关于成都地铁深基坑施工安全的一些建议

徐铁汉

（中国水利水电第七工程局有限公司，610081）

关于成都地铁深基坑施工安全的一些建议

徐铁汉

（中国水利水电第七工程局有限公司，610081）

提出了成都地铁深基坑开挖控制施工安全的一些建议，意在对如何控制地铁深基坑开挖的风险提出建议,以期达到深基坑施工安全可控。

深基坑 围护结构 施工安全

成都地铁的深基坑工程一般有四种。（1）明挖车站深基坑。（2）盾构机始发井和吊出井。（3）地铁线路浅埋段。（4）通风井。地铁车站一般长160～240m，宽20m左右，开挖深度15～25m。深基础施工是重大、甚至是特别重大危险源。主要包括三个方面：（1）引起基坑周边建筑物沉降，倾斜，失稳垮坍。（2）深基坑坑壁坑底涌水涌砂，局部失稳坍滑；钢支撑和围护桩变形过大或局部失稳；继而导致周边建筑物变形相应增大。三个方面危险源产生的主要原因有：（1）降水井。（2）围护桩。（3）钢管支撑。

1. 成都地铁的工程地质概况

成都地层可分为两大类：（1）成都市区、城西和城南。地层特征为表层1－2米人工杂填土，第二层粉粘土的素土，层厚4－7m，第三层砂卵石，层厚数米至二十几米，第四层为泥岩。地铁车站和线路大多数在砂卵石层中穿行，少数在泥岩中。（2）城北和城东片区。地层特征是表层1－2m厚杂填或耕植土，第二层为岷江第二或第三级阶地，多数是Q2老粘土，层厚数米至十几米。第三层是泥岩。Q2和泥岩层中的上层滞水和裂隙水是膨胀岩土地层深基坑施工的主要危险源。

2. 水井

降水井是深基坑施工的第一道安全屏障。（1）降水不到位，可使基坑积水，引起坑底软化隆起（膨胀），涌砂流砂现象。（2）膨胀岩土吸水后增大围护桩荷载和变形。（3）抽水含砂率偏高，或是总砂量偏高则很有可能是抽取了砂层透镜体，将引起基坑周边地面不沉，建筑沉降或倾斜。

2.1 降水井设计与施工

成都地铁降水井造孔直径600mm，内径300mm，壁厚50mm。井管与孔壁之间100mm间隙充填滤料。降水井设计和施工的要点：（1）沿地层的竖向设计与施工；（2）井管外包结构及滤料设计。

一般将降水井的设计与施工外包给专业队伍。施工单位及监理单位应结合本工程地层情况和工程结构特点进行审核和调整。使降水井达到①可靠降低地下水位到最低施工作业面（坑底、井底）以下0.5m。②抽水含砂率尽可能低（一般要求＜0.2‰），单井抽水含砂量必须控制在一个合理范围。成都地铁1、2号线已打降水井数千眼。大多数降水效果良好，抽水含砂率基本达到要求，确保了深基坑井和人工挖孔桩的安全施工。

2.2 涌砂及流砂现象的产生及措施

砂土是无粘性土。人工挖孔桩及深基坑施工时，地下水位高于施工作业面时就将出现涌砂及流砂现象。涌砂流砂如同在软土或淤泥中施工一样，如果在施工面继续开挖，则较长时间出现挖走多少，补充多少。此状态机械挖掘困难且效率很低，而人工施工效率更低且十分危险。上述各种情况出现都应立即停工。一是让基坑作业面的水位上升至地下水位，砂及淤泥等不再流动（砂）；二是不再扩大未知的危险因素。一般采用的措施是在基坑内或外降水，待水位低于作业面以后再继续施工。车站深基坑内的集水坑降水，或是坑外降水井降水，必须确保只抽水，不抽砂或尽量少抽砂。

3. 深基坑开挖的安全保障——围护桩和钢管支撑

3.1 深基坑围护结构

车站深基坑围护桩以钢筋砼桩为主，桩径1200mm，@2000mm；两端头桩径1500mm，@1800mm，高强玻纤筋；C30砼。以旋挖钻机成孔为主，少数为人工挖孔桩。桩顶用钢筋砼连接成为冠梁，第一道钢支撑与冠梁连接，水平间距3.5～4.0m。随深基坑向下开挖，每5～6m架设一道钢围檩和相应的钢支撑。基坑两端设45°斜撑。围护桩一般都具有足够的强度和刚度。若没有钢管支撑，则近似一根悬臂桩，整个深基坑的稳定全靠“锚固端”；当沿深度每5～6m设置了钢管支撑之后，则和锚固端共同作用，构成了一个超静定结构。一般情况下，竖向钢管支撑都没有按设计要求及时架设，都是开挖到有足够空间、不影响机械开挖时才架设。在这些工况中，围护桩的锚固端都起着关键作用。

围护桩的设计都是将桩底置于基坑底以下3.5～5.0m，而不管锚固端地层情况。建议工程的各相关单位（设计、施工、监理）注意：

（1）当锚固端地层是密实砂卵层时，锚固长度3.5～5.0m是基本可行的；

（2）当锚固端地层是全风化及强风化泥岩时，则锚固作用很小。建议桩端应在中风化泥岩层1.5m以上。这种情况下若没有及时架设第二、三道的钢管支撑的话，基坑四壁围护桩的位移可能会是较大的。

3.3 各相关单位（设计、施工、监理……）应注意和应该采用的应对措施

（1）围护桩桩底不仅要在坑底以下3.5～5.0m，还要考虑桩端嵌入密实砂卵石层或中风化泥岩1.5m以上。施工单位应依据设计、地勘图纸，特别是钻孔时的实际地层状况报设计、监理调整后施工。

（2）及时架设各道钢管支撑。当开挖至各道钢撑以下0.5～1.0m时，可采用间隔1、2，甚至3根钢撑尽早架设，以能使小型挖掘机挖土为准。

（3）适时调整各道钢管支撑的预加力。钢管支撑的及时架设和预加力适时调整，不仅对膨胀岩土的深基坑的安全稳定起到了先期预防作用，还对基坑周边邻近建筑物的沉降变形和倾斜起到了先期预防作用。

（4）基坑两侧桩间土中可设置泄水管以引排上层滞水和裂隙水。

3.4 建议以围护桩水平位移调控钢管支撑预加力

围护桩水平位移偏大，将引起基坑周边地层（地面）沉降，周边建构筑物地基变形和上部结构倾斜。围护桩的桩端嵌入密实砂卵石地层或中风泥岩层以后，就形成了一个不完全锚固端的悬臂体系，同冠梁、钢质围檩连接以后，仍然还是一个不安全锚固端的悬臂体系。一般情况下，该体系可能承担桩后土压力和其它荷载。由于地铁深基坑均在城市，周边建筑物高、重，扩散和传输到桩上的荷载较大，围护桩主要产生水平位移将危及周边建筑物。现在施工工序一般是架设各道支撑以后，按设计施加预加力。当周边建筑物离基坑较近且高、重时，桩水平位移可控在3-6mm，其它情况可控在6～10mm。钢管支撑预加力最大加至3000～4000KN。

4. 结语

地铁车站深基坑一般设于市区交通干道下或在道路一侧处，在周边建筑密集、地下管线错综复杂的环境之中，所以基坑安全责任重大。本文通过深基坑施工中的一些建议，可以有效的控制深基坑的施工安全。

[1]建筑基坑支护技术规程 JGJ120-2012 中国建筑工业出版社，2012

TU714

B

1007-6344（2015）12-0347-01

徐铁汉、1977、 男、 满、 河北、、 本科 研究方向：安全质量管理单位及邮编：中国水利水电第七工程局有限公司 610081 工程师，单位所在地：四川省成都市解放路二段329号