肖昌軍

（中國中鐵廣州工程局集團有限公司，廣東 廣州 511457）

目前，地鐵已經(jīng)成為人們選擇的出行方式之一，與地面交通方式不同的是，乘坐時不會受到擁堵的約束，人們幾乎隨時都能搭乘到地鐵，而且地鐵的運輸能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地面交通。由于地鐵建設(shè)的規(guī)模較大，施工環(huán)境較復(fù)雜，所以采用明挖法作為基坑開挖技術(shù)是相對普遍的，本文將從各個方面對地鐵基坑的明挖技術(shù)展開討論。

1 基坑明挖常見安全問題

1.1 施工場地圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題

若施工場地由于工人制作圍護結(jié)構(gòu)時為了貪圖方便，沒有將圍護結(jié)構(gòu)插入到設(shè)計規(guī)定的深度，會導(dǎo)致基坑的安全性降低，圍護結(jié)構(gòu)能承受的外界荷載小于設(shè)計值，應(yīng)對天氣或者突發(fā)事件的能力降低。特別是如果作為承受側(cè)向土壓力的樁存在質(zhì)量問題時，隨著基坑開挖的深度逐漸降低，抗側(cè)樁不能承受側(cè)向土壓力而發(fā)生失穩(wěn)，對基坑的安全造成極其嚴(yán)重的危害。

1.2 施工順序存在缺陷

在工程建設(shè)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)搶工期的情況，有些施工方存在僥幸心理，不按照業(yè)主單位編制的施工順序進行施工，缺乏對風(fēng)險的評估等意識，例如在開挖基坑的時候由于對基坑承載力的誤判，使基坑所實際承載的重量超過本身承載力，或者在對基坑支護的過程中，由于施工周期過長，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)暴露過長，降低了支護結(jié)構(gòu)的支護能力。

1.3 地質(zhì)勘測存在較大的誤差

若在施工前期測得的監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際情況偏差較大，且在施工時并未及時對施工方案做出調(diào)整，而一旦在施工工程中發(fā)現(xiàn)情況有變時，已經(jīng)來不及做出處理。而造成監(jiān)測數(shù)據(jù)偏差較大的主要原因也包含了人的原因。例如測量人員技術(shù)水平或者測量經(jīng)驗不足，為了減少工作量，隨意對原先設(shè)定的測點進行更改，導(dǎo)致管理施工人員對施工案情的評估出現(xiàn)偏差。

1.4 對可能出現(xiàn)的險情沒有足夠的準(zhǔn)備

施工單位必須準(zhǔn)備足夠的救急物資和多套應(yīng)急預(yù)案，并且應(yīng)注意培養(yǎng)施工人員應(yīng)對險情的能力，以提升應(yīng)急處理的效率，更好的保證施工的安全。

2 地鐵基坑開挖的降水工藝

2.1 地下水對施工的影響

地下水是深基坑開挖的天敵，由于土顆粒在地下水的環(huán)境下具有一定的浮力，因此降低了土顆粒之間的有效粘結(jié)應(yīng)力，若地下水位較高，使得土顆粒所承受的浮力大于自身重力與粘結(jié)應(yīng)力之和時，土顆粒就會沿著地下水的流動方向噴出，造成管涌或者流沙，土顆粒的逐漸流失使得基坑的穩(wěn)定性大幅降低，地下水涌入基坑。在制作基坑圍護結(jié)構(gòu)時會插入到基坑底部9米左右，為了更好的抵抗外界水壓對基坑內(nèi)壁形成的彎矩，維護結(jié)構(gòu)的插入有效的阻擋了流沙和管涌的出現(xiàn)。但是基坑底部仍然承受較大的靜水壓力，地步土層只能剛好平衡水壓，若繼續(xù)在基坑底部施工很有可能會破壞原有的沖力與壓力的平衡，在土層較薄弱的地方會突然發(fā)生管涌。因此為了確?；娱_挖時的安全性，應(yīng)做好降低地下水的工作。

2.2 基于明挖法的地鐵施工基坑降水分析

經(jīng)過前期的地鐵施工的經(jīng)驗可知，盡可能的降低地下水位和防水是明挖法所必須遵循的施工基本原則。為了保證施工進程能夠順利的進行并不受地下水的危害，施工時應(yīng)提前設(shè)計好多套降水方案，例如設(shè)置相對完善的降水預(yù)案，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃臈l件因地制宜的確定方案。在澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)加強對伸縮縫，防震縫等關(guān)鍵節(jié)點的關(guān)注，在混凝土外層增加柔性外包防水層以增強混凝土結(jié)構(gòu)的防水性能，在地下混凝土結(jié)構(gòu)的防水體系中，結(jié)構(gòu)本身的抗?jié)B透性能是結(jié)構(gòu)防水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在施工過程中，應(yīng)確保地下水對結(jié)構(gòu)的影響相對較小，同時基坑降水的有效實現(xiàn)必須有結(jié)構(gòu)自身抗?jié)B和外加防水材料的相互配合。

2.3 基于施工次序的施工質(zhì)量控制

基坑降水是依賴降水井的排水而降低水位的，在布置降水井時應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘查報告按照一定的形狀布置降水井，在基坑開挖的過程中，應(yīng)時刻關(guān)注是否與之前勘測得到的地質(zhì)一致，應(yīng)根據(jù)基坑的實際水位情況及時調(diào)整降水井的位置，為了達(dá)到預(yù)期的降水目標(biāo)，可以適當(dāng)?shù)脑黾咏邓膫€數(shù)。同時應(yīng)加強對施工人員的質(zhì)量和施工效率教育，使得正確的施工質(zhì)量觀念在施工人員中得到建立。對施工所采用的材料的質(zhì)量控制也是整個施工控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在選購材料的時候需要對廠家進行篩選，確保所購買的材料復(fù)合強度和抗水性的要求，需要廠家提供管材的透水性報告。由地鐵施工的深度決定，地鐵施工層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要是以砂土以及粉土為主，由于這類土的粒徑較小，容易堵塞降水井的吸水孔，所以清理降水管的堵塞問題也成為了降水的重要環(huán)節(jié)。

采用明挖法對基坑進行開挖需要按照一定的工序進行，結(jié)合當(dāng)?shù)爻鞘械木唧w環(huán)境以及施工基坑周圍的建筑物的布置情況進行彈性布置，以避免建筑物由于基坑的開挖產(chǎn)生大角度的傾斜或大尺度的沉降，可以結(jié)合相關(guān)專業(yè)的先進科技或采取更加精確的計算方法，對降水的影響進行更加精確的評估，以確保周圍建筑和基坑本身的安全。

3 明挖法基坑開挖的安全監(jiān)控設(shè)計

3.1 對地鐵基坑監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)

由于監(jiān)控系統(tǒng)的不到位以及施工工藝的不嫻熟等原因而導(dǎo)致的現(xiàn)場事故在近些年來出現(xiàn)的次數(shù)較多，由此對相關(guān)單位造成的損失包括生命和財產(chǎn)損失較大。根據(jù)施工事故現(xiàn)場收集到的資料分析可知，基坑壁坍塌和大規(guī)模的滲水是事故發(fā)生的主要原因，例如杭州地鐵湘湖段在2008年施工時發(fā)生大面積的基坑坍塌事件，事故發(fā)生的原因就是對現(xiàn)場的監(jiān)控不到位。而目前的監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在以下的問題：首先，甲方對基坑監(jiān)測沒有投入足夠的關(guān)注，投入的資金不夠，使得施工單位投入的人員和儀器不足。其次，由于采取明挖法對基坑開挖，使得基坑始終暴露與外界環(huán)境中，當(dāng)極端惡劣天氣到來時基坑穩(wěn)定性受到嚴(yán)重的威脅，特別使邊坡的穩(wěn)定性降低，而采用人工監(jiān)測的方式無法進行。對基坑進行監(jiān)測時，檢測數(shù)據(jù)的精度也是判斷檢測效果的重要指標(biāo)，檢測設(shè)備本身的精度和測量人員的測量經(jīng)驗以及專業(yè)素質(zhì)是影響測量結(jié)果精度的主要因素。

在基坑支護結(jié)構(gòu)中加入特定的傳感器，可以對土體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變以及裂縫發(fā)展的寬度等技術(shù)指標(biāo)進行檢測，通過網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娮咏K端，在經(jīng)過工程技術(shù)人員對結(jié)果進行分析，對各個可能存在風(fēng)險的界面進行判斷并采取一定的加固措施，保證施工環(huán)境的安全，從而使得施工過程中對可能存在的風(fēng)險進行預(yù)警，并留出足夠的時間進行補救。

3.2 明挖施工對附近橋梁建筑樁基的影響

由于地鐵施工路線的復(fù)雜多變性，施工難免在一些復(fù)雜路段進行，比如流經(jīng)城市的河流或者連接城市的立交橋等等，都增加了地鐵施工的難度。如何降低地鐵線路經(jīng)過這些復(fù)雜線路的沉降和對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，成為了當(dāng)前土木行業(yè)特別關(guān)注的問題，在對這個問題的研究上，國內(nèi)外專家都進行了大量的實驗研究，有些科學(xué)家通過數(shù)值模擬的方法也得到了實質(zhì)性的進展。本文通過對重慶地鐵黑溝橋明挖段進行了仔細(xì)分析后得出結(jié)論：首先，基坑開挖對支護結(jié)構(gòu)的樁基產(chǎn)生位移的最大值一般出現(xiàn)在樁的頂部，并且對樁基的橫向和縱向都產(chǎn)生了一定的位移，又隨著基坑開挖的深度的增加樁基產(chǎn)生的位移有加大的勢頭，若在施工錢對樁基進行了加固后，會大幅度減少影響。

若地鐵線路不可避免的需要經(jīng)過某些橋樁旁邊時，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w地質(zhì)條件，對地鐵基坑結(jié)構(gòu)的樁底部進行加固處理，并且在橋樁旁邊實施爆破施工時應(yīng)盡量減少對橋樁附近土體的影響。

4 結(jié)語

由上述可知，若想加強對基坑開挖建設(shè)的安全系數(shù)，就必須在整個施工階段對風(fēng)險進行評估，并且做好人員的應(yīng)急培訓(xùn)和對各項建設(shè)過程進行嚴(yán)密的監(jiān)控，只有做好每一項可能危害建設(shè)工程安全的措施，才能避免危險的發(fā)生或在危險到來時有足夠的準(zhǔn)備。

[1] 劉坤巖，馬雪梅，金淮，鐘巧榮.地鐵明挖基坑工程常見安全問題及對策建議[J].巖土工程界，2009，（09）.

[2] 黨超，喻建軍，陽生權(quán).地鐵明挖段開挖對鄰近橋樁影響分析[J].湖南交通科技，2013，（02）.

[3] 郭湛，白鑫，許海泉.地鐵明挖基坑安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011，（04）.