摘　要：結(jié)合地鐵工程的特點，通過廣州地鐵五號線建設(shè)風(fēng)險管理的實踐，以基坑開挖為重點，分析了地鐵深基坑施工中的地質(zhì)風(fēng)險，以提高深基坑開挖的安全管理水平，減少由地質(zhì)風(fēng)險導(dǎo)致的事故。

　　關(guān)鍵詞：地鐵；深基坑；施工；地質(zhì)風(fēng)險

　　地鐵工程具有幾大顯著特點，即周邊環(huán)境復(fù)雜，各種建構(gòu)筑物、地下管線多，且對施工變形控制要求高；工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復(fù)雜，不確定因素多；結(jié)構(gòu)形式較多，施工方法交叉變換多，施工難度大；施工工期壓力較大等，這些特點都集中表現(xiàn)為工程的高風(fēng)險性。因此，通過主動的、系統(tǒng)化的風(fēng)險分解、分類，識別工程的致險因子、風(fēng)險事件和后果對地鐵及地下工程建設(shè)風(fēng)險源進(jìn)行辨識是具有重大意義的。根據(jù)地鐵土建工程的特點，安全風(fēng)險的分解按照工程所處的地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、工程實施等的各個階段進(jìn)行分解。從自然環(huán)境、工程條件、技術(shù)等方面分析擬建工程的特點及相應(yīng)的潛在風(fēng)險。

　　本文以廣州地鐵五號線建設(shè)風(fēng)險管理的實踐，并以基坑開挖為重點，分析地鐵基坑開挖地質(zhì)風(fēng)險分類。

　　1）在軟土地層、淤泥質(zhì)土體進(jìn)行基坑開挖施工引起地面沉陷的風(fēng)險。

　　明挖基坑施工沿線存在很大厚度具有低強度和高壓縮性的軟土、淤泥質(zhì)土體時，很難控制好地面沉降及鄰近地下管線、構(gòu)筑物的位移，容易引起一定的地面沉陷，給地面建筑、構(gòu)筑物、地下管線帶來危害。因此更會導(dǎo)致諸多連環(huán)性質(zhì)的工程災(zāi)害，如：管線爆裂滲水進(jìn)而導(dǎo)致暗挖段土體力學(xué)參數(shù)急劇下降，承載能力大幅下降和變形急劇擴大，如此惡性循環(huán)后必將出現(xiàn)災(zāi)難性后果。

　　2）明挖時，容易因失水造成地面塌陷。

　　一般在基坑開挖時，需要進(jìn)行坑內(nèi)降水，這需要防止土體失水引起的地面塌陷風(fēng)險。砂土地區(qū)應(yīng)該防止因降水引起水土流失導(dǎo)致的地面塌陷。

　　如果地層失水嚴(yán)重，上伏軟土則會引起大幅沉降，特別是沿線地表均存在相當(dāng)厚度的軟土或淤泥土，明挖施工時淺層地下水可能透過巖石層的裂隙進(jìn)行滲漏，如果滲水過多則會引起地表沉降過大。

　　3）粉細(xì)砂層容易發(fā)生液化、流砂、涌砂現(xiàn)象，給明挖造成危險。

　　工作面前方遭遇流砂或發(fā)生管涌，這種現(xiàn)象的發(fā)生對于基坑施工都是災(zāi)難性的后果。

　　4）花崗巖各風(fēng)化帶遇水軟化、崩解，給施工帶來很大風(fēng)險。

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，一般不會將花崗巖各風(fēng)化帶遇水軟化、崩解作為荷載驗算工況。因此，如果施工過程中發(fā)生巖石崩解，將威脅明挖施工的安全。

　　5）巖層風(fēng)化帶的巖面起伏問題對車站差異沉降的影響。

　　沿線地質(zhì)中，花崗巖各風(fēng)化帶的巖面起伏問題相當(dāng)嚴(yán)重并且普遍。一般而言，根據(jù)現(xiàn)行GB 50157-2003地鐵設(shè)計規(guī)范設(shè)計方都會在車站主體結(jié)構(gòu)方向設(shè)置1道~3道變形縫，間距約50 m.而巖面的起伏造成車站底板分別坐落于不同地層，甚至造成有的底板坐落于砂層、軟土層，有的底板坐落于巖層。這種巨大的差異會造成：同一埋深范圍內(nèi)土體強度和剛度不一，使得主體結(jié)構(gòu)縱向沉降差異顯著增大，當(dāng)變形縫兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)的差異沉降超過軌道允許的最大沉降差時，會嚴(yán)重影響地鐵車輛的運行。

　　6）地下結(jié)構(gòu)在巖面起伏的地質(zhì)中地震響應(yīng)的風(fēng)險。

　　上軟下硬、巖面起伏的地質(zhì)使得盾構(gòu)隧道的地震響應(yīng)比較復(fù)雜，尤其是盾構(gòu)屬于地下超長結(jié)構(gòu)，其地震響應(yīng)更加復(fù)雜，不僅受到縱向地震波的影響，還受到折射波的影響，并且隨地震波的入射角度不同而存在不同的地震響應(yīng)給工程帶來較大設(shè)計和運營風(fēng)險。

　　7）斷層破碎帶中進(jìn)行地下工程施工的風(fēng)險。

　　在各斷裂的斷層破碎帶之中，基坑開挖施工容易受到地質(zhì)斷裂帶中沿巖石裂隙面滑動的滑動力不利影響，這種滑動也會帶來很大的風(fēng)險。明挖基坑在計算基坑側(cè)壁滑裂面時，應(yīng)考慮本斷裂面的不利工況。施工過程中對圍巖的破壞程度、工序銜接的快慢、施工技術(shù)措施是否得當(dāng)?shù)�，均有很大的關(guān)系。

　　8）斷層活動的風(fēng)險（包括抗震和地震響應(yīng)等方面）。

　　斷層活動對廣州地區(qū)第四系覆蓋區(qū)的全新統(tǒng)可液化砂層和可能發(fā)生震陷的淤泥層有著重要影響，因而也往往容易沿這些斷層造成地基失效。因此，在工程建設(shè)中應(yīng)注意抗震問題。

　　廣州地區(qū)斷層的活動性較弱，現(xiàn)代跨斷層的形變觀測表明其活動速率較小，不可能孕發(fā)強震，對地面建筑破壞較輕，但不排除在局部地段或地區(qū)，尤其是砂層或淤泥層較厚的珠江沿岸及其西部一帶，發(fā)生砂土液化和淤泥震陷等震害的可能性。

　　9）地下水腐蝕地下結(jié)構(gòu)的風(fēng)險。

　　沿線地下水對混凝土結(jié)構(gòu)工程無腐蝕性，但對結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有弱腐蝕性。此種腐蝕性會隨著時間的增長，加速結(jié)構(gòu)的老化過程。特別是地鐵結(jié)構(gòu)一般均處于高應(yīng)力狀態(tài)，鋼筋受到腐蝕會影響結(jié)構(gòu)的安全性。

　　10）隱伏溶溝、溶槽、地質(zhì)漏斗、風(fēng)化深槽等的風(fēng)險。

　　在斷裂發(fā)生地帶多隱伏溶溝、溶槽、漏斗等，這種地質(zhì)“空洞”，改變了地質(zhì)應(yīng)力分布狀態(tài)，使得土體經(jīng)開挖后處于松散狀態(tài)而發(fā)生坍塌。

　　11）爆破震動引起砂層和淤泥質(zhì)土層震陷的風(fēng)險。

　　由于各站站址均下臥巖石層，施工時使用微型爆破或鉆孔設(shè)備時，施工機具的頻繁振動或爆破震動傳至砂層或上層淤泥質(zhì)土層時，易產(chǎn)生液化、涌砂現(xiàn)象。

　　12）缺乏地質(zhì)超前預(yù)報帶來的風(fēng)險。

　　廣州地質(zhì)條件相對復(fù)雜，突發(fā)性地質(zhì)事件很多，缺乏地質(zhì)超前預(yù)報易帶來很多風(fēng)險。巖溶、斷裂、隱伏風(fēng)化深槽等地質(zhì)勘探、預(yù)報局限性也會帶來風(fēng)險。

　　廣州地區(qū)存在巖溶、斷裂、隱伏風(fēng)化深槽等大量的不良地質(zhì)，這些均需要做大量的地質(zhì)勘探工作。根據(jù)五號線的勘探實踐經(jīng)驗，巖溶地質(zhì)勘探很難反映溶洞的分布，這給施工帶來很大的困難和風(fēng)險。

　　13）明挖基坑穿越上軟下硬復(fù)合地層（土、石交界面）的風(fēng)險。

　　明挖基坑大多穿越上軟下硬復(fù)合地層（土、石交界面），因而此類問題具有很大的普遍性。此時，軟土地層應(yīng)力逐漸增大，而硬巖、風(fēng)化巖地層則突然減小。此類基坑的支撐設(shè)計階段也應(yīng)考慮到這種變化。

　　14）流砂的風(fēng)險。

　　廣州部分地區(qū)砂層較厚，基坑遭遇流砂危害的可能性也較大。雖然圍護(hù)結(jié)構(gòu)都設(shè)置了樁間止水措施，但難免存在空隙滲漏流砂。

　　15）硬巖層內(nèi)成樁困難的風(fēng)險。

　　廣州地鐵五號線沿線都存在很厚的硬巖層，因而成樁困難。值得一提的是以上所述工程中的各項風(fēng)險因素往往相互作用，比如地面塌陷引起地下管線爆裂、地下基礎(chǔ)的嚴(yán)重傾斜；地下管線爆裂、地下基礎(chǔ)的嚴(yán)重傾斜更加劇了地面塌陷，如此往復(fù)應(yīng)該注意避免此類風(fēng)險的相互作用現(xiàn)象，并從源頭上控制風(fēng)險。綜上所述，作為建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位應(yīng)對地鐵深基坑工程中地質(zhì)風(fēng)險加以了解，對照審核施工方案、施工組織及安全措施；分析和評估各車站、區(qū)間施工中可能發(fā)生的安全風(fēng)險；確定現(xiàn)場監(jiān)測的對象、項目內(nèi)容、范圍以及監(jiān)測頻率，并實施監(jiān)測；審查施工降水、地層注漿、臨時工程設(shè)計和重要管線及建筑物的保護(hù)方案；參與施工中關(guān)鍵技術(shù)措施可行性和有效性的審定，并對相應(yīng)的安全風(fēng)險作出評價；綜合分析監(jiān)測數(shù)據(jù)和地質(zhì)狀況，對施工影響區(qū)內(nèi)的環(huán)境安全狀態(tài)作出及時、可靠的評估，及時進(jìn)行預(yù)警和報警，從而提高深基坑開挖的安全管理水平，減少由地質(zhì)風(fēng)險導(dǎo)致的事故。

　　參考文獻(xiàn)：

　　李　兵，徐明新，陸景慧。地鐵車站土建工程施工風(fēng)險分析與對策[J].山西建筑，2007，33（5）：263-264.