上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002

1 工程概況

昆明市軌道交通首期工程2號(hào)線與3號(hào)線工程換乘車站文化宮站，位于北京路與東風(fēng)東路十字路口下，2號(hào)線與3號(hào)線之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)線（圖1）。2號(hào)線車站為地下2 層島式車站，外包長(zhǎng)度249.6 m，外包寬度22.7 m；3號(hào)線車站為地下3 層島式車站，外包長(zhǎng)度307.6 m，外包寬度22.9 m。車站基坑占地面積約2 萬(wàn)m2，整個(gè)異形基坑整體開(kāi)挖。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，坑內(nèi)深淺坑采用排樁及落地墻圍護(hù)，開(kāi)挖采用半蓋挖法施工，2號(hào)線開(kāi)挖深度一般為16.58 m，最深達(dá)18.18 m，3號(hào)線一般開(kāi)挖深度為23.56 m，最大開(kāi)挖深度達(dá)25.30 m。

圖1 車站平面布置

2 基坑環(huán)境分析

（a）本工程比較典型的地質(zhì)情況為：①1粉質(zhì)黏土、③2黏土、③4泥灰質(zhì)土、③5圓礫、③7粉砂土、③8粉土。

（b）勘察期間于鉆孔內(nèi)測(cè)得兩穩(wěn)定地下水位：混合水位及圓礫③2層潛水水位。本段歷史最高水位為現(xiàn)地表下約2 m；盤龍江距本線位段較近，與本場(chǎng)區(qū)地下水位有聯(lián)系。

（c）本站地處昆明市2 條主干道交叉處，交通通行壓力大，施工的同時(shí)又要保證道路通暢，根據(jù)交通組織，需要以北京路、東風(fēng)東路十字路口為界，將車站劃分成若干區(qū)域進(jìn)行分階段施工，翻交次數(shù)較多。采用局部半蓋挖法就是考慮確保交通不能中斷的需要。由此造成施工場(chǎng)地狹?。ㄗ钫膱?chǎng)地寬度只有17 m），并且變化較多。

（d）車站主體兩側(cè)建筑物眾多，基坑距離周邊建筑物很近，最近距離僅2.5 m，且部分建筑物的基礎(chǔ)形式比較差，建筑物保護(hù)要求高。

（e）該車站施工范圍內(nèi)北京路上地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，既有管線與新建管線形成了密集的地下管網(wǎng)；東風(fēng)東路的東西向管線與北京路的南北向管線在十字路口交匯，使得十字路口處的管線呈現(xiàn)蜘蛛網(wǎng)狀分布。

3 基坑施工存在風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量難以控制[1,2]

（a）圓礫層存在，且分布不均，厚度變化大，容易產(chǎn)生坍方、漏漿等問(wèn)題，進(jìn)而影響地下連續(xù)墻施工質(zhì)量。

（b）基坑形狀為異形基坑，圓弧段較多，且圓弧段均采用鎖口管接頭，地下連續(xù)墻接頭施工質(zhì)量難以保證。

（c）受管線遷改及交通翻交影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段較多，且各階段之間施工時(shí)間間隔較長(zhǎng)，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)新老部位接頭多。

（d）受交通環(huán)境制約，混凝土早晚高峰期不能供應(yīng)，可能造成無(wú)法及時(shí)澆筑混凝土或混凝土澆筑中斷。

（e）大部分導(dǎo)墻位于原市政管溝上，土質(zhì)較松，處理不好易產(chǎn)生坍方，導(dǎo)墻坍塌等事故，影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

3.2 周邊建筑保護(hù)難度大

基坑周邊的建筑物中，震莊賓館為云南省國(guó)賓館，主要接待高層領(lǐng)導(dǎo)，目前尚未進(jìn)行開(kāi)挖，房屋已經(jīng)出現(xiàn)明顯裂縫；電信大樓為文物保護(hù)建筑，年代久遠(yuǎn)，基礎(chǔ)形式差；中方大廈高度較高，但基礎(chǔ)形式僅為3 m深的筏板基礎(chǔ)，無(wú)樁基。因此，對(duì)建筑物保護(hù)難度非常大。

3.3 管線保護(hù)難度大

基坑周邊管線縱橫交錯(cuò)，種類繁多，且很多已經(jīng)年久老化，容易變形損壞。新改遷的管線雖遷出基坑范圍，但是由于空間的限制，新遷的位置距離基坑非常近，施工場(chǎng)地內(nèi)管線分布零散，場(chǎng)地內(nèi)重型設(shè)備較多，稍有疏忽，則可能造成管線損壞。

3.4 基坑降水風(fēng)險(xiǎn)大

昆明地區(qū)開(kāi)挖如此面積和深度的深基坑尚無(wú)前例可以借鑒，在深基坑降水方面也無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可以參考。本基坑周邊還有盤龍江和震莊賓館人工湖存在，和坑內(nèi)存在什么樣的水利聯(lián)系尚不可知。圓礫層及硬度較大的粉土層也都將對(duì)降水方案的設(shè)計(jì)及降水效果產(chǎn)生影響。周邊環(huán)境如此復(fù)雜，開(kāi)挖大面積異形深基坑的基坑降水風(fēng)險(xiǎn)很大。

3.5 半蓋挖區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)急搶險(xiǎn)困難

本工程為了確保道路通行不受影響，設(shè)計(jì)采用了半蓋挖施工，蓋挖區(qū)頂板上用于道路通行。這就造成了蓋挖區(qū)下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑開(kāi)挖時(shí)處于通行道路之下，一旦發(fā)生涌水涌砂情況，受交通通行及管線限制，應(yīng)急搶險(xiǎn)將非常困難。

3.6 異形基坑，深淺坑開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)大

本基坑開(kāi)挖面積大，基坑形狀不規(guī)則，支撐體系復(fù)雜，基坑開(kāi)挖變化多，而且存在深淺坑開(kāi)挖問(wèn)題。設(shè)計(jì)工序?yàn)橄葴\后深，即淺坑施工完底板后再開(kāi)挖深坑，且聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖深度為連續(xù)坡度，深淺坑間隔圍護(hù)為落低排樁，容易發(fā)生滲漏情況，將對(duì)淺坑底板質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3.7 開(kāi)挖順序、進(jìn)度協(xié)調(diào)難度大

本基坑為整體開(kāi)挖，根據(jù)支撐體系布置情況，開(kāi)挖時(shí)將由東南西北四個(gè)方向向基坑中部同步開(kāi)挖。但這幾個(gè)開(kāi)挖區(qū)域又被蓋挖頂板上的通行道路分隔開(kāi)，開(kāi)挖過(guò)程必須協(xié)調(diào)好各開(kāi)挖區(qū)的進(jìn)度，避免由于個(gè)別區(qū)域開(kāi)挖速度快而旁邊區(qū)域未能及時(shí)跟上開(kāi)挖速度，造成基坑開(kāi)挖放坡面過(guò)陡或坡頂荷載過(guò)大的情況。

3.8 支撐體系施工難度大，質(zhì)量要求高

基坑支撐體系采用鋼支撐與混凝土支撐結(jié)合體系，其中，混凝土支撐體系中的格構(gòu)柱采用的是鋼管柱，必須通過(guò)法蘭進(jìn)行節(jié)點(diǎn)傳力連接，施工難度較大，質(zhì)量難以控制。在聯(lián)絡(luò)通道弧線段圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，鋼支撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)為非垂直關(guān)系，受力不合理，這對(duì)鋼支撐施工質(zhì)量要求很高。

4 基坑施工風(fēng)險(xiǎn)的控制對(duì)策

4.1 嚴(yán)格控制各工序施工質(zhì)量

（a）導(dǎo)墻施工時(shí)，如果遇到市政管溝，必須將管溝全部挖除，必要時(shí)進(jìn)行回填后再施工導(dǎo)墻[3]。同時(shí)，根據(jù)導(dǎo)墻底部土質(zhì)情況及本段地下連續(xù)墻的接頭形式，綜合確定每一段導(dǎo)墻的深度，確保導(dǎo)墻具有足夠的承載力。

（b）圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)，除了一般施工中對(duì)施工質(zhì)量有影響的因素必須嚴(yán)格控制，針對(duì)本項(xiàng)目特有的可能影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的因素也必須有對(duì)策：

第一，對(duì)成槽至圓礫層后，必須增加對(duì)槽段深度及泥漿高度及時(shí)跟蹤測(cè)試，發(fā)現(xiàn)異常，必須及時(shí)采取補(bǔ)漿等措施，坍方嚴(yán)重時(shí)，必須及時(shí)對(duì)槽段進(jìn)行回填。

第二，對(duì)于蓋挖區(qū)采用的H型鋼接頭進(jìn)行改進(jìn)，確保接頭施工質(zhì)量。

第三，對(duì)于圓弧段鎖口管接頭，增加接頭的刷壁次數(shù)，嚴(yán)格刷壁質(zhì)量驗(yàn)收，確保合格后方可下放鋼筋籠。

第四，對(duì)于混凝土供應(yīng)不及時(shí)問(wèn)題，首先盡量調(diào)整施工時(shí)間，使?jié)仓炷習(xí)r間盡量避開(kāi)早晚高峰；確實(shí)無(wú)法錯(cuò)開(kāi)高峰期澆筑的情況，需要做好材料計(jì)劃，在高峰期之間需要準(zhǔn)備一定的混凝土余量，并且放緩澆筑速度，確保槽段混凝土不凝固，并控制好導(dǎo)管的振搗和提拔。

（c）圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，尤其是處于蓋挖區(qū)頂板下部的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，要及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量分析，各項(xiàng)數(shù)據(jù)反映質(zhì)量存在問(wèn)題的，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，不可抱任何僥幸心理。

（d）所有圍護(hù)結(jié)構(gòu)新老接頭部位、圓弧段接頭部位，尤其是處于蓋挖區(qū)頂板下部的圍護(hù)結(jié)構(gòu)接頭，開(kāi)挖前全部進(jìn)行止水補(bǔ)強(qiáng)，確保萬(wàn)無(wú)一失。

（e）支撐施工時(shí)，混凝土支撐與鋼管柱連接節(jié)點(diǎn)必須嚴(yán)格驗(yàn)收，所有的焊接必須合格；圓弧段鋼支撐架設(shè)完畢后，必須在鋼支撐與圍護(hù)墻的角度空隙內(nèi)填充細(xì)石混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后方可繼續(xù)開(kāi)挖。

4.2 進(jìn)行科學(xué)的降水試驗(yàn)[4,5]

本基坑的復(fù)雜性，對(duì)降水試驗(yàn)提出了很高的要求。鑒于此，本工程進(jìn)行了科學(xué)的降水試驗(yàn)，主要對(duì)圍護(hù)下部未封閉承壓含水層③3粉砂含水層進(jìn)行研究，進(jìn)而為降水方案優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

4.3 加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)工作

首先，必須制訂完善詳盡的監(jiān)測(cè)方案，合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，尤其是周邊的房屋建筑，必須進(jìn)行針對(duì)性的布點(diǎn)，使其切實(shí)能反映房屋建筑的變形，并確定各階段的監(jiān)測(cè)報(bào)警值和監(jiān)測(cè)頻率。其次，在施工中必須注重監(jiān)測(cè)點(diǎn)的保護(hù)工作，以免損壞監(jiān)測(cè)點(diǎn)，影響到數(shù)據(jù)收集；第三，時(shí)刻關(guān)注周邊環(huán)境的變化，對(duì)監(jiān)測(cè)報(bào)表進(jìn)行分析研究，遇有監(jiān)測(cè)報(bào)警或異常情況時(shí)，須立即采取應(yīng)急措施，將險(xiǎn)情杜絕，確?；拥陌踩Ｊ┕び斜匾獣r(shí)，要及時(shí)加大監(jiān)測(cè)頻率，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以監(jiān)測(cè)信息指導(dǎo)施工。

4.4 細(xì)化管線管理工作

由于管線與本工程基坑關(guān)系密切，一旦管理不善發(fā)生管線事故，不但影響工程推進(jìn)，造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重者會(huì)危及基坑安全，因此必須細(xì)化管線管理工作。

制定專人進(jìn)行管線管理，加強(qiáng)與管線單位的溝通，熟悉管線情況。管線遷改后，對(duì)新設(shè)線路，須進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以便后期需要時(shí)，能夠迅速將管線定位。建立管線管理檔案，及時(shí)收集整理各種管線信息。

4.5 動(dòng)態(tài)跟蹤開(kāi)挖，綜合協(xié)調(diào)進(jìn)度

本工程對(duì)基坑開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)大，協(xié)調(diào)難度大的風(fēng)險(xiǎn)采取了如下應(yīng)對(duì)措施：

（a）制定全面系統(tǒng)的基坑開(kāi)挖方案，做好專家評(píng)審工作，及時(shí)進(jìn)行安全技術(shù)交底；

（b）加強(qiáng)工序管理與銜接，遵循時(shí)空效應(yīng)，控制變形?；娱_(kāi)挖期間是車站位移變化最為敏感的時(shí)間段，車站基坑開(kāi)挖嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”的理論，分層分段施工，并要隨挖隨撐。由于淺坑底板作為深坑開(kāi)挖支撐體系的傳力結(jié)構(gòu)，因此，在淺坑底板形成并達(dá)到強(qiáng)度之前，深坑區(qū)域靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)土方不能挖除，僅可挖除淺坑底板施工所需部分的土方，并確保土方放坡安全；

（c）每天召開(kāi)開(kāi)挖例會(huì)，切實(shí)落實(shí)挖土令制度。

5 風(fēng)險(xiǎn)控制效果分析

通過(guò)嚴(yán)格控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，基坑開(kāi)挖過(guò)程中未出現(xiàn)涌水涌砂情況，僅出現(xiàn)個(gè)別滲水情況。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的良好質(zhì)量確保了基坑開(kāi)挖安全。

由于管線均距離基坑太近，部分管線沉降測(cè)點(diǎn)達(dá)到報(bào)警值（－20 mm），大部分測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)沉降量在－5～－30 mm之間，報(bào)警率約12.5%。但通過(guò)對(duì)管線的細(xì)化管理，基坑開(kāi)挖后至工程完工，未發(fā)生管線事故，管線得到了較好的保護(hù)。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在挖土施工期間周邊建筑物雖有一定量的沉降，但總體變化不大，變形比較平緩，沒(méi)有突變的趨勢(shì)，相鄰點(diǎn)差異沉降不是太大，總體來(lái)說(shuō)基坑施工對(duì)周邊建筑物的影響在可控范圍之內(nèi)。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，基坑開(kāi)挖過(guò)程中墻體位移最大值約為45.40 mm，大部分墻體位移測(cè)點(diǎn)的最大位移值為20～40 mm，部分超出35 mm的報(bào)警值，墻體變形控制較好。

6 結(jié)語(yǔ)

目前一些新建地鐵的城市，其地鐵車站站位往往位于主城區(qū)，深基坑施工面臨的環(huán)境往往是非常復(fù)雜的。而基坑開(kāi)挖又是地鐵建設(shè)過(guò)程中極易發(fā)生事故的階段，結(jié)合基坑周邊環(huán)境特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和控制相當(dāng)必要。以上針對(duì)地鐵車站深基坑的環(huán)境特點(diǎn)，進(jìn)行環(huán)境條件及風(fēng)險(xiǎn)分析，并提出一系列施工風(fēng)險(xiǎn)控制應(yīng)對(duì)措施，可供其他工程借鑒。