地铁明挖基坑施工安全风险及解决措施

唐峰

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，湖北武汉 430000）

0 引言

地铁具有速度快、占地面积小、资源利用率高等特征，但由于地铁建设环境的复杂性，施工中存在的问题有所增加。目前国内地铁车站大多设置在交通繁华与人流量密集的区域，多数采用地下站。由于场地限制，基本不具备大开挖条件，须设置围护体系。在地铁车站设计与施工中，基坑安全是保证地铁车站的建设安全、快速、优质完成的必要条件。因此，在地铁施工中，加强基坑施工安全管理对于地铁施工至关重要。本文结合工程案例，主要探讨地铁基于明挖基坑施工法的安全风险分析及管理措施。

1 地铁明挖基坑施工特点

（1）施工操作便捷性高，相比逆作法、台阶法等作业方法，明挖法在开挖时沿着由上至下的顺序，在结构施工时按照由下至上的顺序，施工便捷度较高，施工过程相对简单。

（2）施工工期较短，因为施工过程便捷度较高，所以消耗的时间成本较低，可起到缩短施工工期的作用。

（3）结构受力情况良好，明挖法所提供的作业面数量和作业面面积相对丰富，搭配支护结构的应用，能够营造稳定的作业环境，从而提高结构受力情况的稳定性。

（4）所需的作业场地较大，对于已初具规模的城市，为确保明挖法的正常应用，需阻断既有道路交通，且明挖法会对既有道路带来较大破坏，后期道路恢复、管线调整又会增加一些时间成本的支出，从而影响城市交通的正常运行。

2 地铁明挖基坑施工方法

现阶段，在地铁工程开挖过程中，经常使用到的明挖方法有悬臂支护法开挖法、放坡开挖法和围护结构加支撑明挖法。相比前两种明挖方法，第三种明挖方法具备施工便捷度高、施工效果好等优点，适用于基坑开挖深度较大的地铁车站。地铁施工中，所需开挖的基坑深度较大，那么开挖过程中土体的侧压力也会较大，此时为避免基坑出现塌陷的情况，需选择恰当的支护方法，在合适的位置进行支护结构的设置。在实际应用过程中，施工人员对支撑结构的强度、结构间距、分布层数等内容进行细致分析，结合相应算法得到准确的力学计算结果，以此为基础进行开挖工作。

3 工程概述

某市地铁换乘站中，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，如图1 所示。

图1 地铁施工现场

4 地铁明挖基坑施工安全风险分析

4.1 桩基施工风险分析

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。

4.2 基坑开挖风险分析

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%。

4.3 结构施工风险分析

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。

5 加强地铁明挖基坑施工安全风险及控制措施

5.1 桩基施工风险控制措施

（1）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。

（2）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。

5.2 基坑开挖安全风险控制措施

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

5.3 结构施工安全风险控制措施

（1）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。

（2）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。

（3）吊装气瓶、扣件、螺杆等散件必须采用吊斗吊装。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

（7）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。

6 结语

综上所述，地铁作为城市交通工具之一，在应用过程中，具备行驶安全性强、载客能力高、运行速度快等应用优势。在地铁实际施工过程中，加强明挖基坑施工安全管理，能够促进地铁结构的安全与稳定，延长地铁工程的使用寿命。