地铁深基坑开挖施工风险管控

庄 卿

上海申通地铁集团有限公司 上海 200000

0 引言

地铁深基坑工程受施工场地、工程地质条件、周边环境等多种因素影响,风险管控难度大。一旦出现风险事故,不仅造成工程的直接损失和工期延误,同时对周边建筑物及地下管线产生影响,造成重大社会影响。如何构建对基坑开挖风险的有效管控,成为工程参建各方值得研究分析的课题[1]。

1 项目概况

上海地铁某车站沿社会交通主干道布置,为地下两层岛式车站,围护采用800mm厚地下连续墙,开挖深度16.7m,基坑北侧为交通主干道,道路下方敷设各类市政管线,距离基坑最近4.5m,基坑南侧为居民住宅区,建筑物形式为6层砖混结构片筏基础,距离基坑最近13m左右,位于基坑一倍开挖深度范围以内。

2 基坑开挖风险分析

基坑周边环境复杂,北侧排设有自来水管线、燃气管线等有压管线,距离基坑较近,南侧建筑物在一倍开挖范围以内,且基础形式薄弱。基坑地基土由饱和粘性土和粉砂组成,开挖面以上④层及⑤1-1层高灵敏度粘土层较厚,同时基坑中部位于古河道切割区,坑底缺失⑥层厚硬土层,基坑开挖对坑外土体扰动较大。基坑开挖期间可能存在以下风险:

(1)地下连续墙接缝夹泥,混凝土未连续浇筑出现断层,导致基坑开挖阶段围护结构渗漏水甚至涌土;

(2)基坑降水引起周边地面沉降;

(3)承压水降水不到位或因故突然停止降水导致承压水突涌;

(4)基坑围护结构变形过大,导致周边建筑物及管线沉降[2]。

3 风险管控措施

基坑开挖风险管控工作,需要从工程风险的源头采取系统措施,重点解决地质、设计、质量源头等方面的突出问题,以围护质量、降水效果和变形控制三方面为重点。

3.1 方案优化 车站工程地质条件复杂,涉及承压水和古河道土层,并且受居民房屋等环境制约条件苛刻。为保证基坑开挖顺利实施,施工方在原设计方案的基础上增加分小坑施工、地墙预加固、古河道区域靠居民房屋侧地墙加深、增大下部钢支撑截面积、采取全断面钢支撑伺服系统等优化补强措施。

在设计方案的基础上结合工程实际情况编制基坑降水专项施工方案,组织专家论证,对承压水合理评估,切实做到按需降水,避免超降引起周边房屋沉降[3]。

3.2 围护结构质量控制 围护结构作为基坑第一道防线,确保其施工质量至关重要,地下连续墙施工质量缺陷一般体现在两方面,接缝位置夹泥砂,混凝土浇筑时未连续浇筑出现断层,基坑开挖过程中出现渗漏。

施工过程中对各道工序验收,整改合格后方可进入下道工序,首先每天对新浆指标进行检测;成槽完成后确保有效刷壁,刷头无泥渣;严格控制换浆,对清孔后泥浆指标检测;浇筑时全程旁站严禁导管拔空。

3.3 坑内加固质量控制 本工程地基土为高灵敏度粘土层,地基加固质量关乎开挖阶段基坑变形的控制。

施工前制定泥浆比重、喷浆流量、下钻提钻速度等各项参数,施工时严格管控,确保单桩水泥用量;每天进出场水泥过磅,安排专人记录。

3.4 基坑开挖管理措施 在方案筹划上,由项目公司牵头总包以及各挖土、支撑、降水专业分包单位召开开挖方案专题会,在基坑开挖前制定出切实合理高效的方案。

开挖流程筹划上,根据现场实际情况,优化布置场地和大型设备车辆行走线路,做到挖土与支撑有效衔接,做到随挖随撑,控制基坑无支撑暴露时间[4]。

考虑到开挖阶段每天出土量较大,现场设置土方应急堆放区,常备1台挖机和4辆土方车内驳以保证挖土工效,控制整个基坑的挖土工期。

3.5 内部值守巡视制度 为确保对基坑开挖阶段的实时管控,开挖前制定“24h值班巡视制度”,制度主要内容:

在开挖期间,总包项目经理24h现场值守,建立基坑开挖微信工作群,基坑开挖期间定期对围护结构、坑底、降水井、格构柱周边渗漏情况开展巡视。

3.6 加强监测数据分析 为了更好地控制开挖对周边房屋沉降的影响,开挖前项目部制定了房屋沉降值目标分解,对每层土方开挖设定相应的沉降警戒值。

4 应急抢险保障措施

在基坑开挖前,项目公司根据项目风险评估报告,编制了《基坑开挖专项应急预案》,并建立以总包项目经理为“险长”的应急组织机构,成立了以总包项目经理为组长的应急抢险小组。

4.1 应急抢险资源配置

(1)应急抢险人员。在基坑开挖前明确应急抢险人员,主要包括现场管理人员,各机械操作、指挥人员,堵漏、降水、挖土、支撑专业分包人员及配合的劳务人员,确保满足现场抢险的需要。

(2)应急抢险物资。在基坑开挖条件验收前,按照应急预案规定的清单将相应的应急物资、设备、材料全部配齐并驻扎现场。对于场外的应急抢险物资,制定了专门的运输路线,保证所有应急物资在1小时内能够到达现场。

(3)场内应急布置及物资下送措施。在现场及场外物资、机械到位的情况下,提前规划好应急状态下场地布置和应急物资下放至基坑的措施。场地布置图需标明场内设备车辆行走路线、起重吊装点、应急物资堆放点等,当险情发生时能够做到井然有序、沉着应对。

4.2 基坑应急抢险措施 根据以往地铁基坑抢险经验,结合本工程特点总结出基坑应急抢险的措施。根据险情严重程度,具体应对措施如下[5]:

当地墙出现轻微渗漏时,坑内先将漏水部位凿出,插引流管,用快干水泥封堵。

当地墙出现渗漏并轻微涌泥涌沙时,坑内埋设注浆管,双快水泥封堵后,进行注射聚氨酯。

当地墙出现渗漏并大量涌泥涌沙时,坑内用直径20mm冲击钻打孔,注射双液浆。措施无效后,坑内袋装水泥反压,坑外引孔注入双液浆或聚氨酯。

当坑底管涌时,坑内墙面安装堵漏钢板,在钢板周边快干水泥密封。若有渗漏,打开钢板预留2寸注浆阀,机械泵注入聚氨酯封堵。措施无效后,坑内垂直振入注浆管,注入双液浆或聚氨酯。

4.3 周边环境应急抢险措施 地铁基坑开挖施工除了重点关注基坑本身安全,还需关注对于周边环境的保护。本工程基坑开挖阶段,将周边市政管线和居民楼作为主要管控对象,以保证市民生命财产安全和减少社会不利舆论。

(1)周边管线抢险。出现管线险情后,立即停止作业、疏散无关人员并通知管线监护单位、抢险单位及权属单位,并对管线损坏位置进行物理保护及隔离,避免施加荷载。

此外,在基坑开挖前现场提前排摸管线阀门井的位置,并且在基坑开挖期间每天进行巡视检查,确保无障碍物遮挡、阀门井盖能顺利打开,一旦出现险情,第一时间能请相关管线抢险单位关闭阀门。

(2)周边居民楼抢险。在基坑开挖过程中若基坑出现险情,第一时间联系监测单位和房屋检测单位对周边居民楼加强监测、检测频率,并及时反馈监测数据及房屋状况。如出现以下三种情况之一,可以判定因基坑安全失稳导致周边房屋出现安全隐患,处于不可控状态[6]。具体判定标准如下:

1)因地基变形引起房屋承重墙体产生1条宽度＞10mm的沉降裂缝;

2)因地基变形引起房屋承重墙体产生3条及以上宽度＞5mm的沉降裂缝,且房屋整体倾斜率＞10‰;

3)房屋整体倾斜率＞15‰;

如出现以上危房情形,立即联系居委街道、派出所及区重大办等政府职能单位,组织房屋内人员撤离[7]。

5 结语

地铁基坑开挖风险管控主要从围护施工质量、开挖前准备阶段、开挖过程中控制三方面入手。首先要确保围护结构施工质量;开挖前做好应急预案落实应急抢险资源配置;开挖过程中做好组织协调,保证挖土支撑有序高效,同时落实24小时巡视制度。希望通过本文的阐述,能对类似地铁深基坑开挖施工的风险管控提供一定的帮助。