中铁华铁工程设计集团有限公司 北京市100071
摘要：近年来，随着我国地铁工程的迅猛发展，伴随着地铁工程施工安全风险和安全事故也频繁发生，造成了不少人员伤亡、财产损失以及交通拥堵等情况，社会影响恶劣，不利于我国社会主义核心价值观的贯彻落实，现结合笔者本人多年从事地铁施工管理经验，对地铁暗挖车站安全风险控制及防范做浅要交流。现以笔者曾经参与施工安全管理的地铁站为例进行如下交流。
关键词：地铁 暗挖车站 安全 风险 控制
设计概况：地铁站为岛式站台，有效站台宽度14.06米，车站总长215.5米，车站净宽21.7米，轨顶标高13.336米（路面标高36.20米）。本车站共设置4个出入口、2个风道及一个换乘通道。车站标准段主体为双层三跨拱顶直墙结构，采用10导洞“一次扣拱暗挖逆作” 法施工，结构总宽24.7m，总高15.43m，覆土7.23~8.79m；单层段主体为单层三跨结构，采用20导洞暗挖法施工，结构总宽23.74m，总高10.7m，覆土11.39~12.39m，车站南北两端分别为盾构法、矿山法区间。
结合车站主体的施工内容、工程地质水文地质情况等特点，参考类似工程施工经验，识别出本工程施工的主要风险为：环境风险、地质风险、初期支护结构失稳风险等。
工程重难点分析：结合主体施工内容和情况、工程地质水文等特点，参考类似工程施工经验，本车站施工的主要重、难点有：
1、车站主体自身结构开挖尺寸较大，宽×高双层段为26.62×16.85m，单层段为24.5×11.5m，且为平顶直墙结构，受力转换复杂。车站穿越地层主要为粉细砂层、中粗砂层、圆砾卵石层，并已进入承压水区，为一级风险源；
2、车站上方地下构筑物及管线较多，涉及过街通道、雨水、污水、上水、燃气、热力、电力等，共有一级风险源5个。其中过街通道紧贴车站结构，电力方沟、污水管距车站结构仅为1.2m，1.64m。管线对沉降要求高，控制难度大。
3、主体结构尺寸较大，施工步序较多，工序转换复杂；
4、地层上层滞水、承压水比较丰富，周边管线较多，为确保无水作业，保证降水质量较为困难。
5、地处商业中心，民扰、降水等问题可能影响风道施工，并且施工沉降控制标准高。
导洞初期支护：土方开挖前须进行地质超前探测，通过对探孔中土体含水率的分析，掌握地下水的分布情况，指导施工。
由于超前探孔能最直接的揭示掌子面前方的地质特征，为了提高地质预报的质量，因此在富水地段和下穿供排水管线地段，采用超前地质钻孔探测地下水和水囊。探孔采用洛阳铲成孔，探孔布置在拱顶和两侧边墙各布1个孔，探孔深度为3~5m，局部可适当加长探测距离，水平打设。
1、导洞开挖均采用新奥法施工。从起拱线位置分为上、下两层台阶开挖。
2、拱部采用人工分段分节开挖，沿拱外弧线用人工进行环状开挖并留核心土，施工时在确保注浆效果较好的条件下，先开挖两侧起拱线位置土体，后开挖靠近拱部土体。开挖尺寸满足要求后，立即架立钢格栅，并用C20网喷混凝土及时封闭。
3、施工中严格控制开挖进尺，避免冒进。保证开挖中线及标高符合设计要求，确保开挖断面圆顺，开挖轮廓线充分考虑施工误差、变形和超挖等因素的影响。
4、同一导洞内，上、下掌子面台阶长度保持在5～7m，尽早封闭成环，减小沉降。
5、确保监控量测跟进掌子面进度，确保监测数据及时反映掌子面施工情况，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，应及时施工临时支撑或仰拱，形成封闭环，控制位移和变形。做好开挖的施工记录和地质断面描述，加强对洞内外的观察。
6、开挖时配备足够的作业人员，快速成形，杜绝欠挖，减小超挖。意外出现的超挖或塌方采用喷砼回填密实，并及时进行背后回填注浆。
回填注浆：在拱顶垂直于拱部切线方向预埋注浆管，每2m布设一组，每组三根，封闭成环3米后回填注浆一次（注纯水泥浆），注浆压力宜控制在0.1～0.3MPa。必要时在上层导洞仰拱设置回填注浆管进行跟踪注浆控制沉降。
施工注意事项：针对如上分析，为了保证工程施工时各种管线、结构物的安全及正常使用，除了严格按照 “管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针指导施工外，还需要着重采取如下措施：
1、施工前探明雨污水管渗漏情况，并对管线渗漏形成的水囊或空洞进行注浆处理。导洞开挖时，还应对拱顶的土体的含水和软化情况进行超前探测，必要时采取注浆措施。
2、严格开挖步距及超前小导管注浆工艺，格栅各部落脚处及时打设锁脚锚管并注浆，及时进行初支背后回填注浆。
3、对可能出现的事故情况进行预判，制定完善的应急预案。
4、施工中严格对管线及过街通道进行监测，及时反馈信息以指导施工。
深孔注浆施工工艺：（1）加固原理：注浆是在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。（2）现场施工：采用WSS工法分段后退式注浆工艺，浆液为A、B化学浆。注浆孔采用水平钻机打设，钻机钻杆可360°调整角度。注浆采用二重管喷射式注浆，注浆扩散半径0.3~0.5 m，注浆压力保持0.4~0.6 MPa，并随时注意地层情况，及时调整注浆参数。
监控量测要点：
1、施工前应做好对周围建（构）筑物（含建筑物、地下管线）情况的调查及记录工作，并在施工中加强监测。
2、及时绘制位移～时间和位移速率～时间曲线，对数据进行回归分析，推算最终位移值，确定曲线变化规律，并据此指导施工。
3、各监测项目按应按“分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测控制标准，并按黄色、橙色和红色三级预警进行反馈和控制。当实测数据出现任何一种预警状态时，监测组应立即向项目总工、监理、建设、设计和其他相关单位报告，获得确认后立即提交预警报告。
4、监测要随通道开挖连续进行，开挖卸载急剧阶段或出现异常情况时，应增大监测频率。
5、严格按设计要求做好监测工作，测点布设、验收和实施按程序做好相关记录。
测量信息反馈程序：在取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，即时态散点图，如下图图所示。
在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，采用的回归函数有：
U=Alg（1+t）+B；U=t/（A+Bt）；U=Ae-B/t
U=A（e-Bt-e-Bt0）；U=Alg〔（B+t）/（B+t0）〕 其式中：U-变形值（或应力值）；A、B-回归系数；t、t0-测点的观测时间（day）
位移时态曲线图
为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时进行信息上报。
三级预警管理：各监测项目应按“分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测的控制标准，并按照黄色、橙色和红色三级预警进行反馈和控制，加强对地面和（构）筑物的沉降动态的监测尤其应加强对结构周围雨水、污水管及有压管线的检查和处理。
结束语：根据工作经验和相关事故案例分析，只要施工方严格按照经监理和建设单位批准的施工方案进行施工，不抢工、不违章作业、各尽其职就能最大限度地控制和避免安全事故的发生，顺利完成施工建设任务。
论文作者:王建伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/2
标签：注浆论文; 车站论文; 管线论文; 位移论文; 结构论文; 情况论文; 拱顶论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;