■蔡敏俊

（晉江市路橋建設(shè)開發(fā)有限公司，晉江 362200）

與地上建筑不同，隧道以及其他地下建筑，在施工過程中面臨更大的事故風(fēng)險，如果處理不當(dāng)，會造成大范圍的土體下陷，不僅關(guān)系到地下施工人員的生命安全，還威脅到地上建筑人員的生命安全[1-2]。而在基坑超過一定的深度后，地下施工作業(yè)環(huán)境更加難以保證[3-4]。 根據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部令第37 號《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》：開挖深度超過5 m（含5 m）屬于深基坑，危險性較大，需要組織專家對施工安全性進行論證。

本文總結(jié)了現(xiàn)階段隧道深基坑開挖中易出現(xiàn)的問題和難點，提出了隧道深基坑開挖過程中安全防護措施，并結(jié)合項目施工案例，具體分析明挖隧道深基坑安全防護措施的合理性。

1 工程概況

1.1 工程簡介

以晉江市東部快速通道一期工程A2 標段項目為例，項目建設(shè)地點位于福建省晉江市，起點位于僑暉路（現(xiàn)狀主干路）西南側(cè)355 m 處（K7+055），終點位于圍頭灣支線以南約487 m 處（K8+937）。路線長度1.882 km（其中路基段0.182 km，隧道段1.700 km），隧道占比90.33%，基坑最大開挖深度達20 m，屬于深基坑，大斷面深基坑防護施工安全風(fēng)險大，基坑安全等級為Ⅰ級。

項目地層以素（雜）填土、坡積粉質(zhì)粘土（5-22）、殘積砂質(zhì)粘性土層（6-22、6-23）為主，局部為全風(fēng)化花崗巖（7-10）、砂土狀強風(fēng)化花崗巖（7-11），地形總體略有起伏，道路、房屋等分布較密集。 擬建路線穿越的地貌單元主要為剝蝕丘陵地貌，局部為沖洪積地貌。

1.2 隧道深基坑開挖中易出現(xiàn)的問題和難點

根據(jù)現(xiàn)場踏勘分析，隧道深基坑開挖中易出現(xiàn)以下5 個方面的問題和難點，詳見表1。

表1 隧道深基坑開挖中易出現(xiàn)問題及難點

2 明挖隧道深基坑開挖安全防護措施

針對以上施工存在的問題及難點，隧道深基坑開挖安全防護措施主要有：

2.1 提前做好相關(guān)施工準備

項目施工前，提前做好相關(guān)準備，主要包括以下4 個方面，詳見表2。

表2 施工準備內(nèi)容

2.2 優(yōu)化完善安全管理制度

為了消除明挖隧道深基坑施工過程中的安全隱患，確保施工安全得到有效保障，施工單位要完善安全管理制度，提高施工安全管理的規(guī)范化和制度化水平，具體包括[5]：（1）在施工準備階段，施工單位應(yīng)組織專項安全會議，制定針對性強的安全管理措施，細致劃分工作人員職責(zé)與權(quán)限；（2）在施工過程中，應(yīng)嚴格依據(jù)安全管理制度，對施工人員的權(quán)限和職責(zé)進行規(guī)范，使安全管理措施得到落實；（3）在施工過程中， 一旦發(fā)現(xiàn)基坑圍護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)涌水、冒砂等情況，應(yīng)立刻停止施工，上報相關(guān)責(zé)任人，采取相應(yīng)的控制和預(yù)防措施后，在確保安全前提下方可再施工；（4）當(dāng)支撐軸力急劇變化，不符合規(guī)范要求時，應(yīng)停工并增加支撐數(shù)量，避免坍塌事故。

2.3 強調(diào)施工安全操作要點

為確?；娱_挖安全，施工中應(yīng)嚴格控制開挖速度，及時做好基坑排水降水工作，并選擇合理支護措施。

2.3.1 基坑開挖速度控制

基坑開挖速度直接影響到工程的穩(wěn)定性，基坑開挖按照“分層分段、隨挖隨支護”原則，按照設(shè)計圖紙和專項施工方案控制基坑開挖層厚和布距，開挖一段、支護一段，嚴格控制開挖速度。 開挖速度也應(yīng)結(jié)合實際監(jiān)測數(shù)據(jù)及時進行調(diào)整， 出現(xiàn)預(yù)警情況，應(yīng)停止開挖，及時分析形成原因，必要時采取合理有效防護措施后再施工， 確?；娱_挖支護安全、穩(wěn)定。

2.3.2 隧道排水降水施工

明挖隧道深基坑開挖過程中需要注意的水主要有地下水及地表水。 地下水對明挖隧道深基坑施工安全有非常重要影響，地下水位較高且降水措施處置不當(dāng)時， 開挖過程中容易導(dǎo)致基坑突涌塌方。雨水、工業(yè)用水及居民用水等地表水涌入基坑，會使基坑周圍土體受地表水侵蝕，破壞基坑圍護土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。 基坑開挖前，對基坑周圍場地進行硬化，根據(jù)專項施工方案完善地表排水系統(tǒng)，提前30 d 布設(shè)井點降水孔位，結(jié)合基坑開挖情況，布置縱橫向臨時排水系統(tǒng)，通過集水井抽排基坑明水，避免地下水影響基坑開挖施工。

2.3.3 基坑開挖支護措施選擇

選擇合理有效的支護措施是確保明挖隧道深基坑開挖安全的前提。 支護措施種類繁多，應(yīng)綜合考慮區(qū)域水文地質(zhì)條件、基坑周圍環(huán)境、基坑開挖深度及形狀，并結(jié)合經(jīng)濟效益科學(xué)合理進行選擇[2]。以項目K7+600～K7+800 段為例，該段落采用排樁+高壓旋噴樁+1 道混凝土支撐+2 道鋼支撐方式支護，如圖1 所示，支護措施參數(shù)見表3。

表3 支護措施及參數(shù)

圖1 K7+600～K7+800 段深基坑支護形式

2.4 開展工程安全評估

通過有效監(jiān)測手段，對工程安全狀況進行評估。

2.4.1 建立基坑自動化監(jiān)測系統(tǒng)

隨著工程環(huán)境的逐漸復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測很難滿足工程數(shù)據(jù)收集的需求，施工團隊嘗試將自動化監(jiān)測納入到工程當(dāng)中，通過完善監(jiān)測設(shè)備體系從而提升數(shù)據(jù)精度。 該項目采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)，利用現(xiàn)場提前預(yù)埋安裝的監(jiān)測設(shè)備采集各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)的頻率將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)胶笈_軟件自行處理，管理人員在監(jiān)測APP 軟件上即可實時查看各項監(jiān)測數(shù)據(jù)。

相對于人工監(jiān)測，該項目自動化監(jiān)測主要優(yōu)點有：（1）不需要人員多次進入現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，節(jié)省了人力物力，避免了主觀人工誤差，同時能夠全天候24 h 實時監(jiān)測，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性、準確性；（2）可通過詳實的數(shù)據(jù)反映結(jié)構(gòu)物細微的變化趨勢，當(dāng)結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)異常時，監(jiān)測系統(tǒng)可第一時間將異常數(shù)據(jù)通過軟件信息提示和短信通知等方式傳達到相關(guān)管理人員， 項目管理人員可根據(jù)自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)實施相關(guān)預(yù)防措施，及時消除隱患，解除預(yù)警。

本項目監(jiān)測項目主要包括： 支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測、支撐系統(tǒng)監(jiān)測、水位監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測。 具體內(nèi)容為：樁體深層水平位移（采用串聯(lián)式導(dǎo)輪固定測斜儀+測斜管監(jiān)測）、樁頂水平位移及豎向位移（全站儀法）、鋼支撐軸力、砼支撐內(nèi)力、支撐立柱沉降、基坑外地下水位、周邊（坑頂）地表沉降、周圍建筑物沉降與偏斜和地表裂縫[6-7]。 監(jiān)測項目的安裝及監(jiān)測現(xiàn)場情況見圖2。

圖2 監(jiān)測項目的安裝及監(jiān)測現(xiàn)場

2.4.2 監(jiān)測效果評價

以K7+650 處2021 年5 月30 日8∶00 AM 至2021 年6 月1 日8∶00 AM 樁頂水平及豎向位移監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，系統(tǒng)正常情況下，每1 h 采集一次數(shù)據(jù)，若連續(xù)預(yù)警2 次則改為每0.5 h 采集一次數(shù)據(jù)，根據(jù)前期系統(tǒng)設(shè)置的預(yù)警值， 水平位移預(yù)警值為0.25 mm/h，豎向位移預(yù)警值0.15 mm/h。

由于2021 年5 月28 日開始的持續(xù)降雨及圍巖的變化，K7+650 處樁頂豎向位移于5 月30 日12∶00 PM 變?yōu)?.22 mm/h，連續(xù)多次預(yù)警，樁頂水平位移于5 月30 日13∶30 PM 也連續(xù)預(yù)警。 項目管理人員立即啟動應(yīng)急預(yù)案， 通知施工現(xiàn)場停止開挖，加強基坑排水， 緊急采取基坑圍護體系加固措施，對K7+650 處的第一、第二道鋼支撐處附加臨時支撐，將鋼支撐水平間距由原方案的4 m 改為2 m，并對已開挖部分立即進行噴漿掛網(wǎng)臨時支護。 支護加固措施后，樁頂豎向位移于5 月31 日16∶00 PM降為0.12 mm/h，并趨于穩(wěn)定，停止預(yù)警，樁頂水平位移于5 月31 日13∶00 PM 降為0.22 mm/h，并趨于穩(wěn)定，停止預(yù)警。 通過監(jiān)測系統(tǒng)的預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)了圍巖的變形，采取了有效防護措施，保護了基坑開挖的安全。 監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖3、4。

圖3 豎向位移累計變化量時間曲線圖

圖4 水平位移累計變化量時間曲線圖

3 結(jié)語

城市的發(fā)展必定會進一步增加深基坑開挖的技術(shù)壓力，做好基坑開挖支護措施和降水排水等施工技術(shù)準備，同時利用信息化技術(shù)做好基坑施工數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控運用，可有效避免主觀人工誤差，根據(jù)數(shù)據(jù)趨勢調(diào)整防護方案，及時消除安全隱患，進一步提升工程的安全保障能力。