摘 要：随着城市交通的快速发展和城市地上交通压力的逐步增大， 地铁以其准时性和便利性将成为人口密集城市主要的交通工具。 就目前我国地铁施工技术的发展而言，地铁站大多采用深基坑开挖方式。 然而，地铁深基坑开挖工程往往受水文地质环境的限制，地面伴随密集的建筑物，工程周边地下设施复杂，施工难度大，施工风险高，施工安全隐患难以预测，导致施工事故频发。 现以地铁工程风险源为研究对象，首先按风险源的分类和风险发生的位置进行分析，然后举例研究地铁深基坑开挖工程施工风险源的分布特征，并进行分析。 通过分析制定控制策略，对风险进行控制。
关键词：地铁；深基坑；风险源；控制技术
1 调查地铁深基坑开挖的历史数据
近 20 年以来，城市基坑开挖深度迅速由 20 世纪 90 年代初的 10~15m 增大至 20~40m，例如上海地铁四号线修复工程深基坑开挖深度接近 41m，上海世博变电站基坑深度近 34m，天津文化中心基坑最大开挖深度接近 30m，天津周大福基坑最大开挖深度超过 30m。基坑规模也大幅增加，大型交通枢纽和地铁的建设也大大增加了基坑的长度。例如，上海虹桥综合交通枢纽工程包括航空、城际铁路，高速
铁路、轨道交通、长途客运、城市公共交通等一个综合客运站的换乘模式，基坑开挖面积达到 50 万㎡。天津禹家宝大型地下交通枢纽基坑占地13 万㎡，基坑开挖深度为 10~30m，形成平面和深度的交叉口，形成超大型深基坑。天津站地下工程总图面积为 19 万㎡。三角形超深基坑的边长约为 500m、530m、220m，覆盖面积约为 5.5 万㎡。基坑开挖深度为 25~32.5m，最大开挖深度为 33.5m。天津机场交通中心开挖区为 24.5m，基坑长度 770m，地铁基坑长度可达 250~350m。
2 地铁深基坑周围环境分析
地铁深基坑主要位于城市中心，附近有建筑、道路、地下管线等结构。因此，环境影响不应低估。土体的大变形导致周围建筑物、道路和地下管线不均匀沉降或破坏，影响其正常使用，具有较大的社会影响。因此，地铁的深基坑设计和施工既困难又危险，需要严格控制变形。并且，开挖深度基本都位于地下水位以下，因此降水问题也成为了控制的重点。
2.1 地铁深基坑施工风险点
通过对深基坑施工方法的研究，对地铁深基坑施工的风险点进行逐步分析。总体来说，深基坑施工技术包括地下连续墙围护结构施工、基坑边坡开挖和深基坑开挖。在地下连续墙支护结构的施工中，需注意连续墙变形破坏、槽壁坍塌、钢筋笼变形破坏、墙体夹泥、墙体渗漏等问题。深基坑开挖时，由于地下水未得到有效控制而容易发生局部边坡坍塌或滑坡、坑底部流沙、底部涌水等。以及深基坑开挖过程中，由于支撑不足地下连续墙的水平位移、支护结构的接缝泄漏也时常发生。
2.2 地铁基坑施工风险特点
地铁深基坑施工的深度、占地面积、周边建筑物、道路以及地下构筑物的周边环境越来越复杂，深基坑的施工风险越来越高。地铁深基坑开挖，有四个主要特点：
2.2.1 复杂性
下面从地铁基坑工程水文地质、机械设备、技术人员和技术方案、周边环境等着手详细分析：
（1）水文地质条件
水文地质条件数据是地下工程设计和施工最重要的依据。包括含水率、渗透率、土体流速及流动方向、降水的回灌点和水的补给源、水的冲刷力等。岩土合成材料在施工过程中的粘度和变形还有其他障碍，如建筑地基、管道设施等。
（2）机械设备、技术人员和技术方案
在施工中，施工人员、机械设备、人员操作技术水平对风险影响较高。在施工过程中，需制定有效的应对措施，如果没有合理的规划，草率地采取一定的方案，必然会给整个地铁施工带来很大的风险。
（3）周边环境
地铁深基坑开挖工程一般在城市中心城区，周边环境比较复杂。例如，地面建筑的人文价值，都会对深基坑开挖施工产生影响。周边的管道与道路、相邻的地下构筑物、周边的生态环境和社会群体等周边环境都增加了地铁建设的风险。
2.2.2 风险性
地铁深基坑施工是一个地下工程，当水文地质条件复杂时，会给地质勘察带来困难，勘察数据偏差往往会影响设计做出错误的判断。因此，勘察数据需详实有效，以避免设计误判带来的风险。深基坑开挖时，降水一般采用坑内坑外同时进行的方法，以防止流沙、坑底涌水、滑坡等危险产生，选择合适的支撑形式是保证边坡稳定的必要条件。风险还与开挖时间、开挖深度密切相关，而且极易受到恶劣天气的外界影响，越不利的条件就越容易发生各种施工事故。
2.2.3 时空效应性
随着科学研究在实践中的逐步应用，人们在设计和施工中将注意时空效应。时空效应主要表现在土体变形、土体的应力释放等方面。随着时间的推移，时空效应越来越显著，因此，施工中尽量缩短工期，减小时空效应带来的风险。
2.2.4 环境效应性
地铁基坑的施工将对周边地区产生较大的影响。首先，在地铁建设中，将会有大量的土方工程需要运输，应注意土方运输的时间安排，避免给城市交通带来负面影响。其次，基坑施工降水会影响地下水位的变化，造成各种应力的作用下产生的结构变形和位移。所以，对地面建筑物、市政管线及邻近隧道造成较大风险。在严重的情况下，地面会下沉，道路会开裂。
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3 地铁深基坑施工的风险控制技术
3.1 基坑风险对策方针
针对地铁隧道开挖的危险点提出了相应的对策：
（1）开挖的原则是先支护后开挖，先脱水后开挖，结合当地环境监测信息，不能超挖；
（2）一旦开挖到高度，混凝土垫层立即就位；
（3）为了防止边坡稳定性，采用 1：3 防止边坡滑动；
（4）应注意排水，在雨季使用排水时，不要积蓄大量的水。
3.2 深基坑防连续破坏设计
3.2.1 深基坑防连续破坏冗余度概念和定义
冗余是结构体系抵抗连续倒塌能力的一个体现。足够的冗余度可以限制结构失效范围，从而防止连续倒塌的发生。所以，将冗余理论引入基坑支护系统的设计中，可以提高基坑支护结构的抗连续破坏能力。冗余设计的目的是通过合理布置支撑系统，并采取必要的连接结构措施，在不增加支撑系统成本或稍微增加成本的情况下，增加支撑系统的传递路径，防止局部支撑结构。构件的削弱和破坏会使支撑系统发生显著变形，甚至失效。根据实践和理论研究，冗余度可分为以下几类：
（1）基坑水平支护体系的变形冗余；
（2）基坑水平支撑体系的稳定性冗余；
（3）基坑竖向支护结构的变形冗余；
（4）基坑竖向支护结构的稳定性冗余；
（5）水平支撑垂直支撑结构的冗余性。
3.2.2 深基坑防连续破坏冗余度设计方法
（1）增加传动路径：通过合理布置和设计支承结构，增加支承系统的传动路径；
（2）间隔加固法：在支护桩（强）与支护体系之间设置一定距离的加固单元；
（3）保证节点强度：提高支撑结构节点的强度，提高支撑系统的完整性和鲁棒性；
（4）确保延展性：确保支撑结构的接缝和构件足够延展；
（5）增强横向连续性：通过设置横向构件，如连续腰梁和冠梁，使其具有足够的强度，从而增加支撑系统在水平方向上的冗余度，这对于支撑结构的平面形状尤其重要；
（6）加强关键部件：加强关键部件的设计，使其具有较高的强度和延展性。
4 深基坑施工风险探讨结论及施工建议
（1）当基坑邻近既有变形时，机场和医院需要严格的环境条件，基坑工程引起的变形应控制在毫米水平。目前，基坑工程引起的环境变化，但采取的应对措施已经不能完全满足工程实践的需要。因此，有必要在已有的理论、方法和技术的基础上，开发适合于新的环境条件的基坑工程的设计、理论、技术方法、施工工艺及设备。
（2）岩土工程（包括基坑工程和地下工程）的稳定性设计理论在国内外学者的讨论范围依然是基于平面问题的假设开展和进行。基坑工程中的大量事故表明工程局部的破坏会演变成渐进破坏甚至连续破坏，造成严重的后果。因此，就需要开发防止基坑工程连续损伤的设计理论和方法。
（3）开展深基坑工程和地下工程的节能降耗设计与施工技术，是今后的一个有意义的研究方向。（4）建议研究深埋深基坑工程和 40m 以上地下工程的设计理论、施工工艺及技术条件，为中国深层地下空间开发提供技术支撑。
结束语：对于整个地铁施工建设项目来说，它的风险管理体系其实就是整个深基坑在工程建设方面不能缺少的一个主要环节，对此应该建立一个适用而且科学化深基坑建设管理体系，这对于整个工程来说是至关重要的，毕竟这个项目是危险系数比较高的一项工作，我们必须结合具体的实际情况，科学的管理以及分析这项工作，使得所设计和分析的计算能够更加容易操作以及便捷易于理解，让那些搜集而来的具体资料能够服从于整个工程作业，有规划有步骤的进行深基坑项目，从而保证项目安全落成。
参考文献：
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[5]李春芳.基于Monte-Carlo方法的深基坑抗隆起稳定性分析[J].公路. 2017(12)
修改备注：
课题：探析地铁在岩溶地区深基坑施工风险与控制技术
例举：广东花都地区属岩溶高发地区，溶洞见洞率大，施工过程中岩溶的危害，如何克服和避免风险的方法和预防。
论文作者:戴穗锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
标签：基坑论文; 深基坑论文; 地铁论文; 风险论文; 冗余论文; 工程论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第3期论文;