地铁车站安全环保文明施工技术

周 波

(中铁上海工程局，上海 200436)

1 概述

随着社会发展水平的提高，城市地铁车站的安全、环保、文明施工越来越受到行业内外的高度重视。越来越多的地铁项目采用PPP等投资模式建设，投资项目的安全环保文明施工会直接影响资金回收。

优秀的施工技术能够将进度、成本、质量和安全、环保、文明施工有机结合起来。本文总结了这些优秀的技术，分析了多方面综合贡献，特别说明了信息技术的应用，并讨论了未来的研究方向。

2 精细管理，节约资源

工地大门的设计——项目经理部的伸缩门与施工现场的铁扇门可以连在一起，将门卫房设置在两门中间(见图1)。这样一个门卫就可以同时看管两扇大门，节约人力成本。两扇门组合在一起，工地入口显得开阔。大门上方不建议设门头，方便各种工程车辆出入。

施工便道的设计——工地大门入口路段，施工车辆出入频繁，

一旦被压坏后，很难封路维修，因此铺设直径12 mm间距200 mm钢筋网、上筑30 cm厚的C30混凝土；场地内主便道划分为人行道、小车道、重车道，人行道和小车道为20 cm厚C20素混凝土路面，重车铺设直径12 mm间距300 mm钢筋网、上筑20 cm厚的C20混凝土。在围护结构施工期间，可将后期车站结构施工所需使用的钢板铺在车站待开挖面上，做临时路面使用，避免了先浇筑混凝土路面后期开挖还要破除。

现场物资堆码，可利用上一项目施工中切除的格构柱制成码架。材料堆场推荐使用伸缩式防雨棚，进/出料、晴天时将其收起，雨天展开。地铁项目渣土多，场地冲洗耗水量大，如工地附近有河道，可设置泵站，抽取河水用于场地冲洗。经测算，自来水每吨约5元，抽水电费每吨不到1元，经济效益良好。

3 绿色施工，循环经济

预制拼装结构不但能够提高临时设施的建设速度，还能在下个项目重复使用，形成综合效益。

施工围挡推荐采用方钢立柱+加气混凝土预制板组合。地铁车站施工场地改移频繁，组合式拼装围挡可供拆卸并多次使用。方钢立柱强度和刚度高，能承受小型车辆的撞击；加气混凝土预制板重量轻，便于拼装，万一倾倒也不会重伤行人。

施工便道旁的排水沟和沉淀池同理采用预制混凝土板拼装，可以随后期多次的道路翻交和场地改迁而重复使用。

钢垫箱(钢道板)在临时设施中用途广泛。采用两面钢板焊夹三根型钢制作，形成长4 m宽1 m厚0.2 m钢箱。可垫起变电箱、仓库，防止积水侵入；亦可作临时栈桥的桥面板；还可插在H型钢立柱之间，用来拼装集土坑的挡土墙(见图2)。

4 安全施工，重在一线

应用全球眼技术，可对地铁车站进行全覆盖的视频监控。车站每隔30 m～50 m设一座综合灯架，兼具照明、大视角监控和广播功能，后台管理人员在监控中发现违章作业，即可通过相应位置的灯架广播进行制止。

推荐设置安全体验馆，兼具安全帽冲撞体验、洞口坠落体验、触电体验和急救培训体验等多重功能。安全讲评台要在每日上工前，抽取一名工人，让其上台谈谈本人对安全生产的认识、自己工作中出现过的教训、今天工作要注意的安全事项，效果好于管理人员单纯说教。

基坑临边护栏要设计在车站主体结构龙门吊的内侧，避免龙门吊驾驶员需翻越护栏才能爬上驾驶室。基坑临边挡水墙要高于地面40 cm，防止雨水灌入基坑，淹没盾构设备。

应每隔100 m设置一个消防水头，并在旁边再设一个小管出水龙头，供日常冲洗取水，避免工人从消防水龙头取水，既浪费水也容易损坏消防龙头。至少设置一个微型消防站，内配铁锹、黄沙和各类灭火器。吸烟房做成移动式的，便于随施工进度调整位置。

要重视五小设施，机械防护罩、电箱防护罩、砂轮切割机火星罩等，都按固定形式加工生产(见图3)，三级电箱由总承包单位统一采购，不但能保护人员和设备，还能提升工地形象。

5 环保全覆盖，文明无死角

施工场地内的环境监测器，可监测空气污染与噪声的实时数据并提前预警，提醒采取措施。通过在施工围挡上安装喷雾设备，能有效减少雾霾。工地大门处必须配备洗车台，配合设计拦车挡杆，车辆冲洗完毕后方能放行。

钢筋截断噪声较大，须安排在白天，并提前加工好夜间施工所需的钢筋。场地内宜规划专门的杂料堆场，并设置围挡，保持施工区域整洁有序。

全封闭施工是用轻型钢结构罩棚将整个车站封闭(见图4)，噪声、强光、粉尘被隔绝在罩棚内。在棚顶吊设喷雾设备降温除霾。经实测，在棚外40 ℃的气温下，棚内气温在30 ℃左右，工地周边噪声可由原先的约90 dB下降到40 dB左右。

6 应用信息技术降低基坑开挖风险

基坑开挖是地铁车站施工的最大风险所在，而突涌是基坑开挖的最大风险之一。在本案中，BIM技术被应用于构建数字化地质模型、设计降水方案和推演降水效果，并成功优化了原降水设计方案，保证了基坑开挖的安全。

某地铁车站标准段基坑开挖深度约18.7 m～20.7 m。勘察成果表明车站大部分区域受古河道切割(见图5)，基坑深层含水层分布不均，⑤3层粉质粘土夹粉土、⑤3t层砂质粉土透镜体、⑤4层粉质粘土分布破碎不连续，正常土层沉积区域深部分布有⑦1-1层粘质粉土(夹薄层粘性土)含水层。水文地质条件极为复杂。

⑤3t层砂质粉土为微承压含水层，分布不均，层顶埋深27.3 m～35.2 m，厚度5 m～11 m，距离坑底最近距离约6 m，对基坑开挖具有突涌风险，需对该层进行减压降水处理。

车站南北两侧、东西两侧土层分布均不同，不同勘探点位得出的地质分层结果差异很大。对于需要了解土层空间位置的降水设计人员，通过传统方法反复比对地质剖面图，从复杂的勘查数据中推测土层分布、并准确设计降压井的位置和深度是十分繁琐和困难的。

针对这一问题，本案应用BIM技术，利用地质勘查单位提供的数据，对不同勘探点位之间的土层分布进行线性插值，从而得到了一个完整的土层三维BIM模型(见图6)。

将原设计的降水井构建于BIM模型中，能直观验证降水井的作用部位是否在目标土层中。研究发现，⑤3t微承压水层在基坑北侧分布较薄，在南侧较厚。而原设计用于该层降压的S5号井，被布置在北侧某土层较薄处，滤水管穿透了⑤3t层(见图7)，降压效果可能有限。据此建议调整了S5井位置，将其改迁至基坑南侧⑤3t层分布较厚处，并在BIM土层模型中设计了新S5井滤水管深度，确保其在⑤3t层内。

为验证设计变更效果，将BIM土层三维模型和降压井导入地下水流模拟软件Visual MODFLOW中，分别对变更前后的降压效果进行了数值模拟。结果显示，当S5井在原设计位置时，周边的⑤3t微承压水降深为2.9 m；优化设计将S5井向改迁至基坑南侧，周边的⑤3t微承压水降深提高为8.9 m。抗突涌验算该区域的微承压水需要降深8.4 m。经此变更后，在后期该车站实际的土方开挖施工中，基坑降水效果良好，无突涌险情。

7 结语

地铁建设的安全、环保、文明施工，应当和施工生产的实际需求与节约创效结合起来。通过对传统工艺技术的改造、集成和再创新，以及新型材料设备和现代信息技术的成功应用，开发、提炼、总结了一系列具有实践意义的安全环保文明施工技术，为类似工程提供了借鉴。