南京地铁二号线基坑工程施工风险分析与控制

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作为人口和生产活动聚集的中心,城市在国民经济和社会发展中占据着极为重要的位置。但随着国民经济的飞速发展,城市化水平不断提高,城市被人口饱和、交通堵塞、建筑空间拥挤、绿化面积匮乏、环境污染加剧等问题所严重困扰,而交通堵塞和拥挤是最为突出和普遍的问题。城市化引起的人口规模增加与城市基础设施建设相对落后之间的矛盾日益突出,开发利用城市地下空间,建设城市轨道交通,成为解决此类矛盾的主要途径之一,而地铁也越来越成为城市交通建设中的一个重点。由于地铁建设工程穿越的地质、水文的复杂因素,在施工过程中经常发生工程事故,轻则影响施工进度,重则损坏施工机械甚至伤害人员。因此开展地铁建设风险分析评估并采取保护措施具有十分重要的意义。本文主要针对南京地铁二号线的工程实际进行风险的分析和控制。1 工程概述南京地铁二号线一期工程西起汪家村站,东至马群站,线路走向为河西大街—江东中路—水西门大街—汉中门大街—汉中路—上海路—中山东路—宁杭公路,全长约25. 15 km(其中地下线长约20. 38 km,高架线长约4. 77 km),共设车站19座,在油坊桥设停车场1座。南京地铁二号线一期工程自西向东所经地段的地形、地貌及地质特征,可以沿线划分为四个地形地貌单元:1)河西大街—汉中门为长江江漫滩地貌单元,地势平坦,覆盖层的绝对标高为7 m~9 m。2)汉中门—金鹰国际商城为五台山南侧岗地地貌单元,地势略有起伏,绝对标高10 m~15 m,五台山标高35 m~40 m。3)金鹰国际商城—明故宫为秦淮河古河道地貌单元,古河道呈近南北向延伸,在大行宫一带与地铁二号线垂直相交,东西宽3 300多米,地势平坦,标高8 m~12 m。4)明故宫—马群为紫金山南侧丘陵~岗地地貌单元。地面起伏较大,标高10 m~45 m;紫金山绝对标高为448. 9 m。工程各车站基坑施工方法均采用明挖顺筑法。根据各车站所在区域工程地质与水文地质条件、基坑开挖深度以及周边环境情况,采取了不同的基坑支护结构形式,如地下连续墙、SMW工法、钻孔灌注桩+三轴深层搅拌桩、钻孔咬合桩、人工挖孔灌注桩+内支撑以及成孔土钉墙等形式。2 地铁车站基坑工程风险控制和应急措施南京地铁二号线工程建设中,因地铁建设施工造成的道路下沉开裂,影响正常交通,地下管线(给排水管道、煤气管道、通信管等)严重变形,周围建筑物沉降或倾斜,基坑滑坡等现象时有发生,造成了很大的经济损失,影响周围居民正常生活,造成了较大的经济损失和广泛的社会影响,二号线工程沿线基坑工程风险的控制和应急措施主要有以下几方面。2.1 深基坑开挖安全控制针对基坑开挖风险的产生因素,在施工过程中要严格按照操作规程进行施工作业,优化基坑降排水方案设计,最大限度减少降排水引起地表变形沉降,基坑开挖控制放坡坡度,按照先撑后挖的原则进行基坑开挖,及时架设钢支撑,控制钢支撑架设质量,在基坑周边及基坑底部进行加固,及时浇垫层混凝土;快速施工底板,浇筑底板混凝土,及时对基坑进行封闭,尽量减少暴露时间,加强基坑降水,建立汛期的应急预案,调查疏通周围的排水设施,并及时将侵入基坑内的雨水排出基坑,及时对围护结构渗漏水位置进行注浆堵漏,基坑开挖时进行严格监测,发现问题及时处理,加强基坑内作业人员的教育与培训,特种作业人员持证上岗。确保做到以上预控措施来保证基坑开挖安全。2.2 基坑围护结构止水帷幕安全控制基坑围护结构止水帷幕的施工质量直接关系到围护结构的稳定性问题。施工期间应对现场围护结构施工的竣工资料进行分析,对施工质量有瑕疵的或未达到设计要求的,可采取措施进行超前补强,在围护结构外侧可能存在施工质量问题或渗水处,布设适当的控制性降水井,采用桩锚体系支护时要充分发挥锚杆的抗力作用,增强支护结构的稳定性,必要时进行现场试验,确定包括水泥掺入量在内的围护结构施工的控制技术指标,爆破施工控制爆破力度、爆破量,加强覆盖,尽量减少施工振动影响,并且在施工时密切监测地质情况,必要时采取加固措施。2.3 基坑内支撑体系安全控制支撑体系设计应复核围护结构与支撑体系的整体稳定性,且构件应满足强度、承载力与变形要求,按照要求确定支护桩嵌固深度的设计,确定立柱设计,必要时增设立柱,确保支撑体系的平面稳定性,遵守先撑后挖的原则,及时架设钢支撑,斜角支撑范围内应加强端部约束,合理控制土方开挖的范围和坑内纵坡,协调好对撑与角支撑架设的先后顺序,并增加基坑开挖面上至少两层内支撑的预应力施加水平,增强车站基坑局部钢管内支撑端部的构造约束和提高并动态调整其预应力施加水平。在整个施工期间严格制定施工组织措施,细化应急预案,且应确保钢管内支撑设置在土方开挖期间的有效性、及时性及整体稳定性,在严格的监测措施控制下,动态调整施工组织设计。2.4 地下水处理对基坑安全影响控制应根据车站基坑的水文地质条件和基坑支护结构的特点,针对性地布设基坑内的疏干井、控制性减压降水井和坑外回灌(控制性抽水)井,确保坑外地下水位变化的相对稳定,严格按照经过专家论证的基坑开挖方案进行降水施工,严格制定确保各种属性井正常运营的措施,动态地调整井位的布设和井的属性,增强对围护结构的施工质量检查,增做补强措施。车站侧墙和底板防水层施工做到连续整体封闭性。对车站接口等特殊部位防水加强处理,处理好所有混凝土结构的施工缝、变形缝、诱导缝、穿墙管、预留洞等防水,在基坑内土方开挖过程中,出现支护桩墙渗水情况时,可根据出水的浑浊度、环境保护等,采取堵排结合的办法控制。对地下水位和周边建筑物进行监测,并根据对车站基坑支护结构、周边房屋及道路动态监测结果,调整降水方式,避免对坑外软土地基产生附加沉降,发现问题及时处理。2.5 基坑开挖对周围建筑物的影响控制基坑开挖过程中确保土体开挖坡度,且随时测量开挖面标高,接近基底土体采用人工开挖,确保不超挖,及时进行回灌注浆,尽量减少地面沉降,动态地调整降水井的布设、井的属性及降水量,加强对周围建筑物本身结构及周边环境监测,发现问题及时处理上报。2.6 基坑开挖对地下管线的影响控制基坑开挖之前对影响范围内管线位置、埋深、类型进行调查,确保没有管线资料被遗漏。要对管线进行走向探测,并将探测结果与管线图校核,从而确定管线的真实走向。了解管线使用年限、现实状况等性能、承受荷载以及允许变形情况。在基坑开挖前,考虑到对管线的保护;基坑开挖时管线上部的土方,采用人工开挖。管线按要求处理好后,才开始进行管线下部的土方开挖。管线边和下部的土方开挖仍采用人工开挖。对漏水或破损的地下管道,按照规范和有关部门的要求进行修理。修理完并经检查合格后再进行下道工序作业;对于施工中遇到的刚性管线,采用支托悬吊法保护。对于施工中遇到的软性管线,在施工期间临时悬吊在围护结构钢支撑上加以保护。发现管线现状与交底内容不符或出现直接危及管线安全等异常情况时,立即通知监理、业主和有关管线单位到场研究,商议补救措施;对管线实施监控,尤其是受影响的纵向管线必须加强监控量测,施工过程中严密监测,提高管线安全性。针对重要管线,提前制订应急措施,确保控制危害影响。2.7 基坑开挖对城市道路以及地铁一号线的影响控制在与一号线交叉车站施工时,应增强对围护结构施工质量检查,必要时增做补强措施,确保地基加固和卸土在地铁一号线两侧的对称性,与一号线交叉处对换乘节点四个角部进行土体加固,对节点进行位移锁定;穿越路面时施工加强超前管棚的支护,勤测量,短进尺掘进,及时进行初期支护;爆破施工时,控制爆破量、爆破振速及装药量;加强对地铁一号线车站结构和车站附近路面沉降的变形监测,遇有情况及时处理,必要时上报上级单位。2.8 雨季防汛安全控制在车站汇水范围内,雨季施工时还要特别注意雨水防汛风险,要保持基坑外围排水系统畅通,拦截水系统要明确位置、高度,坑内要备足满足最大降水量抽排能力的抽水设备,特殊关键部位地段要有雨水专项流排方案。还要备好抢险物资,防止基坑淹没、塌方、滑坡,隧道及施工设备被淹等情况的发生。遇有其他大雪、大雾等恶劣性气候,必要时停止施工,防止事故发生。