浅析区间风井深基坑开挖安全管控对策

浅析区间风井深基坑开挖安全管控对策

白雪

中交一公局厦门工程有限公司 福建 厦门 361000

摘要：随着城市地铁板块建设工程的增加，区间风井深基坑开挖逐渐成为地下作业的常见状况，而区间风井位于地下存在诸多不确定风险隐患，需要各相关方人员重视安全管控，根据现场实际施工情况进行分析，探究区间风井基坑失稳、地质条件、抽排水等主要安全隐患，并且在此基础上制定针对性的解决策略，以保证区间风井的安全性，规避可能出现的安全事件，保证地下作业的稳步推进。

关键词：地下作业；深基坑支护；隐患风险

区间风井一般位于地下空间中，鉴于地下空间施工的复杂性，区间风井就存在一些较大安全隐患，一定程度上影响盾构机掘进，因此深基坑开挖就成为区间风井作业的关键，为了保证深基坑开挖的安全性，不仅要对区间风井深基坑进行安全风险识别，并对深基坑支护可能存在的安全隐患风险进行解决。本文将从区间风井安全管控入手，通过文献综述等手段，深入分析区间风井深基坑开挖过程存在的安全风险，结合这些隐患风险制定针对性的安全管控策略，保证区间风井深基坑开挖安全可控。

一、区间风井概述

区间风井是指在地下明挖法开挖过程后，盾构机掘进接受、二次始发、检修的一段特定区域。区间风井通常被划分为相对独立的空间，开挖期间每层地质条件不同，每个区间风井都有自己的起点和终点，支护结构体系也不同，可以根据具体施工规划的需求进行设计。

图1  区间风井

二、区间风井深基坑开挖存在的风险隐患

（一）复杂地质条件风险隐患

区间风井深基坑开挖通常都存在在地质条件较为复杂的地区，如软土、黏土、沙土、岩石等。地质条件的不同会影响基坑支护结构的选型和开挖方法，区间风井深基坑开挖过程中，存在多种安全风险，如地下水涌入、基坑变形、支撑结构失效等。深基坑稳定性的破坏一般具有突发性的特点，而且由于区间风井一般规模较大，一旦出现风险就会导致严重的灾害，补救困难。现阶段常见的基坑失稳形式主要有整体稳定性不足的破坏、承载力不足的破坏、基础底部滑动破坏、基础底部腐蚀与管涌、渗流以及支撑结构破坏等。产生原因主要有开挖方式不正确、开挖质量不足以及存在意识风险等。

（二）基坑积水风险隐患

区间风井深基坑开挖需要综合考虑地质、工程和环境等多个因素，进行复杂的设计和计算，开挖环节的方法一般有明挖法、支撑后开挖以及实时监测跟进等。而且基坑施工完成之后，在围护结构形成闭环之外，还需要在坑内及时的设计坑内排水沟以及集水井，以防止坑内积水，降低水位，维持地基的稳定，未及时处理积水隐患，不仅增加基坑部分区域的渗漏水风险，无法保持基坑开挖处于干燥环境，还将增加土体的含水量，导致地基承载力下降。

（三）支撑失稳风险隐患

基坑施工环节，支撑系统作为支护结构的重要组成，为了保证质量，需要将其和土体开挖相结合，保证二者的开挖顺序、方法以及工况等保持一致，并且遵循开槽支撑、先撑后挖以及严禁超挖等原则，规避风险。此举既是为了基坑周边环境的安全，防止坑壁倒塌，路面开裂，地面沉降，避免周围建筑物产生破坏性的位移，降低围护结构受力不均匀变形，导致安全事故的发生。

三、区间风井深基坑开挖安全管控的策略

（一）制定安全管控方案

区间风井深基坑开挖安全管控的方案作为管控依据，直接影响控制的质量，作业环节就需要通过以下手段合理地制定管理方案：一是进行详细的地质勘察，了解开挖地点的地质情况，包括土层性质、地下水位、岩层状况等。在此基础上，进行风险评估，确定可能存在的安全隐患和风险点；二是根据地质勘察和风险评估的结果，设计合理的开挖工艺。确定盾构机的选用、开挖进度、基坑支护结构等。同时，还需要考虑到开挖期间可能存在的环境污染问题，设计相应的环境保护措施；三是根据开挖工艺和风险评估的结果，制定具体的安全措施。包括但不限于人员安全、开挖现场防范、防止地下水涌入、盾构机操作安全以及环境污染防控等；四是重视人员培训，需要对深基坑作业的技术人员进行培训，涉及人员包括操作人员、监理人员以及管理人员等。实际培训环节，管理单位需要建立起安全管理制度，对个各个级别的责任者以及安全监督措施进行确定；此外则需要建立起应急预案，针对可能存在的突发性安全事故制定处理流程与应对措施，并且建立健全针对性的救援体系；最后还需要设立专门的检查和监测机构或岗位，对开挖现场进行定期检查和监测，及时发现和处理安全隐患。具体的方案需要根据实际情况进行详细制定，并在开挖过程中及时调整和完善。

（二）细化基坑抽排水安全管控措施

2.1地表排水措施

基坑顶部沿便道边处设截水沟，用于抽排基坑降水及地面雨水，经过场区的五级沉淀池后，排入机场污水管道。排水沟为宽度40cm,深度40cm，纵向排水坡度为2‰，由于基坑周边顶宽20cm挡土墙高于施工便道50cm，故不需要增设防水坎，可防止地表水倒灌入基坑内。基坑截、排水沟横断面图如下图所示：

图2基坑截、排水沟示意图

2.2深基坑降水措施

管井成孔施工机械设备选用工程钻机及其配套设备。采用反循环回转钻进、泥浆护壁的成孔工艺及下井管、围填圆形或亚圆形砂卵石、黏性土、封孔等成井工艺。

（1）降水井基坑内根据设计要求不应少于4口，井深至坑底以下10m。基坑开挖前30天应进行坑内降水，水位须降至坑底以下1.0m，确保基坑在无水干燥环境下施工，基坑开挖期间，应一直保持地下水位于坑底以下1.0m。最后，降水井需待顶板覆土完成后方可封闭降水井

（2）选择深井泵（或深井潜水泵）时应考虑到满足不同降水阶段的涌水量和降深要求。一般在降水初期因地下水位高，泵的出水量大；但在降水后期因地下降深增大，泵的出水量就会相应变小

（3）降水井应避开支护结构、主体结构变形缝、工程桩及坑内布设的监测点，土方开挖前，将降水井处制作清晰的标识或标记，确保机械操作人员正确识别，达到保护降水井的作用

（4）降水运行过程中每天将抽水量、水中泥砂含量、水位的动态情况制作成各种图表，掌握降水运行的过程。

图3降水井示意图

2.3坑内排水措施

坑内临时排水主要采取在结构施工与土方开挖交接处设置积水沟槽、集水井等方式，在暴雨天气为防止开挖土体冲刷后不稳定，用彩条布等覆盖土坡，将水汇至坡脚积水沟槽用大功率水泵及时排出基坑外，坡脚积水坑应稍大，并可以具备多台水泵抽水条件，采用竹筐或铁丝滤网等隔离杂物，防止水泵堵塞。

（三）开挖环节支撑要点安全管控措施

3.1支撑安装管控措施

支撑安装直接影响开挖环节的作业质量，所以实际作业环节，开挖环节就需要严格依照“时空效应”等理论强化对分层、分布、对称、平衡以及限时等要点的重视，并且遵循专业的开挖原则。实际作业环节，需要设计者加强对钢管横撑的重视，按照实际的工况条件合理安排横撑的设置时间。而在土方开挖时，则需要分段分层进行作业，并且根据横撑时间确定开挖深度。而在连接环节，则需要保持紧密，规避可能出现的支撑偏心状况。此外还需要重视内支撑体系的拆除，在拆除环节，需要规避拆除瞬间可能出现的应力过大问题。所以在利用主体结构进行支撑结构的更换时，主体结构的底板就需要满足设计强度的需要，避免可能存在的质量问题。

3.2人员安全技术交底培训

在区间风井深基坑开挖支撑安全管控中，人员培训和管理是非常重要的一环，直接影响安全管控的质量，需要相关人员结合实际进行设计。首先要制定详细的人员培训计划，包括培训内容、培训时间、培训方式等。根据不同人员的角色和职责，确定需要接受培训的人员范围，包括操作人员、监理人员、管理人员等；其次要合理选择培训方式，要根据不同人员的特点和需求，采用多种培训方式，如理论培训、实际操作演练、案例分析、培训视频等。确保培训内容生动、易懂，并提供充足的练习和实践机会；此外要建立科学的考核评估机制，对培训效果进行评估。可以通过考试、实际操作评估、问题解答等方式进行，确保培训的质量和效果；最后还需要持续培训和更新，安全知识和技能需要不断更新和巩固。定期组织针对已经培训过的人员的再培训，了解最新的安全要求和技术进展，并强调安全意识和责任。具体的实施需要根据项目的具体情况进行制定和调整，也要注重宣传教育，增强全员的安全意识和责任感。

3.3强化数据监控

要想实现信息化开挖，开挖过程中应建立严格的监测网，并布置监测点，对开挖支撑全过程进行监测监控，以达到确保安全、指导开挖、积累资料、改进设计的目的。开挖支撑监测项目包括：围护结构水平位移、顶部沉降、坑周地表沉降、地下水位、钢支撑轴力、立柱隆沉、周围建筑物沉降和倾斜、周围地下管线位移、地下墙内力、坑外土压力等。发现情况异常，及时报警，据此采取相应开挖措施如复加轴力、跟踪注浆等，开挖过程实现信息化开挖管理，确保基坑的稳定与安全。

3.4建立建全应急救援机制

区间风井深基坑开挖安全管控的应急救援机制是确保开挖中发生突发事故时能够及时、有效地采取措施，保障人员安全和减少财产损失的重要措施，区间风井深基坑开挖的质量管控就需要加强该环节的重视。首先要编制详细的应急预案，明确各种突发事件的处理流程、责任分工和应急资源的调配方式。预案应包括火灾、事故伤亡、地质灾害等常见风险的应对方案；其次要确定应急指挥部和各级应急小组，明确职责和权限，确保在突发事件发生时能够迅速组织人员和资源进行救援和处置；之后要建立和积累必要的应急资源，包括救援人员、救援装备、医疗设施等，确保在突发事件发生时能够迅速投入救援工作；此外还需要定期组织应急演练，检验应急预案的可行性和有效性，提高救援人员的应对能力。同时，开展培训活动，增强开挖人员的安全意识和应急处置能力【3】。建立健全的应急救援机制是保障区间风井深基坑开挖安全的重要保障措施，需要各方共同努力，确保开挖过程中的人员和财产安全。

（四）严格污染防控

在区间风井深基坑开挖中，环境污染防护是非常重要的一项工作，也是相关人员需要关注的要点，可以通过以下手段进行落实：一是污染源识别和评估，需要在开挖前对可能产生的污染源进行识别和评估。这些污染源包括但不限于噪音、振动、粉尘、废水、废气等。根据评估结果，确定针对性的防护措施；第二，区间风井深基坑开挖过程中会产生大量的粉尘，对周围环境和工人的健康造成潜在风险。采取有效的粉尘控制措施，如喷雾降尘、覆盖材料、湿法作业等，控制粉尘的扩散和沉降，减少对空气质量的污染；第三，区间风井深基坑开挖过程中会产生大量的废水，包括洗刷水、排泥水等。将废水进行有效处理，达到排放标准或者实施循环利用。可以采用沉淀池、过滤设备、化学药剂等处理方法，确保废水不对周围水体造成污染；此外，在区间风井深基坑开挖中，还可能会产生一些有害气体，如挖掘机尾气、燃烧废气等。采取适当的措施，如引导排气、通风换气、使用尾气处理装置等，减少对空气质量的影响

【2】。以上是区间风井深基坑开挖安全管控中环境污染防护的一些措施和建议，具体的实施需要根据项目的特点和要求进行制定和调整。

结语

城市轨道交通项目的建设规模大、周期长，具有地理位置特殊、专业范围广、安全要求高等特点。盾构开挖的安全控制，作为影响地铁开挖时期安全管理的重要因素，引起了社会各界的广泛关注。本文主要分析和讨论了区间风井深基坑开挖过程中的安全控制问题，分析可能存在的安全隐患，制定针对性的解决策略，以保证作业的落实。

参考文献

[1]徐延召，杨忠，吕兆龙. 双排桩支护深基坑开挖对临近既有地铁区间风井的影响研究[C]// 《开挖技术（中英文）》杂志社，亚太建设科技信息研究院有限公司. 2022年全国工程建设行业开挖技术交流会论文集（上册）. 郑州地铁集团有限公司；郑州一建集团有限公司；, 2022: 5.

[2]赵楠. 区间风井与邻近深基坑新型开挖方法研究——以杭州地铁三号线开挖为例 [J]. 城市建筑, 2022, 19 (12): 175-179.