明挖法深基坑地铁车站安全风险分析及控制

林锦贤

（中国交通建设股份有限公司总承包经营分公司）

1 工程概况

火炬园站为厦门市地铁1 号线与3 号线换乘站，位于厦门市湖里区嘉禾路与湖里大道、火炬路交叉口。3号线部分主体为地下三层15m 宽岛式车站，长274m、宽度25.9m，基坑深度约27m，基坑开挖采用明挖顺作法施工，局部采用盖挖顺作法施工，围护结构为排桩+内支撑+锁脚锚索结合岩石锚杆的支撑体系，排桩之间采用三重管旋喷桩+深孔注浆止水+坑内降水。

车站围挡紧邻车道及砖混、框架建构筑物，基坑东侧有11kv 架空电力线、埋地DN800 给水管、市政雨污水管等，基坑西侧有DN500 燃气管、DN1200 给水管、通讯光缆和雨污水管等，横跨基坑南端有架空110kV 电力线。

2 施工阶段划分

受周边环境影响，火炬园站交通疏解期数较多，实际分11 次交通导改，过程中各施工阶段存在平行施工，为便于风险分析和归类，按照车站分部分项工程划分，和各阶段施工的主要任务差别，可将火炬园站施工划分为如下5 个阶段：

⑴交通疏解阶段：交通疏解阶段的核心任务是通过管线迁改、拆除既有市政设施和新建临时替代道路，实现占用原有道路实施围挡，形成施工场地。

⑵桩基施工阶段：本阶段的主要任务是通过冲孔桩机、旋挖钻成桩后施工冠梁和基坑首道内支撑，形成基坑支护体系，打设降水井，建设基坑周边截排水设施，为基坑开挖创造条件。

⑶基坑开挖阶段：采用机械开挖、爆破开挖的方式将土石方从基坑开挖至地表并运输出场，逐段分层对称开挖，随挖随撑，直至开挖到基底；火炬园站基坑以石方爆破开挖为主，土石方开挖总量约17 万m3，其中石方占总量的80%，约13.6 万m3。

⑷结构施工阶段：从基底向上顺做车站框架结构，逐层搭设满堂支架浇筑梁板结构，逐层拆除基坑内支撑，直至车站封项。

⑸恢复道路阶段：车站主体结构完成后应及时回填恢复道路，因主体施工时或将部分管线迁改到附属结构范围，在回填车站之前需按图回迁管线至车站项板覆土内。

3 各施工阶段主要风险及控制措施

3.1 交通疏解

3.1.1 施工风险分析

从交通疏解的工作内容、施工方法、施工设备、环境特点分析，本阶段工程自身风险小，主要风险在于外部因素：地下管线不明或保护不当导致的管线损坏风险，场地封闭不严、坑洞槽防护不足、警示不足、道路障碍物等导致外界行人、车辆的第三方损害。

3.1.2 风险控制措施

⑴收集、熟悉管线现状及迁改图纸，对重要管线如给水管、燃气管、光缆等建立清单，逐一与现场实际进行核实，掌握管线的实际类型、材质、埋设及走向，对管线现状图进行修正，确保图物相符。

⑵收集管线产权单位信息，对给水、燃气管周边动土开挖需办理管线咨询手续，邀请产权单位到现场进行交底，此项工作主要目的是与产权单位建立应急联动机制，以便应急响应时能准确找到临近阀门，关闭自来水及燃气，防止事态扩大。

⑶施工前人工探挖。对需要进行土石方开挖的区域先期进行人工探挖，探挖深度应大于所需开挖深度0.5m，对探明管线设置三角旗标识管线位置及走向。

⑷对土石方开挖设备操作手、工人进行有效交底，开挖过程旁站监控。

3.2 桩基施工

3.2.1 施工风险分析

车站围护桩常用成桩工法有：冲孔灌注桩、旋挖桩，及人工挖孔桩，其中人孔挖孔桩宜用于地下水位低、桩深小于15m 的黏土和岩石地质。桩基施工阶段管线损坏风险较大，风险的控制方法与“3.1 交通疏解”类似，区别在与探挖深度要求不少于3m；施工本身风险方面，冲孔桩风险小，旋挖桩自身风险主要是倾倒风险，人工挖孔桩自身风险主要是爆破飞石、高处坠落、中毒、窒息等。

3.2.2 风险控制措施

⑴旋挖桩机倾倒风险控制。根据场地条件，若场地为原市政道路等比较坚实的地基，则可以直接开挖围护桩导槽，旋挖机左右履带就位在导槽两侧施工，过程中注意观察地面情况，遇机位地面开裂、下沉，可铺设钢板进行地基加强。若场地为软土或回填地基，则应考虑表层土换填压实，浇筑一定厚度的混凝土形成围护桩导槽和旋挖机位[1]。

⑵人工挖孔桩风险控制。人工挖孔桩属于危险性较大工程，须编制专项安全施工方案，组织专家论证；若挖孔桩需要进行爆破，应提前制作覆盖钢筋笼，笼内装沙袋覆盖孔口，起爆前需抽排桩底积水，防范飞石。无论土质和岩石，挖孔桩均应隔孔开挖，具体隔几孔视地质条件确定，一般土质隔1 孔，需爆破的岩石孔桩隔2 孔，逐层开挖并施做护壁，开挖到底后及时浇筑桩身混凝土。

厦门地区挖孔桩内基本无有害气体，主要需监测孔桩内含氧量，作业前可用毒害气体检测仪对孔内气体进行检测，发现异常先通风处理，孔内空气正常后再入孔作业，开挖深度4m 以内一般不需要强制通风，深度超过5m 时可采用空压机风管送风；另外，为保持气体流动，孔口覆盖宜采用钢筋网片，不宜使用竹胶板、模板等全封闭的盖板。

3.3 基坑开挖

3.3.1 施工风险分析

基坑开挖是地铁车站施工过程中重大风险最多的阶段，在项目实施过程中统计的39 次风险事件，发生在基坑开挖阶段的风险事件有15 次，占比38.5%，主要有：基坑变形、涌泥涌水、交叉作业和岩石基坑爆破飞石等风险，特别是对需要频繁爆破的岩石基坑，爆破飞石的风险十分显著，出现飞石风险事件共计4 次，占基坑开挖阶段全部风险事件的26.7%。

3.3.2 风险控制措施

⑴深基坑开挖属于危险性较大工程，需要编制专项安全施工方案并组织专家论证。

⑵遵循“分段分层、先撑后挖、随挖随支”的开挖原则，按方案既定原则开挖是避免基坑围护结构变形、支撑轴力报警和防范基坑坍塌的关键。

⑶重视监控量测，每天对围护桩水平、竖向位移进行监测对比，现场要储备一定量的钢支撑类应急材料，随时做好架设支撑和加强支撑的准备。

⑷设置有效的坑外、坑内降水井，确保基坑地下水位处于开挖面以下，开挖到底后及时验槽并浇筑封底混凝土，开挖工程在现场储备堵漏材料，应对桩间涌泥涌水险情。

⑸开挖作业面与结构施工边界需保持足够安全距离，特别是石方基坑，必须考虑防止石块向结构作业面滚落的措施[2]。

⑹明挖石方基坑爆破，需将防范飞石作为关键事项，控制合理装药量，明确覆盖量化要求，建立检查、验收、签字制度，确保每次覆盖达标；特别是临空面差或首层掏槽爆破，极易发生飞石，应考虑加盖铁板。

3.4 结构施工

3.4.1 施工风险分析

车站主体结构施工阶段存在大量起重吊装、高处作业、电焊作业等，作业场地狭窄、视线不良、上下交叉、材料机具多，是发生轻伤事故可能性最大的阶段；另外随车站结构施工需逐层拆除支撑，若混凝土板龄期不够过早拆除支撑，也易引起车站维护结构变形和上层支撑轴力报警。

3.4.2 风险控制措施

⑴起重吊装需设置基坑内、地表两名指挥，持对讲机与吊机操作手进行有效信息传递，避免视线不良造成吊物碰撞支撑或人员。

⑵钢筋、管架、模板等长大物件吊装，需拉设溜绳，选取合适堆放位置，支架上堆放材料数量应进行控制，不得集中堆放造成具备荷载过大，基坑内指挥人员需做好坑内工人警示，避免工人在吊物下方行走或作业。

⑶吊装气瓶、扣件、螺杆等散件必须采用吊斗吊装。

⑷侧墙模板临边、钢筋绑扎临时作业平台外侧、结构分段临边等均需通报设置防护栏杆，挂设密目安全网，搭设作业平台、支架人员需穿戴比系挂安全带。

⑸流水施工相邻两层结构施工时，不得在上一层结构临边堆放易坠材料，两层结构作业工人应避免同时在交界处施工形成上下交叉作业[3]。

⑹车站结构施工作业面材料、机具应有序摆放，及时清除防水板薄膜、木渣、编织袋等易燃垃圾，保持通道通畅，保持环境有序是避免伤害事故和火灾的有效途径。

⑺电焊、气割作业区需清理周边及施焊下方可燃、易燃物，临近防水板动火应先对防水板采取隔离防护措施，动火作业区域配备灭火器或消防水，避免火灾。

3.5 恢复道路

3.5.1 施工风险分析

道路恢复施工工艺简单，但此阶段易出现麻痹大意、思想松懈，在施工中出现机械伤害、或工地电缆、水管等管线损坏。

3.5.2 风险控制措施

⑴做好道路恢复施工计划，和人员培训交底，从思想上重视收尾施工安全。

⑵对场内施工水电管线进行清理，有富余长度的管线尽可能移至施工范围以外。

⑶涉及不能移动管线、回迁管线的位置，需要做好标示，对设备作业人员进行管线交底。

4 结束语

基于厦门市轨道交通3 号线火炬园站主体施工，对地铁车站施工过程进行阶段划分，并分析各阶段主要安全风险，当实际过程中，因为交通疏解分期、车站分段施工及启动附属结构施工等因素，各个施工阶段并非独立存在，存在大量平行施工，故各阶段安全风险实际是同时存在，需要给予全面的关注和防范；同时，工程风险随周边环境、地质条件、天气变化、周边管线、工法选择、使用设备等不同也会有差别，风险分析需随工程变化动态辨识，实事求是，找出关键环节和主要风险，实施针对性的控制。