地铁站深基坑开挖安全技术

李立国

中铁十七局集团第三工程有限公司，河北 石家庄 050081

摘要：伴随我国交通事业的飞速发展，地铁的出现为人们的出行带来了极大的便利，然而，在地铁施工过程中却频频发生安全事故。一旦发生安全事故，便会弓泼死伤事件，严重危害施工人员的生命安全。所以，相关部门需提升工作人员的安全管理意识和管理水平，总结、分析深基坑施工中的安全事故原因，提出相应的风险防控措施，为施工安全提供有力保障。鉴于此，文章对地铁站深基坑开挖安全技术的应用进行了分析，然后研究了具体低施工风险管理措施，以供参考。

关键词：地铁深基坑；挖掘技术；技术管理

1地铁车站深基坑特点

第一，施工规模比较大，而且内部结构复杂。通常情况下，地铁车站内部多条线路换乘，深基坑施工规模大，施工工期较长。第二，存在较多的不确定性因素。由于地铁施工位于城市内部，在深基坑施工环节，需要影响较多管线，比如燃气管道与供水管道等，存在诸多不确定性因素。在地铁深基坑施工过程中，施工单位要认真分析建设单位提供的工程地质资料与勘察数据，明确地下管线分布范围，并主动与管线管理单位与城市规划部门协调，提前做好管线迁改工作。第三，深基坑开挖施工要加强监控量测。由于地铁深基坑深度较大，施工单位需要编制专项施工方案，并组织专家进行论证，为了确保深基坑施工的安全性，做好监控量测工作特别重要。

2工程实例

本文将以1号线天元湖站深基坑工程为例，天元湖站位于北京南大街和正无路交叉路口处，车站周边现状以农田、绿地为主。车站形式为地下两层岛式车站，总长274.2米，总宽22.1米，底板埋深为17.155米，采用明挖法施工，同时结构在换乘节点处底板下方预留钻孔灌注桩。

3深基坑开挖施工要点

3.1施工准备

第一，针对深基坑开挖施工范围之内的全部管线进行迁移，同时，将施工场地内部杂物全部清除。第二，减小外界降雨对深基坑施工产生的不利影响，施工单位需要在基坑四周设置排水沟。第三，结合工程施工方案要求，科学设置监控量测点，在监控量测点位置，准确读取初始数据。

3.2土方开挖施工

根据地铁车站基坑支撑特点，并以此为主要依据，合理确定出具体的分层开挖高度，主要以支撑结构的中心标高为标准，每层开挖厚度小于标高0.5m左右，施工人员运用长臂挖掘机进行挖土，在周围工作面位置，利用2台小型挖掘机进行挖土施工，土方利用装卸汽车运载到指定地点。同时，由于该深基坑的坡度比较陡，放坡系数设置为1：3，全面考虑到地表水冲刷问题，在坡顶外侧，需要设置截水沟。如果深基坑开挖施工较长，为了提升基坑边坡的安全性，施工人员需要科学分析基坑开挖对周边环境造成的影响（图1），并采用有效的保护措施。

图1 基坑开挖对周围环境的影响

3.3土方开挖分区

通过合理设置围护结构，能够进一步提高地铁车站深基坑开挖施工的稳定性与安全性，施工单位决定采用地下连续墙+内支撑施工方式，结合该车站深基坑施工作业条件得知，在基坑内部，设置8道内支撑，主要采取半幅盖挖顺作法进行施工。地下连续墙施工环节，待墙体施工强度符合规定标准要求，方可进行地基加固，施工人员需要进行排水施工，根据深基坑开挖工作面特点，合理选择施工机械设备。深基坑开挖分段施工示意图如图2所示。

图2 地铁车站深基坑分段开挖示意图

3.4支撑施工

第一，钢筋混凝土支撑施工期间，由于深基坑开挖施工易出现失稳现象，通过合理设置支撑，能够为施工人员提供一个更为安全的作业环境。第二，设置好钢筋混凝土支撑体系后，施工人员要及时养护，以强化支撑施工的质量效果。在冠梁和混凝土支撑位置，尽可能采用组合钢模板体系。对于易出现漏浆现象的模板拼缝部位，施工技术人员应加大质量控制工作的开展力度，结合工程建设实际情况与规范标准要求对漏浆问题进行有效控制。第三，为了进一步提升支撑施工质量，施工人员要提前对基面进行彻底清理，使用清水进行冲洗，钢筋绑扎完毕后，需要设置侧模板，为提升支撑施工速度，采取组合钢模板进行施工，在模板施工前，在模板表层涂刷脱模剂，采用分段浇筑施工方法，每段施工长度不宜超过30m，洒水养护，养护时间不宜短于14d。支撑施工满足地铁车站深基坑开挖的建设要求，进而为整个工程的建设稳定性提供保障。第四，支撑的有序拆除。深基坑支撑施工结束后，施工人员要加强强度检验工作，如果钢筋混凝土支撑施工强度符合设计要求，则可以按照相应顺序进行拆除。钢筋混凝土支撑体系质量检验标准如表1所示。

表1 深基坑钢筋混凝土支撑体系质量检验标准

3.5基坑排水

做好基坑降排水工作，能够有效防止基坑底面与坡面渗水，使坑底始终处于干燥状态，便于后续施工操作的展开。在此期间，为避免土层流失，防止流砂情况的产生，应该采取合理措施，强化边坡和坑底的稳定性；为了确保机械挖土工作的正常进行，应该尽量降低被开挖土体的含水量；为防止坑底出现突涌的现象，应尽量提升土体的抗剪强度和稳定性。在深基坑开挖施工中，需在两侧设置临时排水沟，排水沟间隔控制在30m至40m之间，且在开挖时，开挖面应该形成3%至5%的坡度，这样能够有效避免基坑积水。2.4施工监测。深基坑支护施工期间，加强施工监测，根据设计图纸及施工现场的具体情况，编制好相关的监测方案，加以贯彻落实。施工期间，安排专业的检测人员展开基坑监测，对比实际参数与预警值，加强施工质量安全控制，如若发现质量或安全隐患，应及时调整施工方案，调整施工参数，消除隐患，确保安全施工，保障施工质量。

3.6质量控制措施

第一，在深基坑土方开挖期间，要认真遵守“分层、对称”开挖原则，形成一个稳定的开挖面，严禁出现超挖现象。第二，做好基坑降水工作，施工人员在开挖围护桩与桩顶冠梁前，需要对基坑降水情况进行检查，将地下水位降到作业面以下500mm后，方可进行开挖施工。第三，深基坑土方开挖到设计标高时，需要在坑底上部预留出300mm的土层，采取人工开挖方法，进行整平，避免基坑底部出现较大扰动，深基坑开挖施工结束后，需要立即验槽，建设单位、施工单位、设计单位、勘察单位与监理单位共同验槽，检验深基坑底部质量符合规定标准后，方可进行后续的建设施工。第四，在深基坑土方开挖施工过程中，主体结构施工结束前，深基坑地面和周围的围护结构2m范围之内严禁堆载物料。第五，进入施工场地内部的作业人员，需要遵守安全生产规定要求，佩戴好安全帽。第六，在土方开挖环节，如果遇到新管道或者电缆等埋设物，要主动上报给有关部门，严禁擅自处理。第七，如果施工期间出现降雨，降雨结束后，施工单位需要安排专业技术人员对支撑结构进行检验，保证基坑结构的稳定性符合后续施工需求。

4.基坑支护施工技术

4.1土钉墙支护

土钉墙是比较常见的一种全封闭型支挡措施。土钉墙的锚杆密，与其间土体共同组成墙体，起挡土墙作用。土钉墙高一般要控制在8.0m以内，而且可以分级，单级高、级间平台需控制在4.0m以内、2m以上。坡度要以实际情况进行确定。分层开挖厚度也要合理控制，以岩土的特性为基础，最少需0.5m，最高不能超过2.0m。通过土钉墙支护技术的应用，能有效提升基坑的安全性与稳定性。

4.2地下连续墙施工技术

为确保地铁深基坑开挖的安全性与稳定性，除了土钉墙支护技术，地下连续墙施工技术也发挥着重要作用。在施工期间有很多关键点需要注意，具体如下：（1）成槽施工。利用水平仪调整成槽机的平整度，通过经纬仪对成槽机抓斗的垂直度进行调整。垂直度需要在成槽过程进行随时观测与调整，保证能达到0.3%的垂直度要求。（2）泥浆工艺。在施工期间对泥浆的各项指标均需严格控制，这样才能确保支护的可靠性，提升地铁深基坑开挖的安全性。具体指标有新鲜泥浆、挖槽泥浆、清孔后泥浆的黏度分别为21 "~25 "、25 "~30 "、22 "~28；比重分别为1.05~1.1、1.12~1.2、1.10~1.15；其中挖槽泥浆与清孔泥浆的含砂量要分别控制在10%以内，新鲜泥浆失水率需控制在10以内，挖槽泥浆与清孔后泥浆失水率需控制在20以内。（3）接头锁口管吊放。确保槽段清基符合要求之后，方可开始锁扣吊管，在槽内垂直插入，且徐分节吊装。

在该项目中标准断面的基坑开挖深度、基坑宽度与厚度分别为23.45m、20.8m、800mm，地下连续墙维护结构的墙长度与墙顶标高分别为41.3m与0m。在计算过程中，需要考虑的内容较多，因此需要合理控制各个要素之间的关系。

单层支点支护结构稳定性验算公式为：

在该公式中， 、hp、Tc1、hT1、hd、 、ha分别为墙以上基坑内侧各土层水平抗力标准值epjk的合力和、合力 作用点到墙底的距离、支点力、支点到基坑底面的距离、嵌固深度、墙以上基坑外侧各土层水平抗力标准值eaik的合力之和、合力 作用点到墙底的距离。通过该公式的推导计算，确定基坑稳定性符合要求。

安全验算：利用有限元软件PLAXIS软件对基坑开挖过程进行模拟，然后得到墙体的位移及内力的变化，对基坑的安全性与稳定性进行分析与判断。土体支护的物理学参数如下：确定C30混凝土为地下连续墙及冠梁的材料，弹性模量E、泊松比μ及容量分别为20GPa、0.20、25KN/m³。钢支撑直径、壁厚分别为609mm、14mm，材料为Q235-B，弹性模量E、泊松比μ分别为200GPa、0.26。同时也要确定各层物理学参数，比如杂填土、粉质黏土、粉砂等的相关参数，然后利用软件进行模拟。

5地铁站深基坑施工安全风险管控措施研究

5.1充分发挥职能作用，做好安全监督_工作

对于城市建设来讲，地铁工程建设属于城市建设重大项目，相关职能部门和单位则是参建各方责任主体的纽带和桥梁，一方面牵头联络，另一方面监督管理。职能部门及单位作为监督管理地铁工程施工的主体单位，应充分发挥职能作用，认真履行自身的责任和义务，严格按照相关的制度展开工作，督促各方责任主体依法依规履职尽责，监督检查各方履职工作质量，及时纠偏，依法保障各项安全措施的执行落地。采取行政手段协调各方合作，充分发挥职能作用，做好安全监督与服务工作。

5.2落实施工单位的主体责任

地铁建设落脚点是施工单位，是工程建设风险管控的具体执行者。施工单位应掌握我国关于地铁工程施工安全方面的相关制度，制定完善的安全生产规章制度。第一，确保生产操作流程的规范化，明确协作单位的责任与义务。第二，完成施工安全技术交底工作，施工方案及安全措施进行有效交底，最终落实到班组，使方案和措施真正落地生根。第三，加大检查力度，采取定期检查和不定期抽查方式，按照“四不两直”要求进行监督检查，对发现的安全隐患按照“四定”原则予以整改落实。第四，把控参建协作单位的资质，确保协作单位有资质、有能力和有规模施工生产。第五，做好教育培训工作，教育培训应覆盖全员，教育培训内容应贴近生产，覆盖施工全过程。第六，采取安全保障措施，确保地铁工程施工安全。

5.3做好突发事件应对工作

在地铁站基坑施工过程中还会受到多种外界因素的影响，容易导致一些突发事件的出现，严重情况下还会导致安全事故的发生。为了做好施工突发事件的处理工作，需要施工企业制定第二方案，保障基坑开挖施工作业的顺利开展。比如在基坑开挖过程中，如果出现了土地变动或者坑底隆起的问题时，施工人员还要进行开挖顺序的改进跟调整，将筋垫层铺设到基坑坑底，随后通过砂包进行反压处理，为后续工程施工奠定基础。针对基坑开挖施工中的漏水问题，施工管理人员要在漏水现象发生的第一时间内进行漏水原因以及位置的明确，及时进行漏水口的修补及阻断处理，减少漏水对于基坑质量造成的影响。如果施工过程中出现了土地的位移问题，施工企业需要立即停止施工，随后对基坑周边土地强度进行检测，针对周边土地强度不足的问题，施工企业在必要情况下要进行回填作业，避免安全事故的发生。在完成了基坑施工后如果发现了底面裂缝的问题，施工企业可以利用灌浆填缝的方式进行底面裂缝的处理，避免地表水渗漏对于基坑开挖与支护工程的施工效果。突发事件是基坑开挖与支护施工中的常见问题，需要施工企业能够加强对该方面问题的重视力度，在施工现场预备好全套的应急设备，这样能够在突发事件出现的第一时间内及时进行处理，确保基坑环节的施工效果。

6结果讨论

地铁深基坑开挖与支护技术的应用，能有效提升深基坑施工的安全性与可靠性，确保施工的有效进行，有效避免安全事故的发生。这些年地铁深基坑安全问题一直是社会关注的问题，如何确保深基坑施工的安全进行成为国家及项目单位研究的重点。通过各项技术及安全风险管控措施的有效应用，能做好安全预警工作，确保施工的安全性，同时也能严格规范施工过程，控制施工细节，避免安全事故的发生。因此项目单位需加强施工管理，提升工作人员的安全意识，做好安全教育与培训，加强安全管理，让安全施工深入人心。

结语

综上所述，通过对地铁车站深基坑开挖施工要点进行全方位的分析，例如加强施工准备、土方开挖施工、土方开挖分区、支撑施工、监控量测等。同时，管理部门还需要制定完善的施工安全管理计划，对于施工过程中可能出现的问题进行提前预案，通过强化施工技术与施工管理，切实降低地铁站深基坑施工的安全风险，促进地铁项目建设的顺利开展。

参考文献

1. 罗海泉.深基坑支护施工技术在地铁车站工程中的应用分析[J].智能城市，2020，6（10）：229-230.

2. 秦宏昌.关于地铁深基坑开挖钢支撑施工技术应用研究[J].河南建材，2020（3）：27-29.

3. 李成龙.预应力拉锚施工技术在深基坑支护中的应用——以某装配式地铁车站深基坑支护为例[J].居舍，2019（11）：103-104.

[4]古存军.深厚软土地区地铁车站工程深基坑开挖施工监测控制技术研究[J].路基工程，2016（2）：124-128，133.

[5]王国文.建筑施工中深基坑支护的施工技术与管理分析[J].建材与装饰，2018（12）.