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【摘 要】随着城市地下空间的开发,深基坑工程的施工风险越来越受到广泛的重视。
【关键词】地铁车站;深基坑工程;风险控制
1、前言
随着经济、科学技术的发展,我国目前已有几座城市拥有了轨道交通线。由于轨道交通线路多从市中心穿越,随着地下空间开发的速度加快,基坑越挖越深、越挖越大。
由于深基坑工程的影响因素多、风险高等特点,各种深基坑安全事故时有见诸媒体.给国家和社会带来巨大的经济损失和不良影响。深基坑工程是一个需要力学、结构、水文地质、土力学、地基基础、地基处理和原位测试等多学科知识的综合工程。
是集挡土、支护、防水、降水、挖土等环节的系统工程,深基坑工程具有临时性、复杂性、随机性和地域性等特点。任何一环节的失误都会带来事故,是一项高风险性工程。
2、地铁车站施工方法
2.1、顺筑法
在地面交通和环境允许的情况下,通常采用顺筑法施工。顺筑法施工在围护体系完成后,先明挖至基坑底并同步设置支撑,然后由底板顺序向上施工中间各层板,最后完成顶板。顺筑法施工具有作业面多,速度快,工期短,易于保证工程质量和工程造价低等优点。因其对周边干扰大,故其应用受到各种因素的限制。
2.2、全逆筑法
在交通繁忙道路下建造地铁,通常采用全逆筑法施工。全逆筑法施工在围护体系完成后,先施工结构顶板或临时结构设施以用作维持路面交通,之后在其下进行暗挖土方、设置支撑,并根据开挖深度同步从上到下依序施工各层中间板直至底板的施工方法。
2.3、半逆筑法
在周邊环境保护要求较高的情况下,通常采用半逆筑法施工。半逆筑法施工在围护体系完成后,先施工结构中间某层板,作为围护结构一道刚度很大的支撑,随后逐层向下开挖并同步完成以下各层板,直至完成底板。同时因中间层板为其以上各层板结构施工创造了条件,故可上、下同时进行施工。即可满足保护周边环境的要求,又达到立体交叉施工的目的。
3、基坑施工中存在风险分析
3.1、设计方面存在的问题
设计单位资质、等级、专业等不符合要求。有些外省市设计单位对当地的地方标准不熟悉,对当地的地质特性等不够了解,从而影响到基坑围护的选型和设计。
有些没有实地现场设计。对周边环境没有彻底全面地了解,设计人员未到现场踏勘,仅凭书面资料进行设计。若提供资料不全或交接资料不清,则易忽视周边环境中的一些重要影响因素。支护方案的选择缺乏多方案比较和技术论证,支护结构设计不合理。围护的选型,支撑的平面布置、竖向布置以及支撑工艺等,没有与施工工艺、作业环境紧密结合,设计和施工脱节,导致设计时的理想状态和施工的实际情况差距较大,无法通过施工较好地实现设计意图,使设计效果大打折扣。
3.2、主要风险分析
地质条件和水文地质条件的复杂性,增加了基坑工程设计和施工难度。基坑工程由于施工周期长,常需经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件,故深基坑工程事故时有发生。在软土、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑,发生事故的概率更高。本工程中,明挖基坑施工开挖深度、跨度大,钢管支撑及钻孔围护的技术要求较高。因此,保证明挖施工不造成土体坍塌、建筑物过量沉降、既有车站结构过量沉降及变形是本工程的重点。
车站明挖基坑支护体系(围护桩及钢管支撑)失稳,如支护强度严重不足,或体系转换时遇到特殊的强荷载会引起支护结构的变形过大,该风险定为A级。基坑周边建筑物如果发生过量或不均匀沉降超限,则可造成建筑物开裂,该风险定为AA级。
4、风险预防措施及应急预案
4.1、基坑开挖
(一)基坑开挖按“纵向分块,竖向分层,横向先挖中槽后修边”的原则施工,施工时严格控制开挖深度,减少围护桩在支撑前的暴露时间。开挖后及时架设钢支撑,将围护桩变形降到最低。(二)施工中加强监测,必要时加大监测频率,及时进行数据回归分析,以监测信息指导施工。(三)坚持以地质为先导的原则,时刻掌握地质变化情况;同时对基坑侧壁可能出现的渗漏水采取输排措施。
4.2、钢管对撑失稳
(一)风险预防措施(l)严格按照既定方案施工。(2)基坑开挖随挖随撑。(3)机械施工时严禁碰撞支撑体,防止支撑体系损坏。(4)严格进行监控量测,发现收敛值异常,立即分析处理。(5)在钢支撑拆除过程中,加强对围护结构的监控量测,出现异常,及时处理。(6)现场准备充足的工字钢、方木、钢管,备足手锯、扒钉等应急物资。
(二)应急预案(1)如发现钢支撑变形过大,立即停止施工,采取有效的加固措施,分纵向和水平加固。(2)如发生支撑倒塌事故,要立即疏散人员,设隔离带,隔离带与事故地点应保证安全距离,排险和抢救应由有经验的人统一指挥进行。(3)因坍塌造成人身事故后,应同时采取两个方面的措施,一方面立即扒土,另一方面对上部土体采取临时支撑措施,防止因二次塌方伤及抢救者或加重事故后果。(4)抢救重物压伤人员时,应调动起重吨位相匹配的设备进入抢救现场,抢救现场应开通紧急安全通道,以便抢救车辆行驶畅通。起重机站位稳定准确、起重物拴接牢固、吊点位置准确、指挥人员、信号人员和起重机操作人员须配合协调,保证吊物起升平稳。对危害大的复杂塌方,应由安全部门共同商定处理方案。
5、深基坑施工的风险控制
5.1、基坑工程的设计
基坑工程是一个复杂的体系,既要为地下结构的施工创造作业条件,又要减少对周边环境的影响,必要时围护结构还将作为地下结构的外墙,由此涉及多个技术难题。基坑围护选型必须结合实际情况和国家规范以及当地地方标准的要求,同时也要充分考虑周边环境条件、周边建筑物结构对基坑施工的特殊要求、各种支护结构的适用范围、技术特点、工期以及造价。故此,建设单位应选择与工程规模和难度相匹配的资质等级的设计单位,需对该类工程有丰富的设计经验。基坑工程设计时,需对地质报告理解透彻,局部区域地质参数因故未能提供全面的,虽可暂定数据进行初步设计计算,但是在正式施工前一定要做补充地质报告,重新验算基坑。设计一定要到现场踏勘。对周边环境、地下管线等有全面的了解,对拟建工程的地下结构、建筑设计要了解,特别是底板各部位的标高和底板厚度这些涉及到基坑开挖深度的参数。基坑工程的设计可做多个方案比较,施工单位提前介人设计环节,论证选择一个相对优越的、可操作性墙的方案,然后再对优选的方案进行细部优化,即施工图优化,以共同达到较好的经济效益。
5.2、基坑工程的施工管理
基坑工程的施工必须严格按照有关程序执行。施工单位必须具备相应的资质等级,专业单位的专业资质也要符合有关专业的要求,具备同类工程的施工经验,项目管理人员应严格按照招投标文件中的规定落实到位,各岗位管理人员的资历均应满足该岗位有关持证上岗的要求。施工前进行施工组织设计的评审和审批手续,有争议的事前论证解决,施工时必须严格按照通过审批的施工组织设计部署施工,若在施工过程中对施组方案需进行较大的变更,则必须对修订内容重新进行审批手续。施工时,对于外部环境,与周边单位协调好,使其对施工工艺有所了解、从而对施工单位产生理解,以得到外部环境的支持;对于内部环境,加强业主、设计、监理、施工各参建方之间的沟通交流,工作关系融洽;对于施工方自身,理顺总包、专业分包、劳务方之间的关系,各专业、各工种之间做好协调工作,确保项目部的指挥权,做到上令下达。
6、结束语
综上,为了地铁车站的施工安全,应该不断的加强对深基坑施工的风险分析和控制,促进其安全施工。
参考文献:
[1]成娟西安地铁车站深基坑施工风险管理研究西安建筑科技大学2011-06-30硕士
[2]余宏亮基于工程图纸的地铁车站施工安全风险自动识别研究华中科技大学2011-09-01博士
[3]吴小将同站厅平行换乘地铁车站深基坑施工变形控制研究同济大学2006-09-01博士
【关键词】地铁车站;深基坑工程;风险控制
1、前言
随着经济、科学技术的发展,我国目前已有几座城市拥有了轨道交通线。由于轨道交通线路多从市中心穿越,随着地下空间开发的速度加快,基坑越挖越深、越挖越大。
由于深基坑工程的影响因素多、风险高等特点,各种深基坑安全事故时有见诸媒体.给国家和社会带来巨大的经济损失和不良影响。深基坑工程是一个需要力学、结构、水文地质、土力学、地基基础、地基处理和原位测试等多学科知识的综合工程。
是集挡土、支护、防水、降水、挖土等环节的系统工程,深基坑工程具有临时性、复杂性、随机性和地域性等特点。任何一环节的失误都会带来事故,是一项高风险性工程。
2、地铁车站施工方法
2.1、顺筑法
在地面交通和环境允许的情况下,通常采用顺筑法施工。顺筑法施工在围护体系完成后,先明挖至基坑底并同步设置支撑,然后由底板顺序向上施工中间各层板,最后完成顶板。顺筑法施工具有作业面多,速度快,工期短,易于保证工程质量和工程造价低等优点。因其对周边干扰大,故其应用受到各种因素的限制。
2.2、全逆筑法
在交通繁忙道路下建造地铁,通常采用全逆筑法施工。全逆筑法施工在围护体系完成后,先施工结构顶板或临时结构设施以用作维持路面交通,之后在其下进行暗挖土方、设置支撑,并根据开挖深度同步从上到下依序施工各层中间板直至底板的施工方法。
2.3、半逆筑法
在周邊环境保护要求较高的情况下,通常采用半逆筑法施工。半逆筑法施工在围护体系完成后,先施工结构中间某层板,作为围护结构一道刚度很大的支撑,随后逐层向下开挖并同步完成以下各层板,直至完成底板。同时因中间层板为其以上各层板结构施工创造了条件,故可上、下同时进行施工。即可满足保护周边环境的要求,又达到立体交叉施工的目的。
3、基坑施工中存在风险分析
3.1、设计方面存在的问题
设计单位资质、等级、专业等不符合要求。有些外省市设计单位对当地的地方标准不熟悉,对当地的地质特性等不够了解,从而影响到基坑围护的选型和设计。
有些没有实地现场设计。对周边环境没有彻底全面地了解,设计人员未到现场踏勘,仅凭书面资料进行设计。若提供资料不全或交接资料不清,则易忽视周边环境中的一些重要影响因素。支护方案的选择缺乏多方案比较和技术论证,支护结构设计不合理。围护的选型,支撑的平面布置、竖向布置以及支撑工艺等,没有与施工工艺、作业环境紧密结合,设计和施工脱节,导致设计时的理想状态和施工的实际情况差距较大,无法通过施工较好地实现设计意图,使设计效果大打折扣。
3.2、主要风险分析
地质条件和水文地质条件的复杂性,增加了基坑工程设计和施工难度。基坑工程由于施工周期长,常需经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件,故深基坑工程事故时有发生。在软土、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑,发生事故的概率更高。本工程中,明挖基坑施工开挖深度、跨度大,钢管支撑及钻孔围护的技术要求较高。因此,保证明挖施工不造成土体坍塌、建筑物过量沉降、既有车站结构过量沉降及变形是本工程的重点。
车站明挖基坑支护体系(围护桩及钢管支撑)失稳,如支护强度严重不足,或体系转换时遇到特殊的强荷载会引起支护结构的变形过大,该风险定为A级。基坑周边建筑物如果发生过量或不均匀沉降超限,则可造成建筑物开裂,该风险定为AA级。
4、风险预防措施及应急预案
4.1、基坑开挖
(一)基坑开挖按“纵向分块,竖向分层,横向先挖中槽后修边”的原则施工,施工时严格控制开挖深度,减少围护桩在支撑前的暴露时间。开挖后及时架设钢支撑,将围护桩变形降到最低。(二)施工中加强监测,必要时加大监测频率,及时进行数据回归分析,以监测信息指导施工。(三)坚持以地质为先导的原则,时刻掌握地质变化情况;同时对基坑侧壁可能出现的渗漏水采取输排措施。
4.2、钢管对撑失稳
(一)风险预防措施(l)严格按照既定方案施工。(2)基坑开挖随挖随撑。(3)机械施工时严禁碰撞支撑体,防止支撑体系损坏。(4)严格进行监控量测,发现收敛值异常,立即分析处理。(5)在钢支撑拆除过程中,加强对围护结构的监控量测,出现异常,及时处理。(6)现场准备充足的工字钢、方木、钢管,备足手锯、扒钉等应急物资。
(二)应急预案(1)如发现钢支撑变形过大,立即停止施工,采取有效的加固措施,分纵向和水平加固。(2)如发生支撑倒塌事故,要立即疏散人员,设隔离带,隔离带与事故地点应保证安全距离,排险和抢救应由有经验的人统一指挥进行。(3)因坍塌造成人身事故后,应同时采取两个方面的措施,一方面立即扒土,另一方面对上部土体采取临时支撑措施,防止因二次塌方伤及抢救者或加重事故后果。(4)抢救重物压伤人员时,应调动起重吨位相匹配的设备进入抢救现场,抢救现场应开通紧急安全通道,以便抢救车辆行驶畅通。起重机站位稳定准确、起重物拴接牢固、吊点位置准确、指挥人员、信号人员和起重机操作人员须配合协调,保证吊物起升平稳。对危害大的复杂塌方,应由安全部门共同商定处理方案。
5、深基坑施工的风险控制
5.1、基坑工程的设计
基坑工程是一个复杂的体系,既要为地下结构的施工创造作业条件,又要减少对周边环境的影响,必要时围护结构还将作为地下结构的外墙,由此涉及多个技术难题。基坑围护选型必须结合实际情况和国家规范以及当地地方标准的要求,同时也要充分考虑周边环境条件、周边建筑物结构对基坑施工的特殊要求、各种支护结构的适用范围、技术特点、工期以及造价。故此,建设单位应选择与工程规模和难度相匹配的资质等级的设计单位,需对该类工程有丰富的设计经验。基坑工程设计时,需对地质报告理解透彻,局部区域地质参数因故未能提供全面的,虽可暂定数据进行初步设计计算,但是在正式施工前一定要做补充地质报告,重新验算基坑。设计一定要到现场踏勘。对周边环境、地下管线等有全面的了解,对拟建工程的地下结构、建筑设计要了解,特别是底板各部位的标高和底板厚度这些涉及到基坑开挖深度的参数。基坑工程的设计可做多个方案比较,施工单位提前介人设计环节,论证选择一个相对优越的、可操作性墙的方案,然后再对优选的方案进行细部优化,即施工图优化,以共同达到较好的经济效益。
5.2、基坑工程的施工管理
基坑工程的施工必须严格按照有关程序执行。施工单位必须具备相应的资质等级,专业单位的专业资质也要符合有关专业的要求,具备同类工程的施工经验,项目管理人员应严格按照招投标文件中的规定落实到位,各岗位管理人员的资历均应满足该岗位有关持证上岗的要求。施工前进行施工组织设计的评审和审批手续,有争议的事前论证解决,施工时必须严格按照通过审批的施工组织设计部署施工,若在施工过程中对施组方案需进行较大的变更,则必须对修订内容重新进行审批手续。施工时,对于外部环境,与周边单位协调好,使其对施工工艺有所了解、从而对施工单位产生理解,以得到外部环境的支持;对于内部环境,加强业主、设计、监理、施工各参建方之间的沟通交流,工作关系融洽;对于施工方自身,理顺总包、专业分包、劳务方之间的关系,各专业、各工种之间做好协调工作,确保项目部的指挥权,做到上令下达。
6、结束语
综上,为了地铁车站的施工安全,应该不断的加强对深基坑施工的风险分析和控制,促进其安全施工。
参考文献:
[1]成娟西安地铁车站深基坑施工风险管理研究西安建筑科技大学2011-06-30硕士
[2]余宏亮基于工程图纸的地铁车站施工安全风险自动识别研究华中科技大学2011-09-01博士
[3]吴小将同站厅平行换乘地铁车站深基坑施工变形控制研究同济大学2006-09-01博士