信息；对较为严重的不安全状态，通过核查和专家论证，确认危害大小采取综合有效措施处置，以消除隐患。（3）信息的报告、流程及处置。严格按照事先设定的管理办法及上报流程，或者当地相关规定实施，严格遵循“统一指挥、快速决策、各司其职、协同配合”的原则，对危险状态或重大事件做好相关的处置工作。同时，严格依照施工技术措施施工，尽可能减少超挖，同时，按照设计要求及时做好支撑围护，加强基坑变形监测，聘请有经验的施工管理人员现场指导[4]。

（四）落实施工风险预控保障措施

一是，做好通信和信息系统的保障，在整个施工过程中确保通讯畅通，时刻保障现场作业人员、危险源管控指挥小组和应急指挥部信息沟通的顺畅；二是，提升应急处置人员的综合素质及技能水平，明确不同岗位的工作职责，由工程、质量、经营、财务和综合管理人员组成应急队伍，并由工程作业队保证应急处理工作的具体实施，应急队伍所有人员务须要按要求参与突发事故应急培训，并参加应急演练；三是，保障应急物资装备完好、及时到位，材料分类标示清晰，物资进出畅通，并有专人保管和日常检查维护，施工中一旦發现应急物资损坏和减少时，应及时予以更换和补充；四是，保障专项经费到位，建立预警监测和资金保障机制，遵循特事特办和事后评估机制，将危险带来的损失降到最小。

四、结语

地铁车站的基坑开挖通常属于深基坑作业，其危险源众多、安全管控难度较大，加之施作环境复杂，极易因种种不可预见因素（如地质水文、周边环境、天气变化等）而诱发施工安全事故。对此，各有关方务须对基坑开挖施工全程给予高度重视，全面、细致辨识与分析现场潜在的施工危险源，并从管理层面、技术措施、过程监控以及物资资金筹备等众多方面采取一系列管控举措，对开挖施工全程予以全面管控，竭力规避事故发生。

参考文献：

[1]柴学成.地铁深基坑施工对邻近车站安全影响因素的建模分析[J].北京工业职业技术学院学报，2020，19（03）：28-31.

[2]郭伟.地铁深基坑支护结构设计及支护施工技术探讨[J].工程建设与设计，2020（11）：219-220，223.

[3]陈欢芳.地铁车站深基坑工程施工风险分析与控制研究[D].北京：北京工业大学，2013.

[4]黄传胜，朱红兵，谢震林.地铁深基坑工程施工风险源分析及安全监测[C].北京：中国工程院.第二届中国工程管理论坛论文集，2008：273-276.