市政地铁明挖车站深基坑支护施工安全防护技术

张玉

摘要：为控制深基坑支护施工竖向累计变化量、横向累计变化量，以某市政地铁明挖车站为例，对深基坑支护施工中的安全防护技术展开研究。根据工程实际情况，进行市政地铁明挖车站深基坑支护施工中的监控量测布置。根据深基坑的水文地质条件，对深基坑支护措施、施工技术参数进行合理选择。通过对开挖施工速度控制，对深基坑隧道排水、降水进行防护处理，完成安全防护技术的设计。实例应用结果表明：按照规范进行市政地铁明挖车站深基坑施工，可以有效控制施工中深基坑横向、纵向累计变形，有利于降低工程项目的施工风险。

关键词：降水防护；安全防护技术；支护施工；深基坑；明挖车站

0   引言

近年来，随着城市、交通、市政等领域的大规模建设，我国深基坑工程得到了快速发展。在深入市场研究中发现，基坑开挖深度已从原来的6m、8m发展到现在的10m甚至20m以上，与深基坑的设计与施工相关的技术已经取得了很多成功经验。但在施工过程中，由于各种原因的影响，基坑施工事故时有发生。这不仅危及基坑本身的安全性、稳定性，严重时还会对周边建筑物、道路、桥梁、管线等造成严重的危害[1]。

造成基坑事故的因素很多，既有地质条件的制约，也有一些是由于技术人员安全意识不强、质量观念较差、施工敷衍了事或偷工减料所导致。尽管基坑施工过程中会出现一些安全隐患，但通过在基坑勘察、设计和施工的整个过程中提前防护，大部分安全隐患还是可以避免的。

市政地铁工程属于地下结构，此类结构的施工与地面结构施工存在差异，前者在施工时存在着更高的事故风险，一旦处理不好，将会导致大面积的土体沉降，严重影响地面工人的生命安全[2]。有关文件指出， 5m以上的深基坑施工具有很大的风险，需组织专家对其进行安全评价，以便于为后续施工予以技术指导。

为规范深基坑施工，避免施工中发生安全事故，本文以某市政地铁明挖车站为例，对深基坑支护施工中的安全防护技术展开设计研究，旨在通过此次设计，为相关工程或类似工程现场作业予以帮助。

1   市政地铁明挖车站深基坑支护监控量测布置

1.1   监控量测布置的必要性

为实现对市政地铁明挖车站深基坑支护施工的安全防护，应根据工程实际情况，进行深基坑支护施工中的监控量测布置[3]。在基坑开挖和主体工程建设过程中，利用全站仪、水准仪和测斜仪等设备对施工过程、现场进行现场监控。

1.2   监测量测布置要点

在采集到足够多的资料后，应及时将测量资料制成散点图，并依据散点图的形态，选取适当的函数，对测量资料进行回归处理，得到时间状态曲线[4]。根据回归曲线，可以对这一测量点可能发生的最大位移或应力值进行预测。对监测测量信息进行及时反馈，利用信息反馈，从而保证基坑施工的科学性和安全性。

为确保施工过程中的结构稳定和安全，结合基坑工程地形地质条件、防护类型、施工方法等特点，确定在监测项目基坑每一开挖段（10～20m），设1组边坡土体水平位移、边坡土体地表沉降和边坡体竖向位移的监测点[5]。在基坑底板凸起处布设一组观测断面，每断面布设3个监测点，以实现在施工中地表的及时观测。

2    深基坑支护方案选择与开挖施工速度控制

2.1   支护方案选择

在上述内容的基础上，应进行深基坑支护措施的合理选择。在此过程中，根据深基坑的水文地质条件，设置如表1所示的深基坑支护方案。

支护过程中，为保证支护结构的稳定性，应在完成基础支撑方案的设计后，按照下述公式，计算钢支撑的最小配筋率[6]。

公式（1）中：δ表示鋼支撑的最小配筋率；Amin表示第二道钢支撑的最小截面面积；A表示桩基础截面面积。以此为依据，进行深基坑支护参数的设计，通过此种方式，确保深基坑支护施工可以达到预期。

2.2   开挖施工速度控制

基坑开挖速度直接影响工程的稳定性，基坑开挖要遵循“分层分段、随挖随支护”的原则，根据设计图纸和专项施工方案，对基坑开挖层厚和布距开挖一段、支护一段，以此种方式，严格控制开挖速度。

同时还应结合实际监测资料，适时地调节开挖速率，一旦发生预警情况，应立即停止开挖，并对其成因进行分析。必要时应采取合理有效的防护措施后，才能继续施工，以保证基坑开挖支护的安全稳定。

3   深基坑隧道排水、降水防护处理

在市政地铁明挖车站深基坑开挖施工时，应特别关注地铁隧道中地下水源和地表水两个方面对深基坑施工的影响。

地下水是明挖隧道深基坑施工安全的重要因素之一。地下水位较高，在采取降雨措施之前、开挖过程中，很可能会造成基坑突涌塌方雨水、工业用水和居民用水等地表水进入基坑，从而对基坑周边土体造成地表水侵蚀，破坏基坑围护体结构的稳定性，从而引发安全事故[7]。

为解决此方面问题，应在基坑开挖之前，对基坑周边的土地进行硬化处理，并按照特殊的施工计划，对地面的排水系统进行完善。一般在工程项目施工30天之前，根据基坑的开挖状况，在地面上布设井点。同时，在地面上设置一个纵向和横向的临时排水系统，用收集的水井将基坑内的明水抽出来，以防地下水对基坑的开挖造成影响。

4   实例应用效果分析

为实现对提出的安全防护技术在地铁明挖车站深基坑支护施工中应用效果的检验，本文以某地区大型市政地铁工程项目为例，对深基坑支护施工中的安全防护技术展开研究。

4.1   工程概况

施工前，对此工程项目的施工基本情况进行分析，具体内容如表2所示。

工程項目所在地的土体以杂填土、素填土为主，部分土层中含有坡积粉质黏土、残积砂质粘性土，在对此工程项目进行地质勘查时发现，项目所在地的局部土层中含有强风化花岗岩）、全风化花岗岩，区域的地势整体存在一定的起伏，地铁车站两侧的房屋、道路、居民分布较为密集。

4.2   施工难点分析

为排除施工中相关因素的影响，规范深基坑支护施工，避免安全事故的发生，应在施工前，对深基坑在开挖过程中容易出现的难点、问题进行集中分析。

此工程项目施工中的基础数据比较难掌握，一些特殊地区的土层环境数据收集不够理想，例如，在土层成像中，不同地质对波速的要求不同，波速波动范围也相对较大，如果没有充足的经验，会对后期土层成像质量产生很大的影响。同时项目所在地的地质环境较为复杂，该工程地处滨海，总体地质、土层差别较大，如施工行为未按照规范实施，会导致施工难以取得预期效果。

工程项目所在地的地面环境也较为复杂，工程周边建筑众多，工程周边高层建筑在一定程度上占据了该工程的地下建筑空间，地面建设环境复杂，地下空间极度受限，十分容易对深基坑工程的施工造成影响。

此外，由于本文研究的工程项目基坑最大开挖深度为20m，狭窄的操作空间，对大型起起重机及大型挖掘机等设备的使用产生了一定限制，这也对地下结构施工质量和效率造成了很大的负面影响。

4.3   安全防护效果检验

为解决上述问题，使用本文设计的方法，对工程项目的施工过程进行安全防护处理。在此过程中，先进行市政地铁明挖车站深基坑支护施工中的监控量测布置，再进行深基坑支护措施的合理选择与开挖施工速度控制，最后，通过对深基坑隧道的排水、降水防护处理，完成本文方法在此工程项目中的应用。

将安全防护后地铁明挖车站深基坑支护施工竖向累计变化量与横向累计变化量，作为检验安全防护效果的关键指标，明确地铁明挖车站深基坑支护施工竖向累计变化量允许值为18mm，横向累计变化量允许值为20mm。以此为依据，进行安全防护施工效果的检验。

在安全防护后地铁明挖车站深基坑支护施工累计变形值稳定不变的前提下，进行实验结果的统计，得到如图1与图2所示的结果。

从图1与图2所示的监测结果可以看出，安全防护后地铁明挖车站深基坑支护施工竖向累计变化量＜18mm，横向累计变化量＜20mm。

由此可见，本文此次设计的方法，在深基坑支护施工安全防护中应用效果良好，按照规范进行市政地铁明挖车站深基坑施工，可以有效控制施工中深基坑横向、纵向累计变形，以此种方式，降低工程项目的施工风险。

5   结束语

深基坑的开挖作业，势必会对其周边建筑、地表等造成一定的干扰，如果技术人员对安全保护措施不够重视，便十分容易造成安全事故，从而给项目工程建设造成不必要的损失。为了提高明挖深基坑工程的质量，提高深基坑现场作业人员、技术人员的人身安全，全面提升施工方、工程承包方的经济层面效益，有必要对其进行全面的安全防护。

为落实此方面工作，本文以某市政地铁明挖车站为例，通过支护施工中的监控量测布置、支护措施的合理选择与开挖施工速度控制、深基坑隧道排水降水防护处理，对深基坑支护施工中的安全防护技术展开设计研究。完成施工后，对该方法的施工效果进行检验，检验后结果证明本文此次设计的方法，可以有效控制施工中深基坑横向、纵向累计变形，实现对工程项目施工的安全防护。

参考文献

[1] 戴芳盛.高速公路机电工程通信系统技术应用[J].运输经理世界，2022（25）：146-148.

[2] 许正鹏.高速公路机电工程通信系统技术应用分析[J].中国高新科技，2022（8）：102-103.

[3] 廖宏斌，张海泉.交通运输管理中的高速公路机电系统通信技术应用研究[J].中国新通信，2021，23（17）：15-16.

[4] 刘翔.高速公路机电工程通信系统技术的相关研究[J].现代工业经济和信息化，2021，11（1）：88-89.

[5] 宋静静.解析高速公路机电工程通信系统技术及应用[J].河南科技，2019（7）：118-119.

[6] 杨晖.高速公路机电工程通信系统的发展及其新技术应用研究[J].江西建材，2017（16）：156.