地鐵深基坑開挖施工風險管控

莊 卿

上海申通地鐵集團有限公司 上海 200000

0 引言

地鐵深基坑工程受施工場地、工程地質條件、周邊環境等多種因素影響,風險管控難度大。一旦出現風險事故,不僅造成工程的直接損失和工期延誤,同時對周邊建筑物及地下管線產生影響,造成重大社會影響。如何構建對基坑開挖風險的有效管控,成為工程參建各方值得研究分析的課題[1]。

1 項目概況

上海地鐵某車站沿社會交通主干道布置,為地下兩層島式車站,圍護采用800mm厚地下連續墻,開挖深度16.7m,基坑北側為交通主干道,道路下方敷設各類市政管線,距離基坑最近4.5m,基坑南側為居民住宅區,建筑物形式為6層磚混結構片筏基礎,距離基坑最近13m左右,位于基坑一倍開挖深度范圍以內。

2 基坑開挖風險分析

基坑周邊環境復雜,北側排設有自來水管線、燃氣管線等有壓管線,距離基坑較近,南側建筑物在一倍開挖范圍以內,且基礎形式薄弱?；拥鼗劣娠柡驼承酝梁头凵敖M成,開挖面以上④層及⑤1-1層高靈敏度粘土層較厚,同時基坑中部位于古河道切割區,坑底缺失⑥層厚硬土層,基坑開挖對坑外土體擾動較大?；娱_挖期間可能存在以下風險:

(1)地下連續墻接縫夾泥,混凝土未連續澆筑出現斷層,導致基坑開挖階段圍護結構滲漏水甚至涌土;

(2)基坑降水引起周邊地面沉降;

(3)承壓水降水不到位或因故突然停止降水導致承壓水突涌;

(4)基坑圍護結構變形過大,導致周邊建筑物及管線沉降[2]。

3 風險管控措施

基坑開挖風險管控工作,需要從工程風險的源頭采取系統措施,重點解決地質、設計、質量源頭等方面的突出問題,以圍護質量、降水效果和變形控制三方面為重點。

3.1 方案優化 車站工程地質條件復雜,涉及承壓水和古河道土層,并且受居民房屋等環境制約條件苛刻。為保證基坑開挖順利實施,施工方在原設計方案的基礎上增加分小坑施工、地墻預加固、古河道區域靠居民房屋側地墻加深、增大下部鋼支撐截面積、采取全斷面鋼支撐伺服系統等優化補強措施。

在設計方案的基礎上結合工程實際情況編制基坑降水專項施工方案,組織專家論證,對承壓水合理評估,切實做到按需降水,避免超降引起周邊房屋沉降[3]。

3.2 圍護結構質量控制 圍護結構作為基坑第一道防線,確保其施工質量至關重要,地下連續墻施工質量缺陷一般體現在兩方面,接縫位置夾泥砂,混凝土澆筑時未連續澆筑出現斷層,基坑開挖過程中出現滲漏。

施工過程中對各道工序驗收,整改合格后方可進入下道工序,首先每天對新漿指標進行檢測;成槽完成后確保有效刷壁,刷頭無泥渣;嚴格控制換漿,對清孔后泥漿指標檢測;澆筑時全程旁站嚴禁導管拔空。

3.3 坑內加固質量控制 本工程地基土為高靈敏度粘土層,地基加固質量關乎開挖階段基坑變形的控制。

施工前制定泥漿比重、噴漿流量、下鉆提鉆速度等各項參數,施工時嚴格管控,確保單樁水泥用量;每天進出場水泥過磅,安排專人記錄。

3.4 基坑開挖管理措施 在方案籌劃上,由項目公司牽頭總包以及各挖土、支撐、降水專業分包單位召開開挖方案專題會,在基坑開挖前制定出切實合理高效的方案。

開挖流程籌劃上,根據現場實際情況,優化布置場地和大型設備車輛行走線路,做到挖土與支撐有效銜接,做到隨挖隨撐,控制基坑無支撐暴露時間[4]。

考慮到開挖階段每天出土量較大,現場設置土方應急堆放區,常備1臺挖機和4輛土方車內駁以保證挖土工效,控制整個基坑的挖土工期。

3.5 內部值守巡視制度 為確保對基坑開挖階段的實時管控,開挖前制定“24h值班巡視制度”,制度主要內容:

在開挖期間,總包項目經理24h現場值守,建立基坑開挖微信工作群,基坑開挖期間定期對圍護結構、坑底、降水井、格構柱周邊滲漏情況開展巡視。

3.6 加強監測數據分析 為了更好地控制開挖對周邊房屋沉降的影響,開挖前項目部制定了房屋沉降值目標分解,對每層土方開挖設定相應的沉降警戒值。

4 應急搶險保障措施

在基坑開挖前,項目公司根據項目風險評估報告,編制了《基坑開挖專項應急預案》,并建立以總包項目經理為“險長”的應急組織機構,成立了以總包項目經理為組長的應急搶險小組。

4.1 應急搶險資源配置

(1)應急搶險人員。在基坑開挖前明確應急搶險人員,主要包括現場管理人員,各機械操作、指揮人員,堵漏、降水、挖土、支撐專業分包人員及配合的勞務人員,確保滿足現場搶險的需要。

(2)應急搶險物資。在基坑開挖條件驗收前,按照應急預案規定的清單將相應的應急物資、設備、材料全部配齊并駐扎現場。對于場外的應急搶險物資,制定了專門的運輸路線,保證所有應急物資在1小時內能夠到達現場。

(3)場內應急布置及物資下送措施。在現場及場外物資、機械到位的情況下,提前規劃好應急狀態下場地布置和應急物資下放至基坑的措施。場地布置圖需標明場內設備車輛行走路線、起重吊裝點、應急物資堆放點等,當險情發生時能夠做到井然有序、沉著應對。

4.2 基坑應急搶險措施 根據以往地鐵基坑搶險經驗,結合本工程特點總結出基坑應急搶險的措施。根據險情嚴重程度,具體應對措施如下[5]:

當地墻出現輕微滲漏時,坑內先將漏水部位鑿出,插引流管,用快干水泥封堵。

當地墻出現滲漏并輕微涌泥涌沙時,坑內埋設注漿管,雙快水泥封堵后,進行注射聚氨酯。

當地墻出現滲漏并大量涌泥涌沙時,坑內用直徑20mm沖擊鉆打孔,注射雙液漿。措施無效后,坑內袋裝水泥反壓,坑外引孔注入雙液漿或聚氨酯。

當坑底管涌時,坑內墻面安裝堵漏鋼板,在鋼板周邊快干水泥密封。若有滲漏,打開鋼板預留2寸注漿閥,機械泵注入聚氨酯封堵。措施無效后,坑內垂直振入注漿管,注入雙液漿或聚氨酯。

4.3 周邊環境應急搶險措施 地鐵基坑開挖施工除了重點關注基坑本身安全,還需關注對于周邊環境的保護。本工程基坑開挖階段,將周邊市政管線和居民樓作為主要管控對象,以保證市民生命財產安全和減少社會不利輿論。

(1)周邊管線搶險。出現管線險情后,立即停止作業、疏散無關人員并通知管線監護單位、搶險單位及權屬單位,并對管線損壞位置進行物理保護及隔離,避免施加荷載。

此外,在基坑開挖前現場提前排摸管線閥門井的位置,并且在基坑開挖期間每天進行巡視檢查,確保無障礙物遮擋、閥門井蓋能順利打開,一旦出現險情,第一時間能請相關管線搶險單位關閉閥門。

(2)周邊居民樓搶險。在基坑開挖過程中若基坑出現險情,第一時間聯系監測單位和房屋檢測單位對周邊居民樓加強監測、檢測頻率,并及時反饋監測數據及房屋狀況。如出現以下三種情況之一,可以判定因基坑安全失穩導致周邊房屋出現安全隱患,處于不可控狀態[6]。具體判定標準如下:

1)因地基變形引起房屋承重墻體產生1條寬度＞10mm的沉降裂縫;

2)因地基變形引起房屋承重墻體產生3條及以上寬度＞5mm的沉降裂縫,且房屋整體傾斜率＞10‰;

3)房屋整體傾斜率＞15‰;

如出現以上危房情形,立即聯系居委街道、派出所及區重大辦等政府職能單位,組織房屋內人員撤離[7]。

5 結語

地鐵基坑開挖風險管控主要從圍護施工質量、開挖前準備階段、開挖過程中控制三方面入手。首先要確保圍護結構施工質量;開挖前做好應急預案落實應急搶險資源配置;開挖過程中做好組織協調,保證挖土支撐有序高效,同時落實24小時巡視制度。希望通過本文的闡述,能對類似地鐵深基坑開挖施工的風險管控提供一定的幫助。